太陽能光伏電池及其應(yīng)用總復(fù)習(xí)題

1、復(fù)習(xí)大綱1 .鋁背場的作用：減少少數(shù)裁流子在背面復(fù)合的概率；作為背面的金屬電極；提高電池的開路電壓；提高太陽電池的收集效率；降低電池的反向飽和暗電流和背表面復(fù)合速率；制作良好的歐姆接觸。2 .簡述晶體硅的制備工藝過程答：晶體硅太陽電池的制備工藝：p型硅片-清洗制絨-擴散制結(jié)（p-n結(jié)）-去周邊層-去PSG （磷硅玻璃）-鍍減反射膜-印刷電極-高溫?zé)Y(jié)-檢測-分選-入庫包裝。3 .太陽能的利用形式：光化學(xué)轉(zhuǎn)化、太陽能光熱轉(zhuǎn)化和太陽能光電轉(zhuǎn)化。4 .太陽能電池理論效率最高為75%。5 .太陽常數(shù)：是指大氣層外垂直于太陽光線的平面上，單位時間、單位面積內(nèi)所接受的太陽 能輻射。也就是說，在日地平均距離

2、的條件下，在地球大氣上界，垂直于光線1cm?的面積 上，在1分內(nèi)所接受的太陽能輻射能量；為（1 3 6 7 ± 7 ） W/nT。6 .太陽能能量轉(zhuǎn)換方式主要分為光化學(xué)轉(zhuǎn)化、太陽能光熱轉(zhuǎn)化和太陽能光電轉(zhuǎn)化三種方式。7 . P-N結(jié)的形成原理。答：（DP型和N型半導(dǎo)體都呈電中性；（2）P型半導(dǎo)體的多子是空穴；N型半導(dǎo)體的多子是電子；（3）當(dāng)p型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體連接在一起時，由于PN結(jié)中不同區(qū)域的載流子分布存在 濃度梯度，P型半導(dǎo)體材料中過剩的空穴通過擴散作用流動至N型半導(dǎo)體材料；同理，N型 半導(dǎo)體材料中過剩的電子通過擴散作用流動至P型半導(dǎo)體材料。電子或空穴離開雜質(zhì)原子 后，該固定在晶

3、格內(nèi)的雜質(zhì)原子被電離，因此在結(jié)區(qū)周圍建立起了一個電場，以阻止電子或 空穴的上述擴散流動，該電場所在的區(qū)域及耗盡區(qū)或者空間電荷區(qū)，故而稱為PN結(jié)。如圖0°0 0 0 0© © ©o©OO oe o O© © © 0 © ®©® ©> ® § © ©*© ©在交界面，由于擴散運動，經(jīng)過復(fù)合，出現(xiàn)空間電荷區(qū)。8 . P-N結(jié)半導(dǎo)體光生伏特效應(yīng)的原理。答：在半導(dǎo)體被光照射、產(chǎn)生光傳導(dǎo)現(xiàn)象時，如果由光產(chǎn)生的裁流

4、子在不同位置具有不均一 性，或者由于PN結(jié)產(chǎn)生了內(nèi)部載流子的話，就因擴散或者漂移效應(yīng)而引起電子和空穴密度 分布不平衡，從而產(chǎn)生電力，這一現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)(photovoltaic effect).9 .太陽能電池的主要參數(shù)是短路電流、開路電壓、填充因子和光電轉(zhuǎn)換效率。10 .太陽能電池的寄生電阻是指串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh；(1)串聯(lián)電阻Rs主要包括半導(dǎo)體內(nèi)部的體電阻、電極用的金屬與半導(dǎo)體表面層之間的接 觸電阻、電極用的金屬本身的電阻和器件內(nèi)部及外部線路互相連接的引線接觸電阻；(2)并聯(lián)電阻Rsh主要包括來自非理想的PN結(jié)和PN結(jié)附近的雜質(zhì)，會引起PN結(jié)部分短 路,特別是太陽能電池的邊

5、緣部分漏電現(xiàn)象，會使Rsh值減小。11 .簡述制絨的定義、目的、原理、作用以及工藝流程；答：(1)制絨的定義：制絨是利用硅的各向異性腐蝕的特性在表面刻出類似于金字塔(單晶 硅sc-si)或者是蜂窩狀(多晶硅mc-si)的結(jié)構(gòu)。(2)目的：為了在硅片上獲得絨面結(jié)構(gòu)，利用陷光原理，增加光透性，減少光的反射, 提高ISC；增加光的吸收率，去除損傷層，增加PN結(jié)面積(PN結(jié)厚，V0C增加，Eg寬)。(3)原理：陷光原理。(4)絨面的作用：減少了太陽光的反射；增加太陽光在硅片內(nèi)部的有效運動長度, 就是增加了被吸收的機會。(5)工藝流程：即先采用較高濃度的堿(NaoH or KoH)在高溫條件下對單晶硅片

6、進行短時間“粗拋” 以去除硅片在線切割過程中形成的切割損傷。漂洗(去離子水、超聲波)再用低濃度的堿(NaoHorKoH)和異丙醇(IPA：其作用是降低硅片表面張力，較少 氣泡在硅片表面的粘附，是硅片的金字塔更加均勻一致)的混合溶液對(100)晶面的方向的 單晶硅片較長時間的各向異性腐蝕，這樣可以在硅片表面形成類“金字塔''狀的絨面，有效 地增強了硅片表面對入射光的吸收，從而提高光生電流密度JscoHF清洗HCL清洗12 .簡述堿制絨、酸制絨的原理；答：I .堿性制絨原理： 1.適用范圍：單晶硅SC-Si； 2.組份：NaoH or KoH； 3.反應(yīng)式：2NaoH+H2o+Si

7、 =Na2Sio3+2H2or2KoH+H2o+S i=K2Sio3+2H2II.酸性制絨原理： 1.適用范圍：多晶硅 2.紐份：HN03 or HF 3.反應(yīng)式：Si+4HN03=SiO2+4NO2+2H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2SiF613.簡述表面織構(gòu)化；答：晶體硅在進行切片時，是硅片表面留下一層10-20um的損傷層，而在太陽電池制備時首 先要利用化學(xué)腐蝕去除損傷層，然后制備表面絨面機構(gòu)，若選擇擇優(yōu)化學(xué)腐蝕劑就可以在硅 片表面形成倒金字塔結(jié)構(gòu)，稱為絨面結(jié)構(gòu)，又稱表面織構(gòu)化。14 . PN結(jié)的十一種叫法，分別是電子-空穴結(jié)、復(fù)合層I區(qū)、阻擋層、結(jié)電容、

8、高阻區(qū)、耗 盡層I區(qū)、空間電荷層I區(qū)、勢壘電場、內(nèi)I自電場區(qū)。15 . Rsh叫內(nèi)部并聯(lián)電阻，分流電阻，泄露電阻，旁漏電阻16 .三氯氧磷擴散的原理：P0CL3高溫下，分解成PCL5, PCL5進一步分解成P205,并放出 CL2, P205淀積在硅片表面與硅反應(yīng)生成SI02和磷原子，并在表面形成一層磷硅玻璃，然 后磷原子再向硅中擴散，形成N型。17 .絲網(wǎng)印刷的工藝三步驟：背Ag,背A1,正Ag。18 .磷擴散的工藝：氣態(tài)磷擴散、固態(tài)磷擴散和液態(tài)磷擴散等形式。19 .減反射膜的基本原理：利用光在減反射膜上、下表面反射所產(chǎn)生的光程差，使得兩束反 射光干涉想消，從而減弱反射，增加透射。20 .減

9、反射層薄膜材料要求：透光性好對光吸收系數(shù)良好的耐化學(xué)腐蝕性良好 的硅片粘結(jié)性良好的導(dǎo)電性能21 .在實際晶體硅太陽電池工藝中，常用的減反射層材料有Ti02、Sn02、Si02、SiNx. ITO （納米錮錫金屬氧化物）和MgF2等，其厚度一般在60ToOnm左右。.22 .常用的減反射膜制備方法：化學(xué)氣相沉積（CVD）等離子化學(xué)氣相沉積（PECVD） 噴涂熱解濺射蒸發(fā)J23 .硅材料的禁帶寬度Eg二間接帶隙材料錯材料的禁帶寬度Eg=間接帶隙材料磷化鋼材料的禁帶寬度Eg二直接帶隙材料 碑化錢材料的禁帶寬度Eg二直接帶隙材料 睇化鎘材料的禁帶寬度Eg二直接帶隙材料 硫化鎘材料的禁帶寬度Eg二直接帶

10、隙材料 銅鈿錢錫材料的禁帶寬度Eg=直接帶隙材料 銅鈿錢硫材料的禁帶寬度Eg;直接帶隙材料 24 .硅材料有多種晶體形式，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅25 .單晶硅熔煉方法包括區(qū)熔單晶硅FZ和直拉單晶硅CZ。26 .單晶硅片的一般制作流程：高純多晶硅原料熔化一種晶一縮頸一放肩一等徑一收尾一圓柱狀單晶硅一切斷、滾圓、切片、化學(xué)清洗一單晶硅 片。27 .遷移率是指數(shù)流子在單位電場作用下的平均漂移速度，即載流子在電場作用下運動速度 的量度，運動的越快，遷移率越大；運動得慢，遷移率下。28 .硅共價鍵的鍵角是109° 28'29 .各種硅材料的優(yōu)缺點對比:直拉單晶硅：優(yōu)點：電池效率高，

11、工藝穩(wěn)定成熟； 缺點：成本相對較高。薄膜非晶硅：優(yōu)點：制作成本低缺點：光電轉(zhuǎn)換率低，存在光致衰減行為，穩(wěn)定性較差。鑄造多晶硅優(yōu)點：成本相對較低，光電轉(zhuǎn)換效率較高缺點：高密度的位錯、微缺陷和晶界，影響光電轉(zhuǎn)換效率。薄膜多晶硅：優(yōu)點：潛在低成本，相對高效率缺點：光電轉(zhuǎn)換效率低32 .高純多晶硅的制備方法：三氯氫硅氫還原法硅烷熱分解法四氯化硅還原法33 .區(qū)熔單晶硅的制備過程：首先以高純多晶硅作為原料，制成棒狀，并將多晶硅棒垂直固 定；在多晶硅棒的下端放置具有一定晶向的單晶硅，作為單晶生長的籽晶，其晶向一般為 111或（100）；然后在真空或氮氣等惰性氣體保護下，利用高頻感應(yīng)線圖加熱多晶硅棒， 使多

12、晶硅棒的部分區(qū)域形成熔區(qū)，并依靠落區(qū)的表面張力保持多晶硅棒的平衡和晶體生長的 順利進行。34 .區(qū)熔單晶硅中的碳和氧的濃度都低于紅外光譜的探測極限，分別為 IX 1016cm”和 5X 1016cm35 .直拉單晶硅的制備工藝一般工作流程：多晶硅的裝料一熔化一種晶一縮頸一放肩一收尾37 .單晶硅的電阻率P與摻雜濃度cs的關(guān)系式：11P = - =cr cse/38 .大規(guī)模集成電路用單晶硅加工工藝流程：切斷（割斷）一滾圓一磨定位標(biāo)志一切片一倒 角一研磨一腐蝕一熱處理一背面損傷一拋光一清洗一檢驗-*包裝。39 .太陽電池用單晶硅加工工藝流程：切斷（割斷）一滾圓（切方塊）一切片一化學(xué)腐蝕 40.線

13、切割的優(yōu)缺點：）優(yōu)點：效率高-每次切片250塊以上（1臺線切割機的產(chǎn)量=35臺內(nèi)圓切割機的產(chǎn)量）；耗材少一線切割的直徑只有180 um；切割應(yīng)力小，切割后表面損傷小。缺點：硅片的平整度差；設(shè)備相對昂貴，維修困難42 .腐蝕效果的主要影響因素：腐蝕液的類型腐蝕液的配比腐蝕溫度是否攪拌硅片放置的方式43 .直拉單晶硅中雜質(zhì)有哪些，來源、存在形式以及如何控制，如何解決答：雜質(zhì)：主要雜質(zhì)：碳，氧；其他雜質(zhì)：H、N ；金屬雜質(zhì):Cu,Co,Ni,Mn,Fe,Mn,Cr,Zn,Ti 來源：0：晶體生長過程中石英干鍋的污染：C：多晶硅原料；晶體生長爐內(nèi)的剩余氣體石英培堪與石墨加熱件的反應(yīng)H：是在器件加工過程

14、中引入的，主要用來鈍化金屬雜質(zhì)和缺陷。N：是在晶體生長階段加入的雜質(zhì)，對控制微缺陷和增加機械強度有益。金屬雜質(zhì)：硅片滾圓、切片、倒角、磨片等制備過程中，直接與金屬工具接觸；在硅片清洗或濕化學(xué)拋光過程中，使用不夠的的化學(xué)試劑；在工藝過程中，使用不銹鋼等金屬設(shè)備。存在形式：0：氧可以與空位結(jié)合，形成微缺陷；氧以團簇形成算團簇，具有電學(xué)性能；形成靠沉淀，引入誘生缺陷。B-0復(fù)合體。C：間隙態(tài)金屬雜質(zhì)：間隙態(tài)、替位態(tài)、復(fù)合體存在?？刂疲?：采取精細(xì)的工藝和外加磁場加以控制。直拉單晶硅中的金屬雜質(zhì)的控制和去除方法：1.減少加工中的污染2.化學(xué)腐蝕去除表面金 屬；3.吸雜技術(shù)：背面吸雜和內(nèi)吸雜(45 .影

15、響直拉單晶硅中的氧濃度的因素：答：熔硅中的熱對流；熔硅與石英卅埸的接觸面積；晶體生長時的機械強制對流；SiO自熔硅表面的蒸發(fā)；氧與晶體中點缺陷的作用。46 .在熔點附近的晶體硅中，氧的飽和固溶度約為X1018cm3；直拉單晶硅中間隙氧的間隙 范圍是(5-20) X1017cm-3范圍內(nèi).47 .影響單晶硅中氧沉淀形成、結(jié)構(gòu)、分布和狀態(tài)的因素：初始氧濃度熱處理的溫度熱處理的時間碳、氮及其他雜質(zhì)原子的濃度、原始晶體硅的生長條件、熱處理氣氛、次序等。48 .直拉單晶硅在高溫形成氧沉淀時有三個階段：算沉淀少量形成，表現(xiàn)出一個孕育期；氧沉淀快速增加；氧沉淀增加緩慢，接近飽和。49直按單晶硅中0、C的分布

16、情況；答：0：頭高尾低；C：頭低尾高。53根據(jù)氧沉淀的形成情況，熱處理的溫度一般分為：低溫(600-800)熱處理中溫(850-10509)熱處理高溫(1100-1250)熱處理54.氧沉淀形成熱處理溫度一般可分為低溫、中溫和高溫三個熱處理溫度段，分別敘述三個 溫度段中氧沉淀形態(tài)的主要形態(tài)。答：低溫（600-800（）：棒狀，又稱針狀或帶狀；.中溫（850-10509）：片狀沉淀；高溫（1100-1250（）:多面體沉淀。57 .晶體硅中的效率衰減效應(yīng)主要是由晶體中哪種復(fù)合體引起并說明在晶體硅中如何消除 這種復(fù)合體產(chǎn)生的衰減效應(yīng)列舉幾種避免該復(fù)合體產(chǎn)生的新技術(shù)新想法。答：L硼氧復(fù)合體;2.硼氧

17、復(fù)合體的缺陷可以經(jīng)低溫（20（TC左右）熱處理予以消除.3.避 免該復(fù)合體產(chǎn)生的新技術(shù)新想法：利用低氧單晶硅如區(qū)熔單晶硅或磁控直拉單晶硅（MCZ）； 利用n型單晶硅；利用錢代替瑞摻雜制備p型單晶硅.58 .簡述利用光電導(dǎo)衰減法測量硅的少數(shù)載流子的原理。答：無光照射時樣品中高頻電流：i=Imsinwt（w-高頻源角頻率）當(dāng)樣品受到光照射時，樣品 受光照射時，樣品受光激發(fā)，產(chǎn)生非平衡載流子，電導(dǎo)率增加，樣品的電阻減小59 .引入位錯的主要途徑答：直拉單晶硅中位錯引入的主要途徑：在晶體硅生長時，由于籽晶的熱沖擊，會在晶體中引入原生位錯；在晶體滾圓、切片等加工工藝中，由于硅片表面存在機械損傷層，也會引

18、入位錯，在隨后 的熱加工過程中，也可能延伸進入硅片體內(nèi)；是熱應(yīng)力引入位錯，這是由于在硅片的熱加工過程中，由于硅片中心部位和邊緣溫度的不 均勻分布，有可能導(dǎo)致位錯的產(chǎn)生。60 .晶體硅中位錯對太陽電池的影響主要是哪幾個方面答：載流子濃度、少數(shù)載流子壽命、載流子的遷移率、p-n結(jié)的影響61 .簡述硅電池片制作工藝，說明每步的目的，原理，控制因素及提高太陽能電池效率的途 徑答：制作工藝：p型硅片-清洗制絨-擴散制結(jié)（p-n結(jié)）-去周邊層-去PSG （磷硅玻璃）-鍍 減反射膜-E|J刷電極-高溫?zé)Y(jié)-檢測-分選-入庫包裝。1 .目的： 清洗制絨：為了在硅片上獲得絨面結(jié)構(gòu)，利用陷光原理，增加光透性，減少

19、光的反 射，提高ISC；增加光的吸收率，去除損傷層，增加PX結(jié)面積（PN結(jié)厚，V0C增加， Eg 寬）。 擴散制結(jié)（p-n結(jié)）：在P型硅表面，通過擴散P原子構(gòu)成p-n結(jié)。 去周邊層：清除擴散制結(jié)形成的N型周邊層。 去PSG （磷硅玻璃）：清除擴散制結(jié)過程表面的PSG層。鍍減反射膜：減少電池表面太陽光的反射。刷電極：形成良好的電極接觸。高溫?zé)Y(jié)：干燥硅片上的漿料，燃盡漿料的有機組分，使?jié){料和硅片形成良好的歐 姆接觸。2 .原理：清洗制絨: 堿制絨原理：2NaoH+H2o+S i =Na2S i o3+2H2 or2KoH+H2o+S i=K2S io3+2H2 酸性制絨原理：S i +41N03

20、=S i O2+4NO2+2H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2SiF6擴散制結(jié)（p-n結(jié)）：若氧氣充足：5Poe13二P205+3PC15s在有氧氣的存在時，P0C13熱分解的反應(yīng)式為：4 P0C13+302=2 P205+C13P2O5+5Si=5SiO2+4P去周邊層：等離子體刻蝕的基本原理：1在低壓下，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下，產(chǎn)生 電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應(yīng)腔體中的氣體在電子的撞 擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團，其電離反應(yīng)式一般為：A2 一A+A'+E （A2-電離氣體A-化學(xué)性質(zhì)很活潑

21、的自由基A'-為正離子E-電子2自由基和被刻蝕 材料之間的化學(xué)反應(yīng)對材料產(chǎn)生腐蝕作用3反應(yīng)生成揮發(fā)性極強的氣體脫離被刻蝕物質(zhì)表 面，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。減反射膜的基本原理：利用光在減反射膜上、下表面反射所產(chǎn)生的光程差，使得兩束反 射光干涉想消，從而減弱反射，增加透射。印刷電極：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料的基本原理進行印刷。 高溫?zé)Y(jié)：銀漿，銀鋁漿，鋁漿印刷過的硅片，經(jīng)過烘干使有機溶劑完全揮發(fā)，膜層收 縮成為固狀物緊密物黏附在硅片上，此時金屬電極材料層和硅片接觸在一起，即燒結(jié)。3 .控制因素：清洗制絨：T, V, C, t（Sc-si） T, t（Poly-si

22、）擴散制結(jié)（p-n結(jié)）：T, C, t去周邊層：C去PSG （磷硅玻璃）：T, t.C減反射膜的基本原理：T, t,C,密度印刷電極：T, t高溫?zé)Y(jié)：T, t4 .提高太陽能電池效率的途徑要使太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提高，必須提高開路電壓、短路電流、填充因子；* 要獲得較高的短路電流Ise,太陽能電池有源材料和太陽能電池結(jié)構(gòu)應(yīng)在紫外光、可見光 和近紅外光的光譜范圍上，有較高、較寬和較平坦的光譜響應(yīng)，內(nèi)量子效率應(yīng)接近于1;要獲得較高的開路電壓,，太陽能電池內(nèi)部必須正向暗電流I。較低而并聯(lián)電阻Rsh較高; 要獲得較高的填充因子FF,太陽能電池必須正向暗電流I。較低，理想因子“n”接近于1, 串聯(lián)電阻

23、R,必須較低（1C肝的太陽能電池面積應(yīng)該使RX1歐），而并聯(lián)電阻腦必須較高 （10歐.cm?）入射光的有效利用，通過減反射膜減少表面反射，表面材料進行刻蝕，進行光封裝；采用聚光系統(tǒng)，增加光的輻照度，即聚光太陽能電池；利用新型的太陽能電池結(jié)構(gòu)光生載流子收集效率的改善，背電場、超晶格的利用；光生成載流子復(fù)合損失的減少，光生活性層的膜質(zhì)改善，結(jié)界面的復(fù)合抑制；直接電阻（串聯(lián)電阻）損失的減少，透明電極的低電阻化，集電極的最佳化;電壓因子損失的減少。背電場漂移型光電效率的利用。62.簡述單晶硅與多晶硅的制作工藝流程，談?wù)劯髯缘挠绊懸蛩嘏c改進措施答：1,單晶硅：多晶硅的裝料f端化一種晶縮頸f放肩收尾/ 2

24、 .影響因素：.單晶硅：溫度、濃度、時間、位置 多晶硅：溫度、濃度、時間、位置3 .改進措施：對于單晶硅而言，采用新型直拉單晶硅的生長技術(shù)；對于多晶硅而言，采用 電磁感應(yīng)冷用堪連續(xù)拉晶法。65 .鑄造多晶硅的優(yōu)點與缺點 答：優(yōu)點：是材料的利用率高、能耗小、制備成本低，而且其晶體生長簡便，易于大尺寸生 長。缺點：是含有晶界、高密度的位錯、微缺陷和相對較高的雜質(zhì)濃度，其晶體的質(zhì)囁明顯低 于單晶硅，從而降低了太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。66 .鑄造多晶硅的主要制備工藝答：澆鑄法；直熔法。67 .簡述澆鑄法的工作原理和基本原理答：工作原理：在制備多晶硅時，首先將多晶硅的原料在預(yù)溶出炳內(nèi)熔化，然后硅熔體逐步

25、 流入到下部的凝固用埸，通過控制凝固用埔的加熱設(shè)備，使得凝固卅埸的底部溫度最低，從 而硅熔體在凝固卅埸底部開始逐漸結(jié)晶。結(jié)晶時始終控制固液界面的溫度梯度，保證固液界 面自底部向上部逐漸平行上升，最終達(dá)到所有的熔體結(jié)晶?；驹恚涸谝粋€培摒內(nèi)將硅原料溶化，然后澆鑄在另一個經(jīng)過預(yù)熱的增埸內(nèi)冷卻，通過控 制冷卻速率，采用定向凝固技術(shù)制備大晶粒的鑄造多晶硅。68 .簡述直熔法的工作原理和基本原理答：工作原理：硅原材料首先在增摒中熔化，卅埸周圍的加熱器保持培埔上部溫度的同時， 自堵堪的底部開始逐漸降溫，從而使用埸底部的熔體首先結(jié)晶。同樣的，通過保持固液界面 在同一水平面并逐漸上升。使得整個熔體結(jié)晶為晶錠

26、。在這種制備方法中，硅原材料的熔化 和結(jié)晶都在同一個母埸中進行。基本原理：直接熔融定向凝固法，簡稱直熔法，又稱布里奇曼法，即在培培內(nèi)直接將多晶 硅溶化，然后通過站埸底部的熱交換等方式，使得嫁體冷卻，采用定向凝固技術(shù)制造多晶硅, 所以，也有人稱這種方法為熱交換法（Heat Exchange Method, HEM）。69 .鑄造多晶硅的原材料是如何選擇的答：選用半導(dǎo)體級的高純多晶硅和微電子工業(yè)用單晶硅生產(chǎn)的剩余料（質(zhì)量相對較差的高純 硅、單晶硅棒的頭尾料、單晶硅生長完成后剩余在石英用煙中的硅底料）為最好。70 .簡述直熔法制備鑄造多晶硅的具體工藝答：裝料一加熱一化料f晶體生長一退火一冷卻。71

27、.鑄造多晶硅中需要解決的主要問題盡量均勻的固液界面溫度；盡量小的熱應(yīng)力；盡量大的晶粒；盡可能少的來自于用堪的污染。72在鑄造多晶硅中，防止溫度梯度的方法鑄造多晶硅在生長時，生長系統(tǒng)必須很好的隔熱，以便保持熔區(qū)溫度的均勻性，沒有較大 的溫度梯度出現(xiàn)。保證在晶體部分凝固、熔體體積減小后，溫度沒有變化。73.鑄造多晶硅中有哪些雜質(zhì)，雜質(zhì)的來源、存在形式答：雜質(zhì)：主要雜質(zhì)0和C其它雜質(zhì)N和H金屬雜質(zhì) Cu、Fe、Cr、Zn、Ag、B、Co 等。來源：0： 一是來自于原材料，因為鑄造多晶硅的原料是微電子工業(yè)的頭尾料、鍋底料等， 本身就含有一定量的乳雜質(zhì)。二是來自于晶體生長過程C： 1.原材料中的C含量可

28、能比較高；2.在晶體制備過程中由于石墨增摒或石墨加熱器的蒸 發(fā)，使C雜質(zhì)進入晶體硅中。N：來源于表面涂層Si：NiH：來源于保護氣體而成為雜質(zhì)金屬雜質(zhì)：器件加工過程中，過渡金屬存在形式：C：替位態(tài)0：間隙杰、氧沉淀、復(fù)合體 N：氮對H：復(fù)合體、懸掛鍵74鑄造多晶硅中金屬雜質(zhì)的吸雜工藝有磷吸雜和鋁吸雜(這兩種吸雜都屬于外吸雜)；磷吸 雜和鋁吸雜的影響因素有溫度、時間、間隙、替位態(tài)、原生硅片的缺陷密度。75.帶硅主要生長技術(shù)邊緣限制薄膜帶硅生長技術(shù)(EFG)線牽引帶硅生長技術(shù)(SRG)枝網(wǎng)帶硅工藝(DmG)襯底上的帶硅生長技術(shù)(RGS)工藝粉末帶硅生長技術(shù)(SSP)78 .簡述多晶硅薄膜，劃分；制

29、備途徑；常用技術(shù)；特點；缺陷雜質(zhì)多晶硅薄膜：所謂的多晶硅(poly-Si)薄膜材料是指在玻璃、陶瓷、廉價硅等低成本襯底上, 通過化學(xué)氣相沉積等技術(shù)，制備成一定厚度的多晶硅薄膜。劃分；晶粒較大，完全由多晶硅顆粒組成；由部分晶化、晶粒細(xì)小的多晶硅鑲嵌在非晶硅中組成。制備途徑：通過化學(xué)氣相沉積等技術(shù)，在一定的襯底材料上直接制備；首先制備非晶硅薄膜，然后通過固相晶化、激光晶化和快速熱處理晶化等技術(shù)，將非晶硅 薄膜晶化成多晶硅薄膜常用技術(shù)：真空蒸發(fā)、濺射、電化學(xué)沉積、化學(xué)氣相沉積、液相外延和分子束外延 特點：1.晶粒大小的不一；2.具有晶體硅的基本性質(zhì)；3.低成本，制備簡單，可以大面積制 備缺陷：晶界、

30、位錯、點缺陷主要雜質(zhì)：H （作用1.鈍化晶界和位錯的懸掛鍵；2.可以鈍化與氧相關(guān)的施主杰或其他金屬 雜質(zhì)引入的能級；）其它雜質(zhì)C、0、金屬雜質(zhì)79 .一步工藝法：是指通過化學(xué)氣相沉積等技術(shù)，在一定的襯底材料上直接制備； 兩部工藝法：是指首先制備非晶硅薄膜，然后通過固相晶化、激光晶化和快速熱處理晶化等 技術(shù)，將非晶硅薄膜晶化成多晶硅薄膜。1、 什么叫光學(xué)大氣質(zhì)量大氣質(zhì)量為時，其天頂角為多少答：晴天，決定總?cè)肷涔β实淖钪匾膮?shù)是光線通過大氣層的路程。太陽在頭頂正上 方時，路程最短。實際路程和此最短路程之比稱為光學(xué)大氣質(zhì)量。大氣質(zhì)量為時，其天頂 角為度。2、 太陽電池的光譜響應(yīng)的意義是什么請簡答光

31、譜響應(yīng)的大小取決于哪兩個因素答：太陽電池的光譜響應(yīng)是指一定量的單色光照到太陽電池上，產(chǎn)生的光生載流子被收集 后形成的光生電流的大小。因此，它不僅取決于光量子的產(chǎn)額，而且取決于收集效率。3、 請簡述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求。答：蓄電池的功能是儲存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出電能并可隨著向負(fù)載供電。太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求：自放電率低；使用壽命長；深放電能力強； 充電效率高；少維護或免維護；工作溫度范圍寬；價格低廉。4、 充放電控制器在光伏系統(tǒng)中的作用是什么答：充放電控制器是太陽能獨立光伏系統(tǒng)中至關(guān)重要的部件，其主要功能是對獨立光伏系統(tǒng) 中的儲能元件一蓄電池進行充放電控制，

32、以免蓄電池在使用過程中出現(xiàn)過充或過放的現(xiàn)象, 影響蓄電池壽命，從而提高系統(tǒng)的可靠性。5、 請簡述太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)竣工技術(shù)文件包括哪些答：太陽能工程在安裝調(diào)試完成后，竣工技術(shù)文件應(yīng)包含以下內(nèi)容：a安裝工程量總表 b工程說明C測試記錄 d竣工圖紙e竣工檢驗記錄f工程量變更單g重大工程事故報告表h巳安裝的設(shè)備明細(xì)表i開工報告j停工和復(fù)工通知k驗收證書6、 請根據(jù)你對光伏系統(tǒng)的了解列舉光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計的步驟。答：光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計主要包括負(fù)載用電量的估算，太陽電池組件數(shù)量和蓄電池容 量的計算以及太陽電池組件安裝最佳傾角的計算。其設(shè)計步驟如下圖：列出基本數(shù)據(jù)確定負(fù)載功率一一確定蓄電池容量一一計

33、算日輻射量一決定方陣傾角 估算方陣電流確定最佳電流一決定方陣電壓確定方陣功率7、 請用圖示方法簡述太陽能光伏系統(tǒng)接地電阻的測量方法。答：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用接地阻抗計以及接地電極和輔助電極。接地電極與輔助電極 之間的間距為10m左右，并成直線排列。將接地阻抗計的E、P、C端子分別與接地電阻以 及其他輔助電極相連接，測量到的接地電阻可以從接地阻抗計的顯示裝置讀取。1. 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由哪些部分組成，各組成部分的主要功能是什么答：獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽電池方陣、儲能裝置（蓄電池組）、直流-交流逆變裝置、 控制設(shè)備與連接裝置等組成。太陽能光伏發(fā)電的最核心的器件是太陽電池。所以太陽電池 方陣主

34、要將太陽能轉(zhuǎn)成電能。蓄電池組的作用是貯存太陽電池方陣受光照時所發(fā)出的電能 并能隨時向負(fù)載供電。逆變器是將直流電轉(zhuǎn)變成交流電的一種設(shè)備。系統(tǒng)中的控制設(shè)備通 常應(yīng)具有以下功能： 信號檢測 蓄電池的充放電控制 其他設(shè)備保護。連接裝置是將太 陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的各部分進行電氣或機械連接的部件，使之成為一個整體。2. 光伏發(fā)電系統(tǒng)工程驗收時應(yīng)注意的事項有哪些，請分別加以闡述。答：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程交付用戶使用前所必須的一個步驟就是工程驗收，驗收完各 項參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計安裝時的規(guī)范方可投入使用。工程驗收時首先核對工程實 際安裝的相關(guān)設(shè)備或材料是否與設(shè)計規(guī)格提供的設(shè)備和材料清單一致，對與設(shè)計時

35、不一致 的替代料要進行核實原因，是否確實能達(dá)到設(shè)計的性能指標(biāo)。除此這外還應(yīng)注意：A、太陽電池組件一般有嚴(yán)格的的制程工藝和質(zhì)量要求，產(chǎn)品在出廠前一般都有嚴(yán)格的質(zhì)量 檢測程序。在進行系統(tǒng)工程驗收時要注意太陽電池組件要有相關(guān)電氣特性標(biāo)簽及出廠前的 IQC檢測合格證明，對于系統(tǒng)集成商還需要提供相關(guān)太陽電池生產(chǎn)廠商產(chǎn)品代理的資質(zhì)證 書、產(chǎn)品質(zhì)量檢測報告以及安全標(biāo)準(zhǔn)。B、控制器是控制太陽電池方陣充放電的裝置，其是否能正確切斷或接通充放電電路對整個 系統(tǒng)的穩(wěn)定與正常運行有至關(guān)重要的作用，光伏系統(tǒng)中控制器一般用來控制蓄電池的充放 電，如果控制器在正常情況下不能準(zhǔn)確地控制蓄電池的通斷，將會嚴(yán)重?fù)p害蓄電池的使用

36、壽命，所以系統(tǒng)測量時控制器的狀態(tài)測量記錄要注意核實是否正常。C、接線箱內(nèi)的導(dǎo)線直徑的大小應(yīng)根據(jù)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)進行核對，導(dǎo)線的直徑一般根據(jù)流經(jīng)導(dǎo) 線的電流大小來決定。導(dǎo)線線徑過小有可能不能承受流經(jīng)線路的電流，導(dǎo)線過大將是系統(tǒng) 的嚴(yán)重浪費。D、注意核實系統(tǒng)裝置測量時對逆變器測量的相關(guān)參數(shù)是否在逆變器生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)規(guī) 格允許范圍之內(nèi)。E、蓄電池一般只在離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用，對離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)要注意核實系統(tǒng)測量 到的蓄電池相關(guān)參數(shù)是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計要求。F、光伏發(fā)電系統(tǒng)一般要求在野外作業(yè)，系統(tǒng)應(yīng)具有防雷的性能要求，要注意是否巳正確安 裝防雷器件。G、光伏發(fā)電系統(tǒng)驗收前工程技術(shù)人員一般巳進行系統(tǒng)試運

37、行，在驗收時要注意是否具有試 運行過程中運行狀態(tài)和相關(guān)問題的記錄。太陽能電池材料期末復(fù)習(xí)題填空題1 .:2 . 波長為400nm的光的光子的能量是eV。3 .能量單位“電子伏”和“焦耳”的關(guān)系是lev=X10f J。4 . 七是攝氏溫標(biāo)，K是開氏溫標(biāo)，0匕相當(dāng)于273K,那么室溫25度用開氏表示為298K。5 .半導(dǎo)體加上外電壓時，半導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)兩種電流，它們分別是電子電流和空穴電流。6 .摻雜半導(dǎo)體中的少數(shù)載流子是本征激發(fā)形成的。7 .摻雜半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子數(shù)量與摻雜濃度有關(guān)。8 .摻雜濃度增大時，少子的數(shù)量減少。9 .半導(dǎo)體一般分為直接能隙半導(dǎo)體和間接能隙半導(dǎo)體，我們使用的Si是一種間接

38、能隙半 導(dǎo)體。10 .（U.半導(dǎo)體中載流子的產(chǎn)生與符合是一個動態(tài)的過程，而且從材料表面到內(nèi)部都有這種過程 存在，其中體符合又分為直接符合和間接符合兩類。12 .陽光照射在電池表面時，在表層就被吸收的光是：（A藍(lán)光B紅光）13 .整頓的三要素是場所、方法、標(biāo)識。14 .歐姆定律描述了電路中電壓、電流和負(fù)載的關(guān)系，用公式表示為I=U/R,由此可以知 道，當(dāng)電源電壓一定時，負(fù)載電阻越大，電路的電流越小。15 .功率的單位是瓦特。16 .擴散是因為濃度不同而引起的載流子的運動，濃度梯度越大擴散越快；遷移是裁流子在 電場作用下朝特定方向移動；其他條件不變，隨著摻雜濃度的提高，擴散和遷移都會變 慢。17

39、.我們在開始制造太陽能電池前都會先測量硅片的電阻率，是因為電阻率可以反應(yīng)出硅片 的摻雜水平、電子或空穴的遷移率及擴散系數(shù)。18 . PN結(jié)的內(nèi)建電場是從N區(qū)指向P區(qū)。19 . 20 .耗盡層的厚度與摻雜濃度有直接聯(lián)系，摻雜濃度越大，所形成的耗盡層越薄。21 .在P結(jié)兩端加反向電壓會使耗盡層變寬，器件中只有微小的反向電流通過，器件處于 截止?fàn)罱?，在PN結(jié)兩端加正向電壓會使耗盡層變窄，器件中有很大電流通過，器件處 于導(dǎo)通狀態(tài)。22 .寫出肖克萊方程（電池暗特性方程）I,. = I0（eqv/kl-l）o其中I。是反向飽和電流。23 .去損過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是（配平后）：Si + 2 NaOH

40、 + H20 = Na2SiO3 + 2 H2 t24 .沉積氮化硅的過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是：3SiH4 + 4NH3 = Si3N4 +12 H225 .寫出Si02和HF酸發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：SiO2+6HF = H2SiF6+2H2026 . PN結(jié)電容效應(yīng)包含了勢壘電容和擴散電容，前者是由空間電荷區(qū)的離子薄層形成的。27 . P型硅為基體的太陽電池，未導(dǎo)通的情況下，其光生電壓的方向是P-N。28 .-以 量子效率QE是真正被收集的載流子數(shù)目與紿定能量的入射光子數(shù)目的比值。30 .導(dǎo)致收集幾率和量子效率降低的共同的機制是復(fù)合。31 .在穩(wěn)定的光照下，太陽電池開路時，電子e “集結(jié)”

41、 n邊，空穴h ”集結(jié)“ p邊， 此時電池兩極之間的電壓便是太陽電池的開路電壓丫。32 .電池開路且有穩(wěn)定光照時，正向結(jié)電流h和光電流。大小相等，方向相反。光電流的 方向是np。33 .電池短路且有穩(wěn)定光照時，光生電流得以全部流出，此時的光電流就是太陽電池的短路 電流Isco34 .電池外接負(fù)載時，設(shè)光電流為L,正向結(jié)電流為h,則流過負(fù)載的電流1山=L - IPo35 .有穩(wěn)定光照時，太陽電池的光電流h是一個常量，而正向結(jié)電流If會隨著負(fù)載的壓降變化。36 .開路電壓Voc決定于光的吸收、注入、載流子的收集。37 .3H.摻雜濃度過低或過高都不能得到較好的開路電壓，一般我們選取電阻率在之間的基

42、片。39 .除了入射光的強度會影響短路電流大小以外，入射光的光譜分布也直接決定了短路電流 的大小。40 .電流密度Jsc是指單位面積上的電流強度。41 .太陽電池特征電阻Rcn=Vmp/Imp=Voc/Isco42 .影響金屬電極和硅之間的接觸電阻最直接的工藝是燒結(jié)工藝。43 .開路電壓和短路電流兩個參數(shù)中對溫度比較敏感的是開路電壓，溫度每升高一度，它會 降低約。1 .半導(dǎo)體太陽能光伏電池工作原理的四個基本過程。答：第一，必須有光照射，可以是單色光，太陽光和模擬光源。第二，光子源注入到半導(dǎo)體內(nèi)后，產(chǎn)生電子-空穴對，且電子-空穴對具有足夠的壽命。第三，利用PN結(jié)，將電子-空穴對分離，分別集中于兩

43、端。第四，被分離的電子和空穴，經(jīng)由電極收集，運輸?shù)诫姵伢w外，形成電流。2 .空間電荷區(qū)，內(nèi)速電場及方向；漂移電流和擴散電流及其方向。答：空間電荷區(qū)：擴散結(jié)果：n區(qū)出現(xiàn)正電荷區(qū)，p區(qū)出現(xiàn)負(fù)電荷區(qū)，則交界面的兩側(cè)的正, 負(fù)電荷區(qū)，總稱為空間電荷區(qū)。內(nèi)建電場：由于空間電荷區(qū)正負(fù)電荷相互吸引，形成一個稱為勢壘電場的內(nèi)建電場，帶 正電荷的n區(qū)指向帶負(fù)電荷的p區(qū)。擴散電流：當(dāng)兩種不同型號半導(dǎo)體連接起來，在交界處產(chǎn)生載流子擴散。由n型半導(dǎo)體 與p型半導(dǎo)體交界處兩側(cè)不同型號載流子（多數(shù)裁流子）濃度差引起的載流子擴散產(chǎn)生的電 流。擴散電流=電子擴散電流+空穴擴散電流。方向p指向n。漂移電流：內(nèi)建電場的形成對多數(shù)

44、載流子擴散運動起阻擋運動的作用。載流子在內(nèi)建電 場中的運動叫做漂移電流。漂移運動產(chǎn)生的電流叫做漂移電流。漂移電流=空穴漂移電流+ 電子漂移電流。方向與擴散電流方向相反。結(jié)兩端接觸電勢及其表達(dá)方式；接觸電勢與電池的開路電壓有關(guān)，說明影響太陽電池開路 電壓的因素。答：接觸電勢是PN結(jié)空間電荷區(qū)兩端的電勢差V。表達(dá)式：v0 =ln（；一）q /影響因素：1.與n區(qū)和p區(qū)中凈掾雜濃度有關(guān)（Nd.Na）有關(guān)，掾雜濃度越大，V0越大 即太陽電池的開路電壓Voc越大。2 .與半導(dǎo)體材料種類有關(guān)，不同半導(dǎo)體有不同的本征載流子濃度（ni）,在同樣摻雜濃度下，其V。不同即Voc不同。3 .溫度T有關(guān)溫度愈高ni愈

45、大，V。愈小，所以隨環(huán)境溫度增高，太陽電 池Voc成指數(shù)下降。4 .了解PN結(jié)正向電壓一電流特性；多子與少子；非平衡少數(shù)載流子注入；正向電流(電池 的暗電流)及方向。答：特性：勢壘區(qū)中的電場減小，由V。變?yōu)?Vo-V)；勢壘高度減小，由eVO變?yōu)閑(Vo-V)； 勢壘區(qū)寬度w減小。出現(xiàn)非平衡裁流子注入：載流子擴散電流大于漂移電流。n區(qū)中電子不斷擴散到p區(qū)， P區(qū)中空穴不斷擴散到n區(qū)，這種注入載流子的，為非平衡少子。正向電流：對PN結(jié)施加正向偏壓V后，擴散電流大于漂移電流，導(dǎo)致非平衡少子注入 而產(chǎn)生的電流。方向由p指向n。結(jié)反向電壓一電流特性；反向飽和電流及方向；PN結(jié)的電壓一電流特性。答：特性

46、：勢壘區(qū)中的電場減小，由V。變?yōu)?Vo+V)；勢壘高度減小，由evO變?yōu)閑 (Vo+V)； 勢壘區(qū)寬度w增大。反向飽和電流：是一個數(shù)值很小，且不隨反向電壓V變化而變化的電流。由n指向p。PN結(jié)的電壓-電流特性：加上外加電壓后，pn結(jié)上流過的電流。6 .光伏電池工作原理；光生電流及方向；光生電壓及方向；光照后流過負(fù)裁的電流；太陽 電池的開珞電壓；短路電流；輸出功率及最大輸出功率；光電轉(zhuǎn)換效率。答：工作原理：利用光激發(fā)的少子通過PN結(jié)而發(fā)電。光生電流及其方向：在內(nèi)建電場的作用下，P型半導(dǎo)體中的光照產(chǎn)生的電子將流向N型 半導(dǎo)體，而N型半導(dǎo)體中的額空穴將流向P型半導(dǎo)體，形成光生電流Ii0由n指向p。光

47、生電壓及其方向：光生電流出現(xiàn)導(dǎo)致光生電場Vph形成。由p指向n,與內(nèi)建電場方 向相反。光照后流過PN結(jié)的電流：光照后，導(dǎo)致載流子擴散產(chǎn)生的電流大于漂移產(chǎn)生的電流， 從而產(chǎn)生凈的正向電流IfoIf = /oexp(-,J- - Io) ； Io 是反向飽和電流。kT光照后流過負(fù)載的電流：/ = 一 = 一/oexp(世必一/。)kT太陽電池的開路電壓：將PN結(jié)開路，將負(fù)載電阻無窮大，負(fù)載上的電流為零，I為零 時的電壓為開路電壓。Voc = - n( + )； q Io短路電流：負(fù)載電阻R,光生電壓Vph和光照時流過PN結(jié)上的正向電壓If均為零時的 電流。Isc = li ；輸出功率及其最大輸出功

48、率:P = IVph = Vph(Ii-If)Pm = Im*V?n光電轉(zhuǎn)換效率：Pm7 = ； Pin7. 了解按電池結(jié)構(gòu)和材料分類的太陽電池種類。答：按電池結(jié)構(gòu)分：1.同質(zhì)結(jié)光伏電池：相同的半導(dǎo)體材料，含有不同的導(dǎo)電型號雜質(zhì)，構(gòu) 成一個或多個PN結(jié)。2 .異質(zhì)結(jié)光伏電池：在不同禁帶寬度的兩種半導(dǎo)體材料組成，接觸的界 面組成PN結(jié)。3 .肖特基電池：用介質(zhì)和半導(dǎo)體組成一個肖特基結(jié)電池（又稱MIS電 池）。4 .薄膜電池：由非導(dǎo)體的基底上淀積一層薄膜半導(dǎo)體材料組成的電池。5 .疊層電池：將兩種對光波吸收能力不同的半導(dǎo)體材料疊置在一起構(gòu)成 的電池，目的是最大限度吸收不同波長的光，提高太陽電池的光

49、電轉(zhuǎn)換效率。按電池材料分：1.硅電池：包括單晶硅，多晶硅，非晶硅（制造成本依次下降，光電轉(zhuǎn) 換效率依次下降）2 .非硅電池：主要有Cds. GalnSe, GalnS.3 .有機電池:有機高分子材料組成的電池。8 .硅晶體電池的基本結(jié)構(gòu)及制造工藝流程。答：硅晶片加工（切片），化學(xué)腐蝕，制PN結(jié)，鋁背場制備，制上下電極，制減反射薄膜。 結(jié)構(gòu)略。9 .絨面結(jié)構(gòu)及作用；單晶硅片和多晶硅片表面制作絨面結(jié)構(gòu)所用的腐蝕劑及提商絨面結(jié)構(gòu) 質(zhì)量采用的措施。答：絨面結(jié)構(gòu)：100晶向的硅單晶，經(jīng)腐蝕后表面會形成（在顯微鏡下看到）像“金字塔”形 狀高低不平的表面。作用：減少電池表面的光反射，大大提高對光的吸收率，最

50、大限度提高光電轉(zhuǎn)換效率。 腐蝕劑：單晶硅使用NaOH水溶液或KOH水溶液；多晶硅使用HF混合液。提高絨面結(jié)構(gòu)質(zhì)量采用的措施：1.在NaOH水溶液中加入少量異丙爵。2.用NaCO3 （K2CO3）或磷酸鈉液對單晶硅片進行結(jié)構(gòu) 處理。10 .金屬電極作用；對金屬電極的要求；金屬電極的絲網(wǎng)印刷制作工藝。答：作用：收集電極（少數(shù)載流子）收集光生電流，然后引導(dǎo)到負(fù)載。要求：1.與硅片形成良好的歐姆接觸。2.電極線寬要越細(xì)越好。（提高光電轉(zhuǎn)換效率）制作工藝：按設(shè)計好的電極圖形的模板，用絲網(wǎng)印刷法將導(dǎo)體漿料（用超細(xì)銀粉與有機溶劑調(diào)成漿料），印制在電池表面，然后在適當(dāng)?shù)臏囟认聼Y(jié)，使有機溶液揮發(fā)，而金屬顆 粒

51、（Ag）與硅片緊緊的粘附，形成（Ag）與硅的合晶?？?鋁背電場結(jié)構(gòu)；合金化作用；鋁背電場結(jié)構(gòu)的作用，并解釋為何會產(chǎn)生這樣的作用。答：鋁背場結(jié)構(gòu)：在pn結(jié)制備完后，在硅片背面淀積一層鋁膜，經(jīng)合金化高溫處理后，在 硅片內(nèi)形成P+層（高濃度p型雜質(zhì)層），在硅片背側(cè)面產(chǎn)生了內(nèi)建電場（BSF）o合金化作用：1. AL原子進入硅片內(nèi)，形成一層高濃度的p+層形成BSF結(jié)構(gòu)。2.使A1膜緊緊的黏在硅片的表面，形成背電極。鋁背場結(jié)構(gòu)的作用：1.能提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率原因：由于P+層存在，在電池背面形成一個P+/p結(jié)，從而產(chǎn)生一個內(nèi)建電場，由 于這個電場的方向與電池端電壓方向相反，阻止了光生電壓少數(shù)載流子向P+

52、層擴 散，由此減少了少子在背面的復(fù)合幾率，提高了電子的收集效率，即提高了光生電 流，同時提高了電池的開路電壓，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。2.可做電池背面的金屬電極。12 .減反射減少光反射的原理；減反射層減少光反射的光學(xué)條件；并懂得由此條件選擇減 反射膜材料及膜厚。（在題中計算題，且用到半導(dǎo)體本征吸收限入。的概念）答：原理：利用光在減反射膜的上下表面反射所產(chǎn)生的光程差，使兩束反射光干涉相消，從 而減弱反射，增加透射。條件：/Ju%*/%（1）h*J=12*（2L-1）（2）4d：減反射膜厚，2：光波長，L：正整數(shù)題略，看筆記。13 .對減反射膜材料的總體要求；TiOz膜制備工藝，反應(yīng)方程式。答：要求

53、：能具有良好的減反射效果，還要求透明度好，熱膨脹系數(shù)少，與硅片粘附性好, 抗輻射，耐腐蝕。（6點）噴涂熱（水）解法工藝：利用N2攜帶含鈦酸異丙酯的水蒸氣，噴涂到加熱的硅片上表 面，發(fā)生水解反應(yīng)。反應(yīng)：Ti （0C3H7） +2H2O=TiO2+4（C3H7）OH14 .鑄造技術(shù)為何能提高多晶硅純度；制備鑄造多晶硅的工藝流程；描述直培法工藝；影響 直培法制備柱形多晶硅的因素。答：提純材料：1.利用定向凝固過程中的雜質(zhì)分凝現(xiàn)象，使雜質(zhì)富集在多晶硅錠的兩端。2 .在真空中熔化，凝固，原料中雜質(zhì)在表面揮發(fā)。3 .在保護氣體或熔體中添加能與雜質(zhì)反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)的氣體，是雜質(zhì) 中熔硅分離。直熔法工藝流程

54、：裝料-一加熱-一熔化-一晶體生長-一退火-一冷卻。直培法描述：硅原材料首先在卅埸中熔化，培培周圍的加熱器保持卅煙上部溫度的同時, 自用埔的底部開始逐漸降溫，從而使用埔底部的熔體首先結(jié)晶，再通過保持固液界面在同一 水平面上并逐漸上升，使得整個熔體結(jié)晶為晶錠。采用定向凝固法長晶。影響因素：純度高，不產(chǎn)生雜質(zhì)玷污；不與晶體粘連；熱膨脹系數(shù)??；熱導(dǎo)率??；用 埸形狀（方形，內(nèi)壁涂高純氧化硅/氮化硅）問答題I介紹從硅片開始生產(chǎn)太陽能電池片的工藝過程。答：工藝過程主要有：硅片檢測、清洗制絨、擴散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反 射膜、絲網(wǎng)印刷.快速燒結(jié)、測試分揀等。（5分）（1）硅片檢測硅片是太陽能電

55、池片的載體，硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率的高 低，因此需要對來料硅片進行檢測。該工序主要用來對硅片的一些技術(shù)參數(shù)進行在線測量， 這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。（1分）（2）表面制絨由于硅片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，各向異性的堿液刻蝕主要用于晶向分布均勻的單晶硅，而晶 向雜亂的多晶硅采用各向同性的酸液刻蝕會有更好的構(gòu)化效果。單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方 錐體也即金字塔結(jié)構(gòu)。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池 的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液，可用的堿

56、有氫氧化鈉， 氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為戰(zhàn)的氫氧化鈉稀溶液來制備絨 面硅，腐蝕溫度為70-85。（2。為了獲得均勻的絨面，還應(yīng)在溶液中酌量添加醇類如乙萌和異 丙藩等作為絡(luò)合劑，以加快硅的腐蝕。制備絨面前，硅片須先進行初步耒面腐蝕，用堿性或 酸性腐蝕液蝕去約2025 um,在腐蝕絨面后，進行一般的化學(xué)清洗。經(jīng)過表面準(zhǔn)備的硅片 都不宜在水中久存，以防沾污，應(yīng)盡快擴散制結(jié)。（2分）（3）擴散制結(jié)太陽能電池需要一個大面積的PN結(jié)以實現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，而擴散爐即為制造太陽 能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。擴散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴散源。把P型硅片放在管式擴 散爐的石英容器內(nèi)，在850-900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器，通過三 氯氧磷和硅片進行反應(yīng)，得到磷原子。經(jīng)過一定時間，磷原子從四周進入硅片的表面層，并 且通過硅原子之間的空隙向硅片內(nèi)部滲透擴散，形成了 N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體的交界面， 也就是PN結(jié)。（2分）（4）去磷硅玻璃該工藝用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中，通過化學(xué)腐蝕法亦即把硅片放在氫氟酸溶液 中浸泡，使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸，以去除擴散制結(jié)后在硅片表面形 成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中，P0CL3與02反應(yīng)生成P205淀