《光伏材料加工工艺》

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1、《光伏材料加工工艺》实践报告专业学生姓名准考证号指导教师一、实践目的2二、单晶硅太阳能电池简介2三、太阳能电池片的化学清洗工艺3四、太阳能电池片制作工艺流程图3五、太阳能电池组件封装工艺流程7六、实践心得8《光伏材料加工工艺》实践报告一、实践目的光伏材料是指能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料乂称太阳电池材料，只有半导体材料具有这种功能。可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面己批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。本实践课程的主要目的就是学习光伏材料的加工工艺

2、，掌握光伏材料加工的流程。二、单晶硅太阳能电池简介单晶硅太阳能电池，是以高纯的单品硅棒为原料的太阳能电池，是当前开发得最快的一种太阳能电池。它的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒，材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料，经过复拉制成太阳能电池专用的单晶硅棒。单晶硅太阳能电池将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一•般掺杂物为微量的硼、磷、餅等。扩散是在石英管制成的

3、高温扩散炉屮进行。这样就硅片上形成P>N结。然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的而涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此，单晶硅太阳能屯池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验,图1单晶硅太阳能电池的基本结构即可按所需要的规格组装成太阳能电池组件（太阳能电池板），用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和材料进行封装。用户根据系统设计，可将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。目前单品硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，实验室成果也有20%以上的。单晶

4、硅太阳能电池的基本结构如图1所示。三、太阳能电池片的化学清洗工艺切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。②断面完整性好，消除拉丝、刀痕和微裂纹。③提高成品率，缩小刀（钢丝）切缝，降低原材料损耗。④提高切割速度，实现口动化切割。具体來说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类：1、有机杂质沾污：可通过有机试剂的溶解作用，结合兆声波清洗技术来去除。2、颗粒沾污：运用物理的方法可采机械擦洗或兆芦波清洗技术来去除粒径^0.4um颗粒，利用兆声波可去除M0.2um颗粒。3、金属离子沾污：该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。硅片表面金属杂质沾污乂可分为两大类：①沾污

5、离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。②带正电的金属离子得到电子后面附着（尤如“电镀”）到硅片表面。金属离子沾污的清楚方法如下：①用也。2作强氧化剂，使“电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属，溶解在清洗液屮或吸附在硅片表面。②用无害的小直径强正离子（如ir）,一般用iicl作为ir的来源，替代吸附在硅片表面的金属离了，使其溶解于清洗液中，从而清除金属离了。③用大量去离子水进行超声波清洗，以排除溶液中的金属离子。出于SC-1是HQ和NH.OH的碱性溶液，通过H2O2的强氧化和NH.0H的溶解作用，使仃机物沾污变成水溶性化合物，随去离子水的冲洗而被排除；同时溶液具有强氧

6、化性和络合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其变成高价离子，然后进一步与碱作用，生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。因此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污，亦能去除某些金屈沾污。在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的清洗效果。另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有极强的氧化性和络合性，能与氧化以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL「作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。太阳能电池片制作工艺流程如图2所示。图2晶体硅太阳能电池片制作工艺流程具体的制作工艺说明(1)切片

7、：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。(2)清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸(或碱)溶液将硅片表面切割损伤层除去30-50umo(3)制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。(4)磷扩散：采用涂布源(或液态源，或固态氮化磷片状源)进行扩散，制成PN+结,结深一般为0.3-0.5umo(5)周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。(6)去除背面PN+结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN+结。(7)制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镰或铝浆印刷烧结等工艺