高效多晶硅太阳能电池制备工艺研究

【摘要】：长期以来,光伏发电技术被认为是解决能源衰竭和环境危机的主要途径。而多晶硅太阳能电池份额占据光伏市场的绝大部分,并呈现逐年上升趋势,有极大的发展潜力。 本文在阐明了国内外光伏市场以及光伏技术发展趋势的基础上,对多晶硅太阳能电池的制备流程:一次清洗→扩散→湿法刻蚀去背结→PECVD(等离子体增强化学气相沉积)→丝网印刷→烧结→测试分选做简要介绍。并对每一道工序的主要工艺参数进行优化,同时包含一些新技术新材料的引进。如优化硅片减薄厚度、扩散方块电阻、湿法刻蚀酸碱槽浓度和印刷速度,PECVD双层膜工艺的引进以及丝网印刷聚酯网版的引进等。经过一系列工艺参数优化以及新工艺的引进,使得量产多晶硅太阳能电池转换效率提升约0.3%。 除上述工作外,本文还对多晶硅太阳能电池制备过程中的工艺参数匹配问题进行研究。比如:一次清洗减薄厚度与后续工艺的匹配问题、浅扩散与等离子体增强化学气相沉积以及丝印烧结工序的匹配问题、湿法刻蚀和双面扩散的工艺匹配问题、顶电极设计与浅扩散工艺匹配问题等。进一步阐明了制备多晶硅太阳能电池过程中各工艺参数之间的相互制约与影响,在对制备工艺参数优化或引进新工艺时,应结合整条产线工艺,对其他工艺参数也进行匹配性修正,否则仍达不到实验效果。经过一系列工艺参数匹配问题的研究与实验,使制得多晶硅太阳能电池转换效率提升约0.3%。 本文对多晶硅太阳能电池制备工艺的一系列优化,均是在不改变电池结构、不引进额外材料以及新设备的基础上进行的。在不增加任何生产成本的情况下,使最终制得电池的转换效率由最初的15.9%提升至16.5%,进一步增强了多晶硅太阳能电池在整个光伏市场领域的竞争力。 【关键词】：多晶硅太阳能电池 光伏技术 工艺参数 工艺匹配 光电转换效率 量产体硅太阳能电池
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 立题背景10-11
• 1.2 全球光伏产业的发展状况11-19
• 1.2.1 全球光伏市场走势11-12
• 1.2.2 全球光伏技术的发展状况12-14
• 1.2.3 全球量产新结构体硅电池14-19
• 1.3 多晶硅太阳能电池的优势19-20
• 1.3.1 多晶硅片生产优势19-20
• 1.3.2 多晶硅太阳能电池生产优势20
• 1.4 本文研究的主要内容20-22
• 第2章 多晶硅太阳能电池理论研究22-28
• 2.1 多晶硅太阳能电池结构及原理22-23
• 2.2 多晶硅太阳能电池的光学特性23-25
• 2.2.1 光谱响应特性23-24
• 2.2.2 短路电流24
• 2.2.3 少子寿命24-25
• 2.3 多晶硅太阳能电池的电学特性25-27
• 2.3.1 等效电路以及电流-电压特性25-26
• 2.3.2 开路电压26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 多晶硅太阳能电池制备工艺优化28-51
• 3.1 一次清洗工序28-31
• 3.1.1 一次清洗工序的原理28-29
• 3.1.2 一次清洗工序的工艺参数29-30
• 3.1.3 一次清洗工序的工艺优化30-31
• 3.2 扩散工序31-35
• 3.2.1 扩散原理31-32
• 3.2.2 扩散工艺参数32-34
• 3.2.3 扩散工艺优化34-35
• 3.3 湿法刻蚀工序35-39
• 3.3.1 湿法刻蚀的原理35-36
• 3.3.2 湿法刻蚀设备以及工艺参数36-38
• 3.3.3 湿法刻蚀工艺优化38-39
• 3.4 等离子体增强化学气相沉积工序39-42
• 3.4.1 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的原理39-40
• 3.4.2 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的工艺参数40-41
• 3.4.3 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的工艺优化41-42
• 3.5 金属化工序42-46
• 3.5.1 金属化工序的原理42-44
• 3.5.2 金属化工序的工艺参数44-45
• 3.5.3 金属化工序的工艺优化45-46
• 3.6 测试分选工序46-49
• 3.6.1 太阳能测试仪的原理46-48
• 3.6.2 表征太阳能电池特性的其它设备48-49
• 3.7 本章小结49-51
• 第4章 多晶硅太阳能电池制备工艺的匹配问题研究51-66
• 4.1 一次清洗减薄厚度与后续工艺的匹配问题51-54
• 4.1.1 实验51-52
• 4.1.2 分析与讨论52-54
• 4.1.3 结论54
• 4.2 浅扩散与PECVD 以及丝印烧结工序的匹配问题54-58
• 4.2.1 实验55-56
• 4.2.2 分析和讨论56-58
• 4.2.3 结论58
• 4.3 湿法刻蚀与双面扩散的工艺匹配问题58-61
• 4.3.1 实验59
• 4.3.2 分析和讨论59-61
• 4.3.3 结论61
• 4.4 顶电极设计与浅扩散工艺的匹配问题61-64
• 4.4.1 发射区方块电阻61-62
• 4.4.2 副栅线间距62-63
• 4.4.3 主栅线的条数以及宽度63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 结论66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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