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1、复习大纲复习大纲 1. 铝背场的作用：铝背场的作用： 减少少数载流子在背面复合的概率；减少少数载流子在背面复合的概率； 作为背面的金属电极；作为背面的金属电极； 提高电池的开路电压；提高电池的开路电压； 提高太阳电池的收集效率；提高太阳电池的收集效率； 降低电池的反向饱和暗电流和背表面复降低电池的反向饱和暗电流和背表面复 合速率；合速率； 制作良好的欧姆接触。制作良好的欧姆接触。 2. 简述晶体硅的制备工艺过程？简述晶体硅的制备工艺过程？ 答：答：晶体硅太阳电池的制备工艺：晶体硅太阳电池的制备工艺：p 型硅片型硅片-清洗制绒清洗制绒-扩散制结扩散制结 （p-n 结）结）-去周边层去周边层-去去
2、 PSG（磷硅玻璃）（磷硅玻璃）-镀减反射膜镀减反射膜-印刷电印刷电 极极-高温烧结高温烧结-检测检测-分选分选-入库包装。入库包装。 3.太阳能的利用形式：光化学转化、太阳能光热转化和太阳能太阳能的利用形式：光化学转化、太阳能光热转化和太阳能 光电转化。光电转化。 4.太阳能电池理论效率最高为太阳能电池理论效率最高为 75% 。 5.太阳常数：是指大气层外垂直于太线的平面上，单位时间、太阳常数：是指大气层外垂直于太线的平面上，单位时间、 单位面积所接受的太阳能辐射。也就是说，在日地平均距离的单位面积所接受的太阳能辐射。也就是说，在日地平均距离的 条件下，在地球大气上界，垂直于光线条件下，在地
3、球大气上界，垂直于光线 1 1的面积上，在的面积上，在 分所接受的太阳能辐射能量；为（）分所接受的太阳能辐射能量；为（）/。 太阳能能量转换方式主要分为光化学转化、太阳能光热转太阳能能量转换方式主要分为光化学转化、太阳能光热转 化和太阳能光电转化三种方式。化和太阳能光电转化三种方式。 P-NP-N 结的形成原理。结的形成原理。 答：答：型和型半导体都呈电中性；型和型半导体都呈电中性； 型半导体的多子是空穴；型半导体的多子是电子；型半导体的多子是空穴；型半导体的多子是电子； 当型半导体与型半导体连接在一起时，由于结中不当型半导体与型半导体连接在一起时，由于结中不 同区域的载流子分布存在浓度梯度，
4、型半导体材料中过剩的同区域的载流子分布存在浓度梯度，型半导体材料中过剩的 空穴通过扩散作用流动至型半导体材料；同理，型半导体空穴通过扩散作用流动至型半导体材料；同理，型半导体 材料中过剩的电子通过扩散作用流动至型半导体材料。电子材料中过剩的电子通过扩散作用流动至型半导体材料。电子 或空穴离开杂质原子后，该固定在晶格的杂质原子被电离，因或空穴离开杂质原子后，该固定在晶格的杂质原子被电离，因 此在结区周围建立起了一个电场，以阻止电子或空穴的上述扩此在结区周围建立起了一个电场，以阻止电子或空穴的上述扩 散流动，该电场所在的区域及耗尽区或者空间电荷区，故而称散流动，该电场所在的区域及耗尽区或者空间电荷
5、区，故而称 为结。如图所示：为结。如图所示： 在交界面，由于扩散运动，经过复合在交界面，由于扩散运动，经过复合, ,出现空间电荷区。出现空间电荷区。 P-NP-N 结半导体光生伏特效应的原理。结半导体光生伏特效应的原理。 答：在半导体被光照射、产生光传导现象时，如果由光产生的答：在半导体被光照射、产生光传导现象时，如果由光产生的 载流子在不同位置具有不均一性，或者由于载流子在不同位置具有不均一性，或者由于 PNPN 结产生了部载流结产生了部载流 子的话，就因扩散或者漂移效应而引起电子和空穴密度分布不子的话，就因扩散或者漂移效应而引起电子和空穴密度分布不 平衡，从而产生电力，这一现象称为光生伏特
6、效应平衡，从而产生电力，这一现象称为光生伏特效应 （photovoltaicphotovoltaic effecteffect）. . 9.9.太阳能电池的主要参数是短路电流、开路电压、填充因子和太阳能电池的主要参数是短路电流、开路电压、填充因子和 光电转换效率。光电转换效率。 10. 太阳能电池的寄生电阻是指串联电阻太阳能电池的寄生电阻是指串联电阻 Rs 和并联电阻和并联电阻 Rsh； （1）串联电阻）串联电阻 Rs 主要包括半导体部的体电阻、电极用的金属主要包括半导体部的体电阻、电极用的金属 与半导体表面层之间的接触电阻、电极用的金属本身的电阻和与半导体表面层之间的接触电阻、电极用的金属本
7、身的电阻和 器件部及外部线路互相连接的引线接触电阻；器件部及外部线路互相连接的引线接触电阻； 并联电阻并联电阻 Rsh 主要包括来自非理想的主要包括来自非理想的 PN 结和结和 PN 结附近的结附近的 杂质，会引起杂质，会引起 PN 结部分短路，特别是太阳能电池的边缘部分结部分短路，特别是太阳能电池的边缘部分 漏电现象，会使漏电现象，会使 Rsh 值减小。值减小。 11.11.简述制绒的定义、目的、原理、作用以及工艺流程；简述制绒的定义、目的、原理、作用以及工艺流程； 答：答：1.1.制绒的定义：制绒是利用硅的各向异性腐蚀的特性在表制绒的定义：制绒是利用硅的各向异性腐蚀的特性在表 面刻出类似于
8、金字塔（单晶硅面刻出类似于金字塔（单晶硅 sc-si)sc-si)或者是蜂窝状（多晶硅或者是蜂窝状（多晶硅 mc-si)mc-si)的结构。的结构。 2.2. 目的：为了在硅片上获得绒面结构，利用陷光原理，目的：为了在硅片上获得绒面结构，利用陷光原理， 增加光透性，减少光的反射，提高增加光透性，减少光的反射，提高 ISC;ISC;增加光的吸收率，增加光的吸收率， 去除损伤层，增加去除损伤层，增加 PNPN 结面积（结面积（PNPN 结厚，结厚，VOCVOC 增加，增加，EgEg 宽）宽） 。 3.3.原理：陷光原理。原理：陷光原理。 4.4.绒面的作用：绒面的作用： 减少了太的反射；减少了太的
9、反射； 增加太在硅片部增加太在硅片部 的有效运动长度，就是增加了被吸收的机会。的有效运动长度，就是增加了被吸收的机会。 5. 工艺流程：（工艺流程：（1）即先采用较高浓度的碱（）即先采用较高浓度的碱（NaoH or KoH） 在高温条件下对单晶硅片进行短时间在高温条件下对单晶硅片进行短时间“粗抛粗抛”以去除硅片在线切以去除硅片在线切 割过程中形成的切割损伤。割过程中形成的切割损伤。 （2）漂洗（去离子水、超声波）漂洗（去离子水、超声波） （3）再用低浓度的碱（）再用低浓度的碱（NaoH or KoH）和异丙醇（）和异丙醇（IPA：其作：其作 用是降低硅片表面力，较少气泡在硅片表面的粘附，是硅片
10、的用是降低硅片表面力，较少气泡在硅片表面的粘附，是硅片的 金字塔更加均匀一致）的混合溶液对金字塔更加均匀一致）的混合溶液对(100)晶面的方向的单晶硅晶面的方向的单晶硅 片较长时间的各向异性腐蚀，这样可以在硅片表面形成类片较长时间的各向异性腐蚀，这样可以在硅片表面形成类“金字金字 塔塔”状的绒面，有效地增强了硅片表面对入射光的吸收，从而提状的绒面，有效地增强了硅片表面对入射光的吸收，从而提 高光生电流密度高光生电流密度 Jsc。 （4）HF 清洗清洗 （5）HCL 清洗清洗 12.12.简述碱制绒、酸制绒的原理；简述碱制绒、酸制绒的原理； 答：答：. .碱性制绒原理：碱性制绒原理： 1.1.适
11、用围：单晶硅适用围：单晶硅 SC-SiSC-Si； 2.2.组份：组份：NaoHNaoH oror KoH;KoH; 3.3.反应式：反应式：2NaoH+H2o+Si=Na2Sio3+2H22NaoH+H2o+Si=Na2Sio3+2H2 oror 2KoH+H2o+Si=K2Sio3+2H22KoH+H2o+Si=K2Sio3+2H2 . . 酸性制绒原理：酸性制绒原理： 2.2.组份：组份：HNO3HNO3 oror HFHF 1.1.适用围：多晶硅适用围：多晶硅 3.3.反应式：反应式： Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2OSi+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O SiO
12、2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2O SiF4+2HF=H2SiF6SiF4+2HF=H2SiF6 13.13.简述表面织构化；简述表面织构化； 答：晶体硅在进行切片时，是硅片表面留下一层答：晶体硅在进行切片时，是硅片表面留下一层 10-20um10-20um 的损伤层，而在太阳电池制备时首先要利用化学腐蚀去除的损伤层，而在太阳电池制备时首先要利用化学腐蚀去除 损伤层，然后制备表面绒面机构，若选择择优化学腐蚀剂损伤层，然后制备表面绒面机构，若选择择优化学腐蚀剂 就可以在硅片表面形成倒金字塔结构，称为绒面结构，又就可以在硅片表面形成倒金字塔结构，称为绒面结构，又 称
13、表面织构化。称表面织构化。 14.14. PNPN 结的十一种叫法，分别是电子结的十一种叫法，分别是电子- -空穴结、复合层空穴结、复合层| |区、阻区、阻 挡层、结电容、高阻区、耗尽层挡层、结电容、高阻区、耗尽层| |区、空间电荷层区、空间电荷层| |区、势垒电区、势垒电 场、场、| |自电场区。自电场区。 15.15. RshRsh 叫部并联电阻，分流电阻，泄露电阻，旁漏电阻叫部并联电阻，分流电阻，泄露电阻，旁漏电阻 16.16. 三氯氧磷扩散的原理：三氯氧磷扩散的原理：POCL3POCL3 高温下，分解成高温下，分解成 PCL5PCL5， PCL5PCL5 进一步分解成进一步分解成 P2
14、O5P2O5，并放出，并放出 CL2CL2， P2O5P2O5 淀积在硅片表面与硅淀积在硅片表面与硅 反应生成反应生成 SIO2SIO2 和磷原子，并在表面形成一层磷硅玻璃，然后磷和磷原子，并在表面形成一层磷硅玻璃，然后磷 原子再向硅中扩散，形成原子再向硅中扩散，形成 N N 型。型。 1717丝网印刷的工艺三步骤：背丝网印刷的工艺三步骤：背 Ag,Ag,背背 Al,Al,正正 AgAg。 18.18. 磷扩散的工艺：气态磷扩散、固态磷扩散和液态磷扩散等磷扩散的工艺：气态磷扩散、固态磷扩散和液态磷扩散等 形式。形式。 19.19. 减反射膜的基本原理：利用光在减反射膜上、下表面反射减反射膜的基
15、本原理：利用光在减反射膜上、下表面反射 所产生的光程差，使得两束反射光干涉想消，从而减弱反射，所产生的光程差，使得两束反射光干涉想消，从而减弱反射， 增加透射。增加透射。 20.20. 减反射层薄膜材料要求：减反射层薄膜材料要求：透光性好透光性好 对光吸收系数对光吸收系数 良好的耐化学腐蚀性良好的耐化学腐蚀性良好的硅片粘结性良好的硅片粘结性良好的导电性能良好的导电性能 2121在实际晶体硅太阳电池工艺中，常用的减反射层材料有在实际晶体硅太阳电池工艺中，常用的减反射层材料有 TiO2TiO2、SnO2SnO2、SiO2SiO2、SiNxSiNx、ITOITO（纳米铟锡金属氧化物（纳米铟锡金属氧化物 ）和）和 MgF2MgF2 等，其厚度一般在等，其厚度一般在 60-100nm60-100nm 左右。左右。. . 22.22. 常用的减反射膜制备方法：常用的减反射膜制备方法：化学气相沉积（化学气相沉积（CVDCVD） 等等 离子化学气相沉积（离子化学气相沉积（PECVDPECVD）喷涂热解喷涂热解溅射溅射蒸发蒸发 23.23. 硅材料的禁带宽度硅材料的禁带宽度 Eg=1.12evEg=1.12ev 间接带隙材料间接带隙材料 锗材料的禁带宽度锗材料的禁带宽度 Eg=0.67evEg=0.67ev 间接带隙材料间接带隙材料 磷化铟材料的禁带宽度磷化铟材料的禁
