2022年2022年光伏材料知識(shí)點(diǎn)

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載小題：1.晶體分類：離子晶體,共價(jià)晶體,分子晶體,金屬晶體；2.共價(jià)鍵特點(diǎn)：飽和性和方向性；3.硅屬于間接能隙半導(dǎo)體；4.半導(dǎo)體分為本證半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體,雜質(zhì)填充方式有間隙和替位；5.p-n 結(jié)正反向接法（辨別即可）6.晶向：晶列取向,通常用晶向指數(shù)來(lái)描述；晶胞中任取一格點(diǎn)作為原點(diǎn),就任一格點(diǎn)位矢r=ma+nb+pc ,那么該晶列晶向指數(shù)可表示為m n p ；7.晶面：晶體中的原子可以看成為分布在一系列平行而等距的平面；平行的晶面組成晶面族密勒指數(shù)來(lái)描述晶面的方向；任選一格點(diǎn)為原點(diǎn),以晶胞基矢a、b、c 為坐標(biāo)軸,晶面在坐標(biāo)軸上截距r、s、t

2、 的倒數(shù)比即為密勒指數(shù),表示為（hkl ）；8.峰瓦數(shù)： 比如,一個(gè) 1m2.轉(zhuǎn)換效率為18%的太陽(yáng)電池, 在赤道鄰近它的輸出功率為180wp（1000w/m2 × 1m2× 18%）9.太陽(yáng)級(jí)多晶硅原料制備流程：冶金級(jí)多晶硅制造,sihcl3 制造與純化,sihcl3 氫氣仍原；10.直拉（ cz ）法單晶硅制造流程：加料.熔化；熔接；縮頸生長(zhǎng)；放肩生長(zhǎng)；等晶生長(zhǎng)；收尾生長(zhǎng)；11.直拉（ cz ）法單晶硅制造中碳,氧雜質(zhì)分布情形：k<1、 意味著雜質(zhì)在晶體中的濃度始終小于在熔體中的濃度,也就導(dǎo)致隨著晶體生長(zhǎng)雜質(zhì)含量越來(lái)越多；例如：碳雜質(zhì)k=0.07k>1、 意

3、味著雜質(zhì)在晶體中的濃度始終大于在熔體中的濃度,也就導(dǎo)致隨著晶體生長(zhǎng)雜質(zhì)含量越來(lái)越少；例如：氧雜質(zhì)k=1.27換言之,就為氧雜質(zhì)頭部多尾部少,碳雜質(zhì)頭部少尾部 多； 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載12.磷硅玻璃成份：p2 o 5, sio2精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載13.表面制絨：硅材料制絨方法可分為干法和濕法；干法有機(jī)械刻槽,反應(yīng)離子刻蝕,光刻等；濕法為傳統(tǒng)的刻蝕方法,又被稱為化學(xué)腐蝕法；1單晶硅堿制絨 堿制絨腐蝕液 :naoh和 ipa naoh , ipa ,nasio3 naoh ,乙醇 2 多晶硅酸制絨 酸制絨腐蝕液： hno3 , hf ,hno3

4、 作為氧化劑, hf 為絡(luò)合劑 14.減反射膜： 減反射膜光學(xué)厚度為1/4 入射光波長(zhǎng), 折射率為外界介質(zhì)與硅片折射率乘積的平方根；減反射膜材料的挑選標(biāo)準(zhǔn)：減反射膜厚度及折射率為減反射膜制備的兩個(gè)重要參數(shù), 除此之外,仍需要考慮其他一些問(wèn)題：減反射膜對(duì)光的吸取要?。晃锢砘瘜W(xué)穩(wěn)固性；制備 工藝難易及成本；15.電池片絲網(wǎng)印刷的三步驟:背電極印刷及烘干（漿料：ag /al漿）；背電場(chǎng)印刷及烘干（漿料： al 漿）；正面電極印刷及烘干（漿料：ag 漿 ）；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載簡(jiǎn)答：1.什么叫太陽(yáng)能電池,優(yōu)缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：普遍,安全,資源豐富,無(wú)污染；缺點(diǎn)： 1）

5、太陽(yáng)能受氣候.天氣.晝夜甚至?xí)r間的影響較大；在太陽(yáng)能資源貧乏地區(qū)不易推廣太陽(yáng)能利用；2）太陽(yáng)能發(fā)電為直流電,在轉(zhuǎn)變溝通電時(shí)候會(huì)產(chǎn)生能量缺失,而且要增加其他配套裝置；這些因素都導(dǎo)致太陽(yáng)能發(fā)電成本增加；3）由于太陽(yáng)電池發(fā)電密度低,假如想產(chǎn)生相當(dāng)量的能量必需要大面積安裝；安裝位置的挑選以及視覺沖擊都為一個(gè)需解決的問(wèn)題；2.太陽(yáng)電池表征參數(shù)短路電流：通過(guò)導(dǎo)線把電池的陰陽(yáng)極直接相連,此時(shí)流過(guò)導(dǎo)線的電流即為短路電流,用isc表示；開路電壓：太陽(yáng)電池陰陽(yáng)極兩端無(wú)導(dǎo)線相連,光生載流子只能集合在p-n 結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì),這時(shí)在電池兩端測(cè)量所得電勢(shì)差即為開路電壓,用voc 表 示最大輸出功率：pm=vm &#

6、215; im填充因子：衡量太陽(yáng)電池整體性能的一個(gè)重要參數(shù),代表太陽(yáng)電池在正確負(fù)載時(shí)能輸出的最大功率的特性；轉(zhuǎn)換效率：3.單晶硅,多晶硅優(yōu)缺點(diǎn)？單晶硅電池優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)晶完整,自由電子與空穴在內(nèi)部移動(dòng)不受限制,產(chǎn)生電子空穴 復(fù)合幾率低,太陽(yáng)電池效率高；缺點(diǎn)：將晶棒切割成晶柱的過(guò)程中,鋪張一半的材料,成本高,價(jià)格昂貴；多晶硅電池優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 通過(guò)較快速的方式讓硅結(jié)晶,提升產(chǎn)出； 削減切片時(shí)造成的鋪張,生產(chǎn)成本大大降低；缺點(diǎn)： 由于多晶在結(jié)晶時(shí)速度較快,硅原子沒有足夠的時(shí)間形成單 一晶格而形成很多顆粒,顆粒與顆粒間存在結(jié)晶邊界,此結(jié)晶邊界存在很多懸浮鍵,阻擋自由電子移動(dòng)或捕獲自己電子造成電流下

7、降,效率因而降低；此外結(jié)晶邊界也集合很多雜 質(zhì),也使自由電子不易移動(dòng)；不完整的使硅原子與硅原子間的鍵結(jié)情形較差,簡(jiǎn)潔因紫外線破壞化學(xué)鍵而產(chǎn)生懸浮鍵,隨時(shí)間增加, 懸浮鍵的數(shù)量會(huì)增加,造成光電轉(zhuǎn)換效率逐步衰退；4.晶體結(jié)構(gòu)？（這個(gè)不確定,參考） 晶體長(zhǎng)程有序性,非晶體短程有序性；晶體結(jié)構(gòu)：晶體中原子離子或分子 規(guī)章排列的方式；單晶體.多晶體及準(zhǔn)晶體；單晶體： 整塊晶體內(nèi)原子排列規(guī)律完全一樣的晶體；多晶體就為由很多取向不同的單晶體無(wú)規(guī)章的積累而成；而準(zhǔn)晶體為一種介于晶體和非晶體之間的固體,具有完全有序的結(jié)構(gòu),但不具有晶體平移周期性；晶體特點(diǎn)表現(xiàn)為：有固定的幾何外形,有固定的熔點(diǎn),具有各向異性的性能

8、；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載5.太陽(yáng)能電池工作原理光電效應(yīng)指光照耀到金屬材料表面,金屬內(nèi)的自由電子吸取了光子的能量,脫離金屬束縛,成為真空中自由電子；脫離金屬束縛的自由電子在外加電壓的作用下移動(dòng)到金屬陽(yáng)極,形成光電流；光伏效應(yīng)為指光照耀到半導(dǎo)體p-n 結(jié)上產(chǎn)生可輸出功率的電勢(shì)差的現(xiàn)象；過(guò)程包括：電子吸取光子能量產(chǎn)生電子空穴對(duì),內(nèi)建電場(chǎng)作用下電子空穴對(duì)分別,電子空穴相向運(yùn)動(dòng)到端電極輸送到負(fù)載；光電流：漂移電流,擴(kuò)散電流；太陽(yáng)光照耀到太陽(yáng)電池表面時(shí),光子透過(guò)抗反射膜,然后照耀到n 型硅表面,導(dǎo)帶電子吸取光子能量躍遷成為自由電子；用導(dǎo)線將電池片正負(fù)極通過(guò)負(fù)載相連接

9、,此時(shí)就會(huì)有光電流流過(guò)負(fù)載；6.電池片制備流程：1基材挑選：基體材料:為單晶硅片或多晶硅片,基板一般為使用摻雜后的摻雜半導(dǎo)體；2制絨： 為指通過(guò)某種技術(shù)方法在電池表面制作出凸凹不平的外形,以達(dá)到太陽(yáng)光線在表面的多次反射（至少兩次）,增強(qiáng)晶體硅表面的對(duì)光的吸取的技術(shù)；制絨增強(qiáng)了入射太陽(yáng)光的利用率,提高了太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率；制絨方法可分為干法和濕法,干法有機(jī)械刻槽,反應(yīng)離子刻蝕,光刻等；濕法包括堿制絨,酸制絨；3）擴(kuò)散制p-n 結(jié)：擴(kuò)散可以分為兩類：1）恒定表面源擴(kuò)散,2）限定表面源擴(kuò)散；4）減反射膜制備5）絲網(wǎng)印刷：三步驟為背電極印刷及烘干；背電場(chǎng)印刷及烘干；正面電極印刷及烘干；6）電池片組裝；

10、7.改良西門子法與西門子法異同及優(yōu)缺點(diǎn)？改良西門子法采納閉環(huán)生產(chǎn).尾氣回收循環(huán)利用.sicl4 氫化工藝；西門子方法中反應(yīng)排出h2 和 sihcl3 被回收利用,而sicl4 和 hcl 水溶液直接對(duì)外出售； 其次代西門子生產(chǎn)流程將sicl4 實(shí)現(xiàn)了循環(huán)回收利用,通過(guò)與冶金級(jí)硅反應(yīng)生成sihcl3 ；改良西門子法利用活性炭吸附或者冷sicl4 溶解 hcl 法回收得到干燥hcl ,因此,該hcl 可以通過(guò)直接應(yīng)用到sihcl3 的合成中；優(yōu)點(diǎn)：（ 1）工藝成熟,體會(huì)豐富,產(chǎn)品質(zhì)量高；（ 2）節(jié)能（ 3）降低物耗（4）削減污染；缺點(diǎn)：工藝流程長(zhǎng).投資大.技術(shù)要求嚴(yán)格.sihcl3 轉(zhuǎn)化率低；精品

11、學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載大題：1.理論運(yùn)算單晶硅電池轉(zhuǎn)化效率？假設(shè)23%太陽(yáng)光小于禁帶寬度,剩下的中有43%以熱能缺失,其余太陽(yáng)能量中載流子輸出電壓占對(duì)應(yīng)電壓的63.6%,理論運(yùn)算單晶硅電池轉(zhuǎn)化效率為（1-23% ） * （ 1-43%） *63.6%=27.91%2.太陽(yáng)能電池模型（以及串并聯(lián)電阻由來(lái)）1）抱負(fù)太陽(yáng)電池沒有光照的情形下,太陽(yáng)電池看做一個(gè)p-n 結(jié)二極管,抱負(fù)二極管電流電壓關(guān)系：qvkti di o e1 電流從p 型半導(dǎo)體指向n 型半導(dǎo)體；在光照的情形下,p-n 結(jié)內(nèi)會(huì)產(chǎn)生光電流,即光生電流 i l,其方向由n 型半導(dǎo)體指向p 型半導(dǎo)體；太陽(yáng)

12、電池電流電壓關(guān)系可以表示為：qvii li o e kt1 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載2）實(shí)際的太陽(yáng)電池必需考慮p-n 結(jié)的品質(zhì)和實(shí)際存在的串聯(lián)電阻rs 和并聯(lián)電阻r sh；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載串聯(lián)電阻： 半導(dǎo)體材料的體電阻.電極與半導(dǎo)體接觸電阻,電極金屬的電阻；并聯(lián)電阻為由于 p-n 結(jié)漏電產(chǎn)生的,包括繞過(guò)電池邊緣漏電和由于p-n 結(jié)區(qū)域存在晶體缺陷和雜質(zhì)所引起的內(nèi)部漏電流；3）太陽(yáng)電池等效電路太陽(yáng)電池可以看做一個(gè)恒流源與抱負(fù)二極管的并聯(lián)；在光照的時(shí)候, 太陽(yáng)電池產(chǎn)生肯定的光精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載生電流i l,其中一部分流

13、過(guò)p-n 結(jié)作為暗電流i d,另一部分為供應(yīng)負(fù)載的電流i精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載3.太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率影響因素以及改進(jìn)方法（ 1）半導(dǎo)體材料都對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的禁帶寬度,禁帶寬度的大小打算了吸取太陽(yáng)光譜中某一范疇的光；（ 2）除材料本身影響外,其他影響主要包括：光缺失,少數(shù)載流子復(fù)合,串聯(lián).并聯(lián)電阻,溫度； 1）光缺失：反射缺失 ,遮光缺失,透光缺失； 2）載流子復(fù)合缺失：分為體內(nèi)復(fù)合,表面復(fù)合以及電極內(nèi)復(fù)合； 3）串并聯(lián)電阻缺失 ：太陽(yáng)電池內(nèi)電阻的存在會(huì)產(chǎn)生焦耳熱缺失；串聯(lián)電阻以及漏電流的存在都會(huì)降低填充因子ff,而太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)化效率正比于 ff,所以串并聯(lián)電阻

14、對(duì)太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)化效率有影響；討論發(fā)覺,較大的串聯(lián)電阻和較小的并聯(lián)電阻仍會(huì)分別造成isc 和 voc 減小,加劇了轉(zhuǎn)化效率降低；4）溫度對(duì)太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率影響： 一般而言,隨著溫度的上升,太陽(yáng)電池短路電流略有增加,但為其增加幅度要小于開 路電壓的減??；通常情形下, 半導(dǎo)體材料禁帶寬度隨著溫度的上升會(huì)顯現(xiàn)減小的現(xiàn)象,禁帶寬度的減小將由于與增加光的吸取；太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率及填充因子隨其工作環(huán)境溫度的升高而減?。?不同半導(dǎo)體材料太陽(yáng)電池,轉(zhuǎn)化效率對(duì)溫度相應(yīng)不同,即隨溫度上升轉(zhuǎn)化效率降低不同；改進(jìn)：選禁帶寬度1.1-1.7ev,而且最好為直接禁帶半導(dǎo)體；sio2.tio2 及 si3n4其中 si3n4 的

15、使用可使反射光缺失從30%降到 10%；表面織構(gòu)化能使入射光線在其表 面多次反射, 從而增加了太陽(yáng)電池對(duì)光的吸取；使用微電極技術(shù)解決遮光缺失,此外用點(diǎn)接觸式方法把太陽(yáng)電池正負(fù)電極全部放到背面也可；把吸取較高能量光譜的電池片放 在上層,吸取較低能量光譜的電池片放在下層來(lái)減小透光缺失；挑選適當(dāng)?shù)膿诫s濃度,提高晶體的純度,削減缺陷和雜質(zhì)來(lái)削減復(fù)合；在硅表面生長(zhǎng)一層介質(zhì)膜（sio2 , si3n4 ）或氫原子鈍化等來(lái)削減載流子在表面發(fā)生復(fù)合的幾率；削減電極區(qū)復(fù)合可采納電極區(qū)摻雜濃度提高,降低少數(shù)載流子在電極區(qū)濃度,從而降低了在此區(qū)域復(fù)合的幾率；4.表面制絨的目的,意義,分類,優(yōu)缺點(diǎn)？意義：制絨技術(shù)被稱

16、為表面織構(gòu)技術(shù),為指通過(guò)某種技術(shù)方法在電池表面制作出凸凹不平的外形,以達(dá)到太陽(yáng)光線在表面的多次反射,增強(qiáng)晶體硅表面的對(duì)光的吸取的技術(shù)；目的：制絨增強(qiáng)了入射太陽(yáng)光的利用率,提高了太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率；分類：制絨方法可分為干法和濕法,干法有機(jī)械刻槽,反應(yīng)離子刻蝕,光刻等；濕法包括單晶硅堿制絨,多晶硅酸制絨；優(yōu)缺點(diǎn)： 反應(yīng)離子刻蝕能夠精確掌握刻蝕位置和深度,能夠供應(yīng)良好的織構(gòu)表面；該方法生產(chǎn)速度慢. 成本高, 設(shè)備價(jià)格昂貴；光刻可以制備出更加規(guī)章的絨面結(jié)構(gòu),目前處于試驗(yàn)室階段, 沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用；濕法為傳統(tǒng)的刻蝕方法,該法設(shè)備簡(jiǎn)潔.成本低而生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn),始終被廣泛應(yīng)用到商業(yè)太陽(yáng)電池制絨工藝中；精品學(xué)

17、習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載5.減反射膜的目的,意義以及減反射膜的條件？目的及意義：削減反射,增強(qiáng)晶體硅表面的對(duì)光的吸??；減反射膜的條件：完善單層減反射膜條件為：減反射膜光學(xué)厚度為1/4 入射光波長(zhǎng),折射率為外界介質(zhì)與硅片折射率乘積的平方根；6.能帶理論分析導(dǎo)體.半導(dǎo)體及絕緣體導(dǎo)電差異；固體材料按其導(dǎo)電才能的差異可分為導(dǎo)體.半導(dǎo)體及絕緣體；導(dǎo)體的能帶有三種結(jié)構(gòu)：價(jià)帶部分填滿, 價(jià)帶為滿帶但與空帶重疊,價(jià)帶未填滿且與空帶重疊；絕緣體的價(jià)帶為滿帶,而 且價(jià)帶與空帶間有較大的禁帶；半導(dǎo)體,能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體很相像,但為其禁帶寬度較小,約為 0.1-2ev；7.碳氧雜質(zhì)產(chǎn)生,

18、去除？1）氧雜質(zhì)產(chǎn)生：高溫下石英坩堝壁會(huì)與熔化太陽(yáng)級(jí)硅發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生sio ,同時(shí)高溫下石英精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載坩堝也會(huì)發(fā)生脫氧反應(yīng)：sio 2si2 siosio2sioo精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載產(chǎn)生的氧原子絕大多數(shù)（98%）會(huì)以 sio 的形式存在,少量的氧原子就溶于熔硅中；這為單晶硅棒中氧雜質(zhì)的主要來(lái)源；sio 比較簡(jiǎn)潔從熔硅表面揮發(fā)；揮發(fā)從來(lái)的sio 氣體,會(huì)在較冷的爐壁作用下凝聚成顆粒并附著在上面；隨著凝聚顆粒的增多,不行防止的會(huì)有少量sio 落入熔硅中；2）氧雜質(zhì)去除：溶解在硅熔體中的氧傳輸包括對(duì)流和擴(kuò)散,氧在硅中擴(kuò)散系數(shù)很小,故氧主要

19、通過(guò)對(duì)流來(lái)傳輸?shù)焦鑶尉Ш腿酃杞缑婊蛘咦杂杀砻娴?；除了利用ar 帶走 sio 來(lái)削減氧雜質(zhì)外,降低坩堝的旋轉(zhuǎn)速率和采納較大直徑的坩堝也為降低氧雜質(zhì)的途徑； 3）碳雜質(zhì)產(chǎn)生：爐體的石墨元件（加熱元件,坩堝,絕熱元件）在高溫下會(huì)和石英脫氧的精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載氧原子反應(yīng)產(chǎn)生co,coco精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載石墨元件會(huì)與一氧化硅氣體反應(yīng)產(chǎn)生碳化硅（sic）顆粒和co2 csiosicco石墨元件也會(huì)與爐內(nèi)其他氣體（h2o , o2）反應(yīng)生成co, co2,如 co.co2 溶入硅熔體中,即造成硅熔體的碳污染；4）碳雜質(zhì)去除：削減碳污染的方法除了利用a

20、r 帶走上述氣體外,另一方法通常為在石墨元件表面利用化學(xué)氣相沉積的方法鍍一層sic ；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載8.擴(kuò)散分類（結(jié)合圖形分析）？分類：擴(kuò)散條件大致可以分為兩類：1）恒定表面源擴(kuò)散,2）限定表面源擴(kuò)散（1）恒定表面源擴(kuò)散恒定表面源擴(kuò)散為指在整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中,硅片表面濃度保持不變,在肯定的擴(kuò)散溫度掌握下,雜質(zhì)原子從氣相擴(kuò)散到固相的硅片里而出現(xiàn)肯定的雜質(zhì)分布；擴(kuò)散到硅片中雜質(zhì)總量 q 可用分布區(qū)縣 n 下面面積表示： qnx、tdxn erfcxdx1.13ndt精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載00002dt精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載雜質(zhì)表面濃度與時(shí)間無(wú)關(guān),與雜質(zhì)種類和擴(kuò)散