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1、 江西工程学院环境与能源工程学院 毕业设计 （ 2016 届） 题 目： 丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究 专 业： 光伏发电技术及应用 丝网印刷工艺中常见问题及其处理研究 摘要太阳能电池是新能源产业中重要的产品之一。丝网印刷制作太阳能电池的背电极、正电极和背电场的生产工艺日趋成熟，成为当今太阳能电池制作的主流加工方式。本文主要从实用、商品化太阳电池的生产与工艺研究出发，对太阳电池生产丝网印刷的研究及技术改进进行了全方位的描述。关键词：太阳能电池；丝网印刷Research on common problems and treatment of screen printing processA
2、bstract Solar cell is one of the important products in the new energy industry. The production technology of the back electrode, the positive electrode and the electric field of the solar cell is becoming more and more mature, which has become the mainstream of the solar cell production. This articl
3、e mainly from the practical and commercial solar cell production and technology research, the solar cell production screen printing research and technology improvement of a full range of description.Key words: solar cell; screen printing目 录摘要.2Abstract.3 1绪论.62太阳能电池的基础及制作工艺.7 2.1太阳能电池的基本结构.7 2.2太阳能电
4、池的工作原理.7 2.3太阳能电池的制作工艺.10 2.3.1清洗制绒.102.3.2扩散制结.11 2.3.3等离子刻蚀.11 2.3.4去磷硅玻璃（PSG).11 2.3.5减反射膜.11 2.3.6丝网印刷.12 2.3.7电极烧结.123太阳能电池片的丝网印刷.12 3.1丝网印刷的目的.12 3.2印刷的原理.12 3.3基本的太阳能丝网印刷.13 3.4硅片正面和背面的印刷.13 3.5相关工艺参数.14 3.6设备要求.14 3.7其他条件要求.154丝网印刷常见问题及处理方法.16 4.1常见问题.16 4.2处理方法.17 4.2.1一道背电极印刷.17 4.2.2二道背场印
5、刷.18 4.2.3三道正电极印刷.19 4.2.4烧结.205结论.216参考文献.227致谢.231. 绪论 能源利用技术的发展是人类控制自然能力的一个重要标志。没有煤的利用，工业革命是很难想象的。没有石油和电力的利用，20世纪很多新技术和产业部门的产业和发展同样也是很难想象的。然而，随着社会生产的发展和能源利用规模日益扩大，总有一天目前人类依赖的矿物能源会被用尽。首先是石油，1973年世界性石油危机就给了人们一种切身感受。关于这个问题，我们必须及早做好准备。很自然，人们首先就会想到太阳能，因为自然界中风、雨、雷、电，江河的奔流，汹涌的海浪，生物的繁衍，其能源无不来自太阳。太阳的能量是巨大
6、的，而且是可以不断再生的，因此，实际上是取之不尽，用之不竭。太阳能又是清洁的，不需担心它对环境产生污染和对人类造成危害。但是，太阳能的利用并不是没有困难的。太阳能分布在广大的地球表面，密度是很低的。要能付之实用，首先就要从很大的面积上把它收集起来，这就意味着需要大型的设备和相当大的投资。另外，由于地球的运动以及气象条件的变化，对于同一地点来说，所能接受到的太阳能是间断的、不稳定的，这就使它要么只能用做辅助能源，要么就要增加储能装置，因而又要增加投资。尽管有这么困难，但是在常规能源短缺与环境污染日益加剧的双重压力下，出于国家安全考虑和经济可持续发展的需要，世界各国都投入了巨大资金，加快太阳能利用
7、的研究步伐，在太阳能热发电方面，美国加州建造的9套SEGS太阳热发电装置，最大的单套发电功率为80MW，总发电量达354MW，并采用了储能装置，可满足50万居民的能源需求，每年节约230万桶油，减少15.5万t的二氧化碳和114t的氧化氮污染。发电成本已降到812美元/。2005年，我国首座70MW塔式聚光太阳能发电电站成功并网，揭开了太阳能热发电全新的一页。2. 太阳能电池的基础及制作工艺2.1太阳能电池的基本结构典型的太阳能电池的结构如图2.1所示。硅的PN接合处，被夹在上、下两个金属接触层之间。上金属接触层是栅格状的，以容许光线射到PN接合之上。PN接合的顶部有一层防反射薄层，以减少从光
8、亮的硅表面反射出来的光线。这就是太阳能板的表面看起来很暗淡的原因。 2.1 太阳能电池结构图 2.2太阳能电池的工作原理如图2.2所示为典型太阳能电池的简单示意图。该电池受光面为高浓度掺杂的狭窄N区。耗尽层(宽度W)一直延伸到P区，并在耗尽层形成一内建电场E0。把连接N区的电极做成栅形或指形以提高光的吸收率和减小电池的表面电阻，在电池表面镀一层减反射膜以提高太阳光的利用率。当光照射在电池上时，由于N区(宽度Ln)比较狭窄，能量大于禁带宽度Eg的大部分光子在耗尽层和P区(宽度Lp)被吸收，产生光生电子一空穴对 (EHPs)。在耗尽层的光生EHPs立即被内建电场所分离，电子漂移到达N区形成负极性区
9、域，同时空穴漂移到达P区形成正极性区域，于是通过接线在PN结两端形成了开路电压Voc。如果连接了负载，那么N区的大量电子经过外电路工作，然后到达P区与大量空穴复合。其中，内建电场对分离光生EHPs，在N区积累大量电子，在P区积累大量空穴起了关键作用。因为没有电场的缘故，在P区被吸收的长波长光子激发的EHPs只能扩散到一定的区域。则电子的平均扩散长度Le可由( 2.1)表示，其中De为电子在P区的扩散系数。 （2.1）离耗尽层的距离在Le范围内的那些电子能扩散到内建电场，并在内建电场的作用下漂移到N区，因此在P区产生的光生EHPs中，只有那些离耗尽层距离在Le范围内的的少数图2.2 太阳能电池工
10、作原理载流子(电子)才对光伏效应起作用。一旦电子被扩散到耗尽区域，它将被Eo扫到N区，增加该区的负电荷，空穴留在P区增加该区的正电荷。而那些离耗尽层的长度大于Le的光生EHPs都被复合损失掉了。正因为此，少数载流子的扩散长度Le要尽可能的长，又由于在半导体硅中电子的扩散长度要比空穴长，所以这里选择了以P区产生的电子为少数载流子的硅PN结。同样，在N区由短波长光子激发产生的EHPS中只有那些离耗尽层距离小于扩散长度Lh的少数载流子(空穴)能到达耗尽层并被内建电场分离到P区。因此，对光伏效应起作用的EHPs的产生发生在这样一个区域: Lh+W十Le。如图2.3所示，在N区大量的电子通过外电路流到P区与空穴中和，这种由光生载流子的流动产生的电流叫光
