Si基高效电池工艺路线汇总
高效太阳能电池制作流程
高效太阳能电池的工艺流程高效单晶硅太阳电池工艺流程如下：1)去除损伤层2)表面绒面化3)发射区扩散4)边缘结刻蚀5)PECDV沉积SiN6)丝网印刷正背面电极浆料7)共烧形成金属接触8)电池片测试。
下面我们着重来看一下每一个工艺，1.首先是绒面制备：硅片采用0.5~2Ω.cm，P型晶向为（100）的单晶硅片。
利用氢氧化钠溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀的特点来制备绒面。
当各向异性因子=10时（所谓各向异性因子就是（100）面与（111）面单晶硅腐蚀速率之比），可以得到整齐均匀的金字塔形的角锥体组成的绒面。
绒面具有受光面积大，反射率低的特点。
可提高单晶硅太阳电池的短路电流，从而提高太阳电池的光电转换效率。
金字塔形角锥体的表面积S0等于四个边长为a正三角形S之和S0 = 4S = 4×a×a = a2由此可见有绒面的受光面积比光面提高了倍即1.732倍。
当一束强度为E0的光投射到图中的A点，产生反射光Φ1和进入硅中的折射光Φ2。
反射光Φ1可以继续投射到另一方锥的B点，产生二次反射光Φ3和进入半导体的折射光Φ4；而对光面电池就不产生这第二次的入射。
经计算可知还有11%的二次反射光可能进行第三次反射和折射，由此可算得绒面的反射率为9.04%。
2.绒面制备：采用三氯氧磷气体携带源方式，这个工艺的特点是生产高，有利于降低成本。
新购的8吋硅片扩散炉、石英管口径达270mm，可以扩散156×156（mm）的硅片。
由于石英管口径大，恒温区长，提高了扩散薄层电阻均匀性，有利于降低太阳电池的串联电阻Rs，从而提高太阳电池填充因子FF。
3.SiN钝化与APCVD淀积TiO2：先期的地面用高效单晶硅太阳电池一般采用钝化发射区太阳电池(PESC)工艺。
在扩散过去除磷硅玻的硅片上,热氧化生长一层10nm~25nm厚SiO2为,使表面层非晶化,改变了表面层硅原子价键失配情况,使表面趋于稳定,这样减少了发射区表面复合,提高了太阳电池对蓝光的响应,同时也增加了短路电流密度Jsc,由于减少了发射区表面复合,这样也就减少了反向饱和电流密度,从而提高了太阳电池开路电压Voc。
两步扩散法提高Si太阳电池效率的研究
两步扩散法提高Si太阳电池效率的研究摘要提出先高温恒定源扩散后再低温恒量扩散的两步扩散法制作Si背面场太阳电池的新工艺.与常规的一步恒定源扩散工艺比较，所制作的太阳电池短路电流Isc提高了约20%,开路电压Voc也有明显的改善，光电转换效率提高了近4%.关键词太阳电池;扩散;效率;缺陷复合目前背面场Si太阳电池的制作一般采用一步扩散工艺.这是由于一步扩散工艺有利于控制结深，便于制作浅结.但是，这样很容易导致表面杂质浓度过高，过高的表面杂质浓度会造成“死层”.“死层”中存在着大量的填隙原子、位错和缺陷，少子寿命远低于1ns以下［1］.光在“死层”中发出的光生载流子都无谓地复合掉，导致效率下降.降低表面杂质浓度，减少缺陷，是提高效率的有效途径.本文以采用恒定源扩散加恒量扩散的两步扩散工艺对这一问题进行了研究，取得了较好的效果.表 1 不同结深两步扩散法的工艺参数1 实验1.1 实验设计结深xj 和方块电阻R□是制作Si太阳电池p-n结的两个基本衡量标准.xj和R□的优化值分别为 0.2～0.4μm［2］和20～70Ω/□［1］，而表面杂质浓度是决定x j 和R□的一个重要参量.为了使杂质浓度快速达到方块电阻的要求，同时不会因为淀积时间过长而造成结深过深，第一步恒定源扩散拟采用1000℃的高温扩散，结深接近所要求的值，为0.2μm左右.第二步拟采用850℃的低温恒量扩散，适当选择扩散时间，使结深推进不深，最终结深为0.3μm左右.为了设计合理的扩散时间，必须知道恒定源扩散的表面杂质硼浓度Ns1.Ns1由下式给出［3］：N s1=1/［1.13μq R□(Dt)1/2］, （1）式中，μ为空穴迁移率，约为400cm2/(V.s)；q为电子电量；D为扩散系数(可查表得出）；t为扩散时间.为此，对给定的固态硼源，在1000℃的温度和氮气氛下，专门制作了三个不同扩散时间的样品，用四探针法测定R□，由式（1）计算表面杂质浓度Ns1，取平均值，约为7.3×1019cm-3.根据式（1）和xj=A(Dt)1/2得到xj 和R□的关系［3］为R□=A/(1.13qμxjNs1),式中 A=2erfc-1(NB /Ns1)，NB为衬底掺杂浓度.选择三个不同的恒定源扩散时间t1，分别为15 min，12min和10min.对应的结深xj1分别约为0.237μm,0.216μm和0.197μm，R□的计算值分别为45Ω/□,50Ω/□和55Ω/□.对应每个t1，采用三个不同的恒量扩散时间t2，分别为1h,2h和3h.恒量扩散后，xj与表面杂质浓度Ns2由表1给出.表中Ns2根据Smith函数计算［3］:N s2=［(2Ns1)/π］×arctan［D1t1/(D2t2)］1/2.1.2 样品制备衬底是电阻率为1.8Ω.cm、表面为（111）面、杂质浓度为4×1015cm-3、厚度约为400μm的n型Si片.Si片清洗后化学抛光，再清洗、干燥后与固态硼源交替置于扩散炉的恒温区中.恒定源扩散每组四个样品，在1000℃的温度和氮气氛保护下进行.扩散后自然冷却取出.再将其中三个Si片按不同的扩散时间在850℃的温度和氮气氛保护下进行第二步无固态硼源即恒量扩散，另外一片不作恒量扩散用于比较.扩散后的样品去除背面p层，化学镀Ni制作n+背电场及下电极，用栅条掩模真空蒸镀Al制作上电极，蒸SiO减反膜后划片制作成背面场Si太阳电池.1.3 测试影响太阳电池光电转换效率的物理参量较多，如电池本身的串联电阻、并联电阻和工作温度等.就样品本身而言，除了扩散不同外，基体材料参量和其他制作工艺是相同的.考虑到可比性，测试的环境温度也必须一致.为此，特研制了一种恒温测试台.在25 ℃、卤钨灯AM1.5光照度下，通过改变负载电阻测试I-V特性.2 结果与讨论FF=Im Vm/(IscVoc), η=IscVocFF/Pin,式中，FF 为填充因子；ImVm为电池的最大输出功率；Isc Voc为电池的极限功率；Pin为入射光功率（AM1.5光照度下为100mW）；η为光电转换效率.根据I-V特性曲线及以上两式，用最小二乘法编程计算出FF和η（见表 2）.从表2明显看出，两步扩散后Isc 和Voc较大幅度提高，FF 也有所增加，效率改善较大.从表1的计算结果看，两步扩散后，表面杂质浓度下降了，这使得高掺杂效应有所改善，少子寿命延长.更重要的是，恒量扩散实际上是杂质再分布和退火过程，这使得由于杂质造成的缺陷大为下降，复合速率降低，有效地减少了因为复合带来的Isc损失，且避免了“死层”出现.同时，耗尽区中陷阱能级的复合是限制Voc 的一个重要因素［4］，所以两步扩散后，Voc也有所提高.另外，结构因子因为缺陷下降得以改善，FF也得到改善.综合而论，由于减少了缺陷进而减少了复合，使得光谱响应增大，光电转换效率η提高，提高的幅度接近4%.从实验结果来看，由于设备等诸多方面的原因，效率并不算高，但两步扩散工艺的先进性是显而易见的.表 2 一步法 (a) 和两步扩散法 (b) 制作的太阳电池的结果比较 (t1同表1)。
太阳能电池关键工艺流程简介
太阳能电池关键工艺流程简介背景太阳能电池是一种利用光能直接转换为电能的装置，具有环保、可再生等优点，被广泛应用于生活和工业生产中。
太阳能电池的性能取决于制造过程中的关键工艺流程，下面将介绍太阳能电池的关键工艺流程。
关键工艺流程1. 染料敏化太阳能电池（DSSC）DSSC是一种使用染料吸收光能的太阳能电池。
其关键工艺包括以下几个步骤：•制备透明导电玻璃（FTO玻璃）： FTO玻璃是DSSC的基底材料，需经过清洗和表面处理后才能使用。
•制备TiO2电极：在FTO玻璃表面涂覆一层二氧化钛（TiO2）薄膜，提高光的吸收率和光电转换效率。
•染料吸附：将染料涂覆在TiO2电极上，使染料吸收光能并转化为电子。
•电解质注射：在染料上覆盖电解质层，维持电子传输和产生电流。
•制备对电极：在另一块FTO玻璃上涂覆一层碘化钙电解质，形成对电极，完成DSSC的组装。
2. 硅基太阳能电池硅基太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池，其关键工艺包括以下步骤：•硅晶体生长：利用Czochralski法或浮区法制备单晶硅。
•切片：将硅晶体切割成薄片，作为太阳能电池的基片。
•清洗和表面处理：对硅片表面进行化学处理，提高光电转换效率。
•扩散：通过高温扩散法在硅片表面扩散p型或n型掺杂物，形成pn 结。
•金属化：在硅片表面涂覆金属电极，连接太阳能电池的正负极。
•封装：使用透明树脂封装太阳能电池，保护电池不受环境影响。
3. 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种利用薄膜材料制成的太阳能电池，在轻薄柔性方面有优势。
其关键工艺包括以下几个步骤：•薄膜材料制备：制备薄膜材料，如非晶硅、铜铟镓硒等。
•薄膜沉积：将薄膜材料沉积在基底上，形成太阳能电池结构。
•光电特性调控：调控薄膜材料的光电性能，提高光电转换效率。
•封装：对薄膜太阳能电池进行封装，保护电池并提高稳定性。
结论太阳能电池的关键工艺流程对电池性能和效率有重要影响。
各种类型的太阳能电池都有其独特的工艺流程，需要精细操作和严格控制。
电池生产工艺流程
电池生产工艺流程电池生产工艺流程是指生产电池所需的一系列工艺步骤和流程。
以下是一个典型的电池生产工艺流程：第一步：原料准备电池生产的原料主要包括阳极材料、阴极材料、电解液以及隔膜等。
在生产开始之前，需要对原料进行检验和准备工作，确保其质量和可用性。
第二步：材料处理阳极材料和阴极材料需要进行一些处理工艺，以提高其电池性能。
例如，对阳极材料进行钝化处理，可以提高其稳定性和循环寿命；对阴极材料进行活化处理，可以提高其放电容量和充电速率。
第三步：电极制备电池电极是由阳极、阴极和隔膜组成的。
制备电极的过程主要包括料浆制备、涂覆、压制和烘干等步骤。
在料浆制备过程中，需要将阳极材料和阴极材料与粘合剂、导电剂等混合，形成电极料浆。
然后将电极料浆涂覆在铝箔或铜箔基片上，并通过压制和烘干等工艺步骤，形成电池电极。
第四步：装配电池的装配主要包括将阳极、阴极和隔膜层按照一定顺序叠放在一起，并通过热封或压合等方式将它们固定在一起。
在装配过程中，需要注意保持电极和隔膜之间的一定距离，以避免短路和内部损坏。
第五步：注电解液在装配完成后，需要将电解液注入到电池中。
电解液主要是由溶剂、盐类和添加剂等组成，可以提供电池所需的离子传导和反应媒介。
注液过程需要控制液体的容量和浓度，以确保电池内部的化学反应正常进行。
第六步：密封和成型注液完成后，需要对电池进行密封和成型。
通过热封或机械密封等方式，将电池的上下壳体封闭，并保护电极和电解液不受外界环境的污染和侵蚀。
第七步：检测和测试生产完成后，需要对电池进行检测和测试，以确保其质量和性能达到标准要求。
检测和测试项目包括电压、容量、内阻、循环寿命、安全性等。
第八步：包装和出厂通过包装工艺，将电池放入适当的包装盒中，并贴上标签和说明书等。
然后，将成品电池进行仓储和运输准备，最终出厂销售。
总结起来，电池生产工艺流程包括原料准备、材料处理、电极制备、装配、注电解液、密封和成型、检测和测试、包装和出厂等一系列步骤。
高效能电池材料的制备方法与工艺优化
高效能电池材料的制备方法与工艺优化随着现代科技的发展，电池在日常生活中扮演着越来越重要的角色。
为了满足快速充电、高容量和长寿命等需求，高效能电池材料的研发变得尤为重要。
本文将介绍一些常见的高效能电池材料的制备方法，并探讨工艺优化的重要性。
一、锂离子电池材料的制备方法1. 正极材料的制备方法正极材料是锂离子电池中最重要的组成部分之一。
常见的正极材料有锂铁磷酸盐(LFP)、锂镍酸钴（NCA）等。
接下来介绍两种常用的制备方法：（1）固相法：该方法将含有阳离子、阴离子和溶剂的混合物通过高温固相反应制备。
例如，将Li₂CO₃、Fe₃（PO₄）₂、C等混合物在高温下反应得到LFP材料。
（2）溶胶-凝胶法：该方法是将金属盐和胶体溶液混合，在室温下形成凝胶，然后通过热处理得到所需的正极材料。
这种方法能制备出均匀的材料，具有高的结晶度。
2. 负极材料的制备方法负极材料主要是碳材料，如石墨、硅基负极等。
下面以硅基负极为例介绍其制备方法：（1）机械研磨法：通过机械研磨将硅粉体与碳材料，如C黑等混合，形成均匀的复合材料。
（2）化学气相沉积法：通过化学反应在硅基材料表面沉积一层碳膜。
这种方法能提高材料的导电性和循环稳定性。
二、高效能电池材料的工艺优化1. 界面优化界面是影响电池性能的关键因素之一。
优化界面可以提高电池的容量、循环寿命和能量效率。
例如，采用表面修饰技术可以增强正负极材料之间的粘附力，减少材料的析出和锂离子的损失。
2. 组装工艺优化电池的组装工艺也对电池性能产生重要影响。
例如，采用高精密自动装配设备可以提高制造效率和质量稳定性。
此外，合理选择电池内部材料和设计电池结构也能改善电池的性能。
3. 循环寿命优化为了延长电池的循环寿命，可在电池材料中引入添加剂或涂层。
例如，硅基负极在循环过程中可发生体积膨胀，导致电池失效。
添加多孔性的包覆层能够缓冲体积膨胀并提高循环寿命。
4. 快速充电优化现代社会对电池的快速充电需求越来越高。
太阳能电池工艺
CZ（直拉）法制备Si单晶
Czochralskirication
籽晶
precisely controlling the temperature gradients, rate of pulling and speed of rotation inert atmosphere, such as argon, and in an inert chamber, such as quartz
1000ml/min），驱除管道内气体。如果是新处理的石英管，还应接着通源，即通小 流量氮气，（40～100ml/min）和氧气（30～90ml/min），使石英壁吸收饱和。 ② 取出经过表面准备的硅片，装入石英舟，推入恒温区，在大流量氮气（500～ 1000ml/min）保护下预热5分钟。 ③ 调小流量，氮气40～100ml/min、氧气流量30～90ml/min。通源时间10～15min。 ④ 失源，继续通大流量的氮气５min，以赶走残存在管道内的源蒸气。 ⑤ 把石英舟拉至炉口降温５分钟，取出扩散好的硅片，硼液态源扩散时，其扩散装 置与三氯氧磷扩散装置相同，但不通氧气。
周边刻蚀 （去边）Edge Isolation
扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极 形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电 阻下降，以至成为废品。 目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作 用，去除含有扩散层的周边。
硅材料的制备与选取
硅是地球外壳第二位最丰富的元素，提炼硅的原料是ＳiO２。在 目前工业提炼工艺中，一般采用ＳiＯ２的结晶态，即石英砂在电 弧炉中（如图3.１）用碳还原的方法治炼得反应方程为
SiO2 2C Si 2CO
电池制造工艺流程
电池制造工艺流程一、原材料准备阶段电池制造的第一步是准备原材料。
常见的电池原材料包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
正极材料通常是金属氧化物，如氧化钴或氧化锂。
负极材料通常是碳或金属。
电解液可以是溶解在有机溶剂中的盐溶液。
隔膜用于隔离正负极，防止短路。
二、电极制备阶段电极制备是制造电池的核心步骤之一。
首先，需要将正极和负极材料分别与导电剂和粘结剂混合，形成电极浆料。
然后，将电极浆料涂覆在电极片上，并通过压力或辊压等方式将其均匀压实。
最后，将电极片放入烘箱中进行干燥，以去除水分和溶剂。
三、装配阶段在装配阶段，需要将正极、负极和隔膜叠放在一起，并注入电解液。
这一过程通常在无尘室中进行，以避免杂质的污染。
叠放的方式可以是卷绕式或叠片式，具体选择取决于电池的类型和设计。
注入电解液后，需要进行密封处理，以确保电解液不泄漏。
四、充放电测试阶段在制造出电池后，需要进行充放电测试，以确保电池的性能符合要求。
充放电测试可以评估电池的容量、循环寿命和内阻等指标。
测试过程中会记录电池的电压、电流和时间等参数，并根据测试结果进行分析和评估。
五、封装和包装阶段充放电测试合格后，电池需要进行封装和包装。
封装是将电池放入外壳中，并密封以防止电解液泄漏。
外壳通常由金属或塑料制成，具有良好的密封性和机械强度。
封装完成后，电池需要进行包装，以便运输和销售。
六、质量检验阶段在电池制造的最后阶段，需要进行质量检验。
质量检验包括外观检查、电池容量测试、内阻测试、电池保护功能测试等。
只有通过质量检验的电池才能出厂销售。
在质量检验过程中，还需要对不合格产品进行分类和处理，以确保产品质量和安全。
七、成品检验和出厂阶段通过质量检验的电池会进行成品检验。
成品检验包括电池的外观检查、电池容量测试、内阻测试、电池保护功能测试等。
只有通过成品检验的电池才能出厂销售。
出厂的电池需要进行包装，并标注相关的信息，如电池型号、生产日期和质量标识等。
八、售后服务阶段电池制造工艺的最后一步是售后服务。
电池片工艺流程
电池片工艺流程一、电池片工艺流程：制绒(intex)---扩散（diff）----后清洗（刻边/去psg）-----镀减反射膜（pecvd）------丝网、烧结（printer）-----测试、分选（tester+sorter）------包装（packing）二、各工序工艺了解：（一）前清洗1.rena前冲洗工序的目的：（1）去除硅片表面的机械损伤层（来自硅棒切割的物理损伤）（2）去除表面油污（利用hf）和金属杂质（利用hcl）（3）形成起伏不平的绒面，利用陷光原理，增加对太阳光的吸收，在某种程度上增加了pn结面积，提高短路电流（isc），最终提高电池光电转换效率。
2、前冲洗工艺步骤：制绒→碱洗→酸洗→揉搓etchbath：刻蚀槽，用于制绒。
所用溶液为hf+hno3，作用：（1）.除去硅片表面的机械受损层；（2）.形成无规则绒面。
alkalinerinse：碱洗槽。
所用溶液为koh，促进作用：（1）.对形成的多孔硅表面进行清洗；（2）.中和前道退火后残余在硅片表面的酸液。
acidicrinse：酸洗槽。
所用溶液为hcl+hf，作用：（1）.中和前道碱洗后残余在硅片表面的碱液；（2）.hf可去除硅片表面氧化层（sio2），形成疏水表面，便于吹干；（3）.hcl中的cl-存有随身携带金属离子的能力，可以用作除去硅片表面金属离子。
3.酸制绒工艺涉及的反应方程式:hno3+si=sio2+nox↑+h2osio2+4hf=sif4+2h2osif4+2hf=h2[sif6]s i+2koh+h2o→k2sio3+2h24.前冲洗工序工艺建议（1）片子表面5s控制不容许用嘴巴片子的表片，必须很湿手套，防止蔓延后发生脏片。
（2）称重a.自噬体片子的腐蚀深度都必须检测，不容许捏造数据，混用批次等。
b.要求每批测量4片。
c.摆测量片时，把握住平衡原则。
例如第一批放到1.3.5.7道，下一批则放到2.4.6.8道，易于检测设备稳定性以及溶液的光滑性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高效晶硅电池技术发展现状
到前表面点接触栅极的作用。
LGBC电池的主要特点
•绒面、减反射膜和背面反射器的结合使太阳光充分被利用； •栅指电极只占电池表面积2～4％，遮光率很小，提高短路电流密度； •栅指电极排列紧密减小发射极电阻； •淡磷扩散避免形成“死层”，增加对短波的吸收； •埋栅电极处实行重掺杂使接触电阻降低，有利于欧姆接触； •埋栅电极深入到硅衬底内部增加对基区光生电子的收集；浓磷扩散 降低浓磷区电阻功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗，提高电池 的开路电压。 新南威尔士大学激光刻槽埋栅 电池 Eta ＝19.8% 清洗,腐 蚀制绒 面
电镀前（种子层）
电镀后
Applied material二次印刷技术效果对比示意
电镀效果示意
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（减少正面栅线及阴影遮挡之LGBC技术）
LGBC电池是有激光刻槽埋栅电极 （Laser groove bury contact） 工艺电池的 简称。由UNSW开发的技术，是利用激光技术在硅表面上刻槽，然后埋入金属，以起
RIE设备一般是由PECVD改装而来，该工艺 主要是利用SF6/O2或Cl2等离子体对硅片表 面的刻蚀来制绒，由于Cl2具有毒性，所以 常常使用SF6/O2作为反应气体。SF6/O2的等 离子体经过加速后到达硅片表面，对硅片发 生刻蚀，从而形成几百纳米的绒面结构。该 方法的优点是可以同时对单晶和多晶硅片进
高效晶硅电池技术发展现状
行制绒，制得绒面均匀性好，反射率低；缺
点是反应生成的气体具有一定毒性，同时在 硅片表面形成一层损伤层，需要通过湿法腐 蚀去除。
RIE制绒后的SEM照片
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（表面织构化） 干法制绒之激光技术——激光刻槽和飞秒激光制绒表面织构化技术
用新材料、具有复杂结构的新型光伏器件的制备技术已经
出现 。对于多个p-n结结构的多结叠层电池和采用纳米技术 制备的新材料和新结构的电池而言，它们不受 Shockley 极 限的限制，以至可获得超过40%甚至50%的效率。 William Bradford Shockley (February 13, 1910 – August 12, 1989)
激光刻槽制绒是直接用激光在硅片表面扫描刻槽，由 于激光光斑尺寸的限制，该方法刻出的槽的宽度大于
高效晶硅电池技术发展现状
20μm，深度也常常大于20 μm，同时高能激光对硅
片表面形成了严重的损伤，也需要通过湿法来去除损 伤层，而且扫描完整片硅片需要的时间很长一般需要 30分钟以上，因此限制了该方法的产业化应用。 飞秒激光制绒是利用飞秒激光在SF6气氛中，激发SF6 同硅片发生反应，从而在硅片表面制备出大小均匀的 绒面，绒面的尺寸可以从几百纳米到几微米。但缺点
For A Better World Environment & Future
Si基高效电池工艺路线汇总
何伟 Cell R&D Dept 2012-12-21
内容简介
前 言 高效晶硅电池技术发展现状 其他高效电池技术介绍 太阳能电池未来发展趋势
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
新型电池及新概 念电池
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
太阳能电池工作原理 太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理直接把太阳辐射能转变为 电能的发电方式。典型的太阳电池是一个p-n结半导体二极管。
p型半导体及n型半导体
前言
p-n结和内建电场的形成
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
太阳能电池的效率（理论和实验室效率）
实验室各类型高效电池记录里程碑 （晶硅电池最高效率为24.7％，保持世界记录至今）
前言
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
太阳能光伏发展简史
前言
1839年法国Becquerel报道光照在插入电解质的电极系统中产生光伏效应； 1954年贝尔实验室的三位专家研制成功效率为 6％的第一块单晶硅太阳电池。 纽约时报当时把这一突破性的成果称为“最终导致使无限阳光为人类文明服务的一 个新时代的开始。” ——划时代的里程碑； 1958年硅电池首次在空间应用；1960年代电池效率大幅度提高，得到普遍应用。 1970年代初开始在地面应用，1970年代末地面用电池的量已大大超过空间电池； 1998年德国实施十万天棚计划。 2004年德国实施光伏法案，导致了太阳能光伏产业和光伏应用的迅猛发展。 1959年我国第一个实用太阳电池诞生； 1971年太阳电池首次应用于我国第二颗人造卫星—实践1号上；
激光刻槽制绒SEM照片
是飞秒激光器价格昂贵，同时反应过程会产生有毒气
体，反应速度也比较慢，难于应用于产业化。
飞秒激光制绒SEM照片
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（表面织构化） 光刻工艺在表面织构化技术中的应用
光刻工艺是半导体制造中最重要的工艺步骤之一。主 要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进 行刻蚀（干法或湿法刻蚀）或者离子注入工序做好准备。
光刻工艺形成的各类型表面织构图形
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（减反射涂层） 常规电池生产工艺中的减反射涂层技术
在电池表面形成具有一定厚度和折射率的减反射膜，可以使入射光产生的各级反射相互间 进行干涉从而完全抵消，从而增加电池对光的吸收能力。 当前常规电池减反射工艺主要是基于PECVD技术。PECVD是借助微波电能使得反应气体 电离，在局部形成等离子体，增强SiH4和NH3化学反应活性，在基片上沉积出掺氢氮化硅薄膜 （SiNx:H）。氮化硅薄膜具有高效的光学减反射性能，优良的表面钝化效果，良好的化学稳定 性，以及阻挡钠离子和水蒸汽的能力。
高效晶硅电池技术发展现状
减反膜原理
减反膜效果
硅片沉积减反膜后形貌
此外，减反射技术也可以利用SiNx、Al2O3、TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2等形成单层、 双层或多层减反射膜。一些过渡层的存在同时可更好的钝化硅片表面结构，减少表面的缺陷态 密度，从而增加少子寿命，提升电池效率。
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
关于半导体的工作不仅引发了一次产业革命，在数十年后 又为另外一个庞大行业提供了研究的基础。1961年，他与 Queisser 通过理论计算发现，效率极限与材料的带隙有关
，具有最高理论转换效率的材料是GaAs，其极限效率接近
32%，而Si的极限效率要低一些。 虽然Shockley预言了半导体太阳电池的极限效率，但是他 的结果仅适用了单个p-n结的器件，随着 技术日益完善，采
电子／空穴对的产生－光生载流子 光伏效应－光生电压 电流收集和储存转换
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
太阳能电池的效率（理论和实验室效率）
前言
肖克利的太阳电池效率的理论计算
晶体管之父 William Bradford Shockley 或许没有想到，他
根据晶硅酸制绒各项同性腐蚀的特点，利
用HF+HNO3混合酸液，形成蜂窝状低反射率
织构化表面。工艺控制要点主要为： 制绒时间 药液配比 制绒温度
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（表面织构化） 干法制绒之RIE技术——反应离子刻蚀表面织构化技术
透明电极技术（透明导电氧化物薄膜—TCO）
背接触（IBC，MWT，EWT）
All rights reserved by Talesun Solar Co., Ltd.
——减少光学损失的技术（减少正面栅线及阴影遮挡之DP和电镀技术）
二次印刷和电镀都是希望减小电池正面栅线的宽度，提高栅线的高宽比，从而减
——减少光学损失的技术（表面织构化） 常规电池生产工艺中的表面织构化技术
高效晶硅电池技术发展现状
单晶硅碱制绒 金字塔绒面形貌
多晶酸制绒显微形貌
多晶酸制绒SEM形貌
根据单晶硅碱制绒各项异性腐蚀的特点，利
用强碱+制绒辅助剂，形成金字塔形貌的低反射 率织构化表面。工艺控制要点主要为： 制绒时间 药液配比 制绒温度
——影响太阳能电池效率的主要因素
高效晶硅电池技术发展现状
太阳电池效率的损失机理
光学损失
波段损失 硅的带隙Eg=1.12eV，对 应波长大于1.1m 的光透 过；多余能量损失：波长小 于1.1m 的光子能量大于 Eg，一个光子只产生一个 电子，多余能量变热 反射损失 硅表面反射率35%
电学损失
二极管非线性损失
高效晶硅电池技术发展现状
光刻工艺优点
可根据设计要求，制作均匀一致的表面织构图形。 光刻工艺的不足 成本高，工艺耗时长。 光刻十步法
表 面 准 备 涂 光 刻 胶 软 烘 焙 对 准 和 曝 光 显 影 硬 烘 焙 显 影 目 测 刻 蚀 光 刻 胶 去 除 最 终 目 见 PERL电池“倒金字塔表”表面织构图形
1980年代我国引进国外关键设备或成套生产线，太阳电池产业初步形成。
2004年后我国大规模引进国外成套生产线，2007年成为光伏生产强国。