太阳能电池简介
太阳能电池铝浆-文档资料
（6）并联电阻Rsh，也称漏电电阻，旁路电阻。
一、太阳能电池简介
３．太阳能电池对电极浆料的要求
为了输出硅太阳电池的电能，必须在电池上制作正、 负两个电极。电极就是与电池p－n结两端形成紧密欧姆 接触的导电材料。习惯上把制作在电池光照面的电极称 为上电极，把制作在电池背面的电极称为下电极或者背 电极。上电极为负极，选用银浆作为阴极浆料印刷烧结 而成。下电极为正极，由铝浆和银铝浆组成，其中铝浆 即为硅太阳电池用阳极浆料。
电池的最高转换效率在实验室里已有了很大提高，为
24.7%，接近最高效率值。这些晶界所形成的复合中心，导致了多
晶硅的光伏转换效率还远远低于单晶硅，光电转换效
率为19.8%。工业化生产时效率低于实验室效率，目前
太阳能工业化生产效率单晶硅≥17％、多晶硅≥16%。
太阳能电池主要技术参数
铝背场的形成通常采用合金法来制作的，它的形
成可以概括为以下：
（1）将铝浆印刷在硅的表面。
（2）将沉积好的硅片放进峰值温度超过577℃（铝 硅合金共熔温度）的链式烧结炉里进行烧结。
当温度低于577℃时，铝硅不发生作用，当温
度升到共晶温度577℃时，在交界面处，铝原子和
硅原子相互扩散，随着时间的增加和温度的升高，
一、太阳能电池简介
4、对下电极材料铝浆的技术要求
形成铝背p－p+结，提高开路电压； 形成硅铝合金对硅片进行有效地吸杂，提高效率； 能与硅形成牢固的欧姆接触； 有优良的导电性； 化学稳定性好； 有适宜大规模生产的工艺性； 价格较低。
二、铝背场的作用
1、铝背场形成理论
1.太阳能电池简介
印刷 烧结
测试
PERC电池工艺流程图
制绒
扩散
刻蚀 抛光
背钝 化
正面 镀膜
激光 开槽
印刷 烧结
电注 入
测试
PERC电池——背抛
Talesun confidential
目的：削平金字塔塔尖，减少背表面悬 挂键，降低表面复合速率，增加内反射
PERC电池——背抛
Talesun confidential
PERC电池——背钝化
Hale Waihona Puke （1）如下：5POCl3 >600 ℃ 3PCl5+P2O5
(1)
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
(2)
POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分
解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进
一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4PCl5 +5O2 过量氧 2P2O5 +10Cl2
(3)
刻蚀原理及目的
目的1：利用HNO3和HF的混合液体 对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上 下表面相互绝缘。 边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
需要强调指出：内建电场（PN结）可以有效地将少子（电子和空穴）进行分离；PN结是不能简
单地用两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。
太阳能电池简介
標題: 太陽能電池發展狀況內容:一、太陽能電池原理：太陽能電池與一般的電池不同。
太陽能電池是將太陽能轉換成電能的裝置，且不需要透過電解質來傳遞導電離子，而是改採半導體產生PN 結來獲得電位。
當半導體受到太陽光的照射時，大量的自由電子伴隨而生，而此電子的移動又產生了電流，也就是在PN 結處產生電位差。
因此，太陽能電池需要陽光才能運作，所以大多是將太陽能電池與蓄電池串聯，將有陽光時所產生的電能先行儲存，以供無陽光時放電使用，如附圖1。
二、太陽能電池分非晶、單晶及多晶三種：（一）單晶矽的組成原子均按照一定的規則，週期性地排列，它的製作方法是把矽金屬（純度為99.999999999％，11 個9）熔融於石英坩堝中，然後把晶種插入液面，以每分鐘2 ~ 20 轉的速率旋轉，同時以每分鐘0.3 ~ 10 毫米的速度緩慢的往上拉引，如此即可形成一直徑4 ~8 吋單晶矽碇，此製作方法稱為柴氏長晶法（Czochralski method。
用單晶矽製成的太陽電池，效率高且性能穩定，目前已廣泛應用於太空及陸地上。
（二）多晶矽的矽原子堆積方式不只一種，它是由多種不同排列方向的單晶所組成。
多晶矽是以熔融的矽鑄造固化而成，因其製程簡單，所以成本較低。
目前由多晶矽所製作出的太陽電池產量，已經逐漸超越單晶矽的太陽電池。
（三）非晶矽乃是指矽原子的排列非常紊亂，沒有規則可循。
一般非晶矽是以電漿式化學氣相沈積法，在玻璃等基板上成長厚度約一微米左右的非晶矽薄膜。
因為非晶矽對光的吸收性比矽強約500 倍，所以只需要薄薄的一層就可以把光子的能量有效地吸收，且不需要使用昂貴的結晶矽基板，而用較便宜的玻璃、陶瓷或是金屬等基板，如此不僅可以節省大量的材料成本，也使得製作大面積的太陽電池成為可能（結晶矽太陽電池的面積受限於矽晶圓的尺寸）。
單、多晶太陽能電池較非晶太陽能電池能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能，但單、多晶的價格比非晶的價格貴兩三倍以上，在陰天的情況下非晶體式反而與晶體式能夠收集到差不多一樣多的太陽能。
太阳能电池介绍
太阳能电池知识介绍什么是太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
太阳能电池的原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图：图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。
黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。
如下图。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。
N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。
达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。
然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。
(如下图所示）由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。
但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图梳状电极），以增加入射光的面积。
太阳能电池简介
太阳能电池市场状况及趋势
谢谢
+4 +5
+4
+4
掺杂浓度远大于半导体中载流子浓度，所以，自由电 子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流子 （多子），空穴称为少数载流子（少子）。
太阳能电池的结构与工作原理
二、P 型半导体
在硅晶体中掺入少量的三价元 素，如硼，晶体点阵中的某些 半导体原子被杂质取代，硼原 子的最外层有三个价电子，与 相邻的半导体原子形成共价键 时，产生一个空穴。这个空穴 可能吸引束缚电子来填补，使 得硼原子成为不能移动的带负 电的离子。由于硼原子接受电 子，所以称为受主原子。
海洋气象监测标
风云三号气象卫星的太阳能电池
太阳能电池的应用
家庭灯具电源 如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、 黑光灯、割胶灯、节能灯等。
太阳能电池的应用
光伏电站 10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各 种大型停车厂充电站等。
太阳能电池市场状况及趋势
太阳能电池的市场状况：
N 型半导体
P 型半导体
杂质型半导体多子和少子的移动都能形成电流。 但由于数量的关系，起导电作用的主要是多子。
太阳能电池的结构与工作原理
PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
多子扩散
而漂移使空间电荷区 变薄 漂移运动 内电场E N型半导体
空穴
+4 +3 +4 +4
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
太阳能电池的结构与工作原理
杂质半导体的示意表示法：
－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － －
有机太阳能电池
空穴传输层
电子传输层
选择合适的电子传输材料，如金属氧化物或 聚合物。
选择合适的空穴传输材料，如聚合物或有机 盐。
02
01
电极
选择导电性能良好的电极材料，如ITO或金 属。
04
03
活性层制备
溶液浇铸法
01
将活性物质溶解在适当的溶剂中，然后将其涂布在电极上，通
过蒸发溶剂形成薄膜。
真空蒸镀法
02
在真空条件下，将活性物质加热蒸发并沉积在电极上形成薄膜。
D
05 有机太阳能电池的应用前景
光伏发电
分布式能源
有机太阳能电池可应用于分布式光伏发电系统，为家庭、企业等提供可再生能 源，降低对化石燃料的依赖。
建筑集成
有机太阳能电池可以集成到建筑设计中，作为建筑材料的一部分，实现光伏发 电与建筑的一体化。
移动能源
电动汽车充电
有机太阳能电池可为电动汽车提供补充能源，实现边行驶边充电，延长电动汽车 的续航里程。
有机太阳能电池
目录
• 有机太阳能电池简介 • 有机太阳能电池的材料 • 有机太阳能电池的制造工艺 • 有机太阳能电池的优势与挑战 • 有机太阳能电池的应用前景
01 有机太阳能电池简介
定义与特点
定义
有机太阳能电池是一种利用有机材料 作为光电转换元件的太阳能电池。
特点
具有轻便、柔韧、可折叠、低成本等 优点，同时也有较高的光电转换效率 和稳定性。
喷墨打印法
03
使用喷墨打印技术将活性物质溶液按需打印在电极上，形成薄
膜。
器件组装
将制备好的活性层与其他传输层和电极进行有序叠加，形成完整的有机太阳能电池器件。
注意确保各层之间的紧密接触和有序叠加，以提高器件的整体性能。
光伏电池的种类及其特点
光伏电池的种类及其特点随着人们对清洁能源的需求不断增加，光伏电池作为一种有效的可再生能源技术，正受到越来越多的关注。
光伏电池的种类繁多，每种电池都有其独特的特点和应用领域。
本文将介绍几种常见的光伏电池，以及它们的特点。
1. 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前最常见的光伏电池之一。
它采用高纯度的硅材料制造而成，外观呈深蓝色。
单晶硅太阳能电池的效率相对较高，可以达到18-20%，并且在高温环境下有着较好的性能稳定性。
然而，由于制造工艺复杂，成本较高，因此价格也相对贵。
2. 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池类型。
它由多晶硅材料制造而成，外观呈淡蓝色。
多晶硅太阳能电池的制造工艺相对简单，成本较低，因此价格相对较实惠。
然而，多晶硅太阳能电池的效率通常略低于单晶硅太阳能电池，大约在15-17%之间。
3. 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种相对较新的光伏电池种类。
它采用非晶硅、铜铟镓硒等材料制造而成，外观非常薄且柔软。
薄膜太阳能电池制造工艺灵活多样，可以制作成卷曲、弯曲的形状，适用于特殊应用场景。
然而，薄膜太阳能电池的效率相对较低，通常在10-12%左右。
4. 高效率太阳能电池除了单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池，还有一些最新的高效率太阳能电池不断涌现。
例如，钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本而备受关注。
钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，可以达到23%以上，同时制造工艺相对简单，成本相对低廉。
然而，钙钛矿太阳能电池目前还面临稳定性和寿命等问题亟待解决。
综上所述，不同种类的光伏电池各有其特点和应用领域。
单晶硅太阳能电池高效而稳定，适用于需求高效能源的场景；多晶硅太阳能电池价格相对较低，适用于大规模应用；薄膜太阳能电池柔性便携，适用于特殊形状需求；高效率太阳能电池具有更高的效率，但目前仍需解决一些稳定性和寿命的问题。
随着科技的不断进步和研发的深入，光伏电池的种类和特点还将继续扩展和改进，为清洁能源发展做出更大贡献。
太阳能电池介绍ppt课件
3.1 太阳能光伏发电原理
硅晶体和所有的晶体都是由原子(或离子、分子)在空间按 一定规则排列而成。这种对称的、有规则的排列叫做晶体 的晶格。一块晶体如果从头到尾都按一种方向重复排列， 即长程有序，就称其为单晶体。在硅晶体中，每个硅原子 近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它 们与两个相邻原子核都有相互作用，称为共价键。正是靠 共价键的作用，使硅原子紧紧结合在一起，构成了晶体。
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3.1 太阳能光伏发电原理
8.载流子的输运 半导体中存在能够导电的自由电子和空穴，这些载流子 有两种输运方式：漂移运动和扩散运动。 载流子在热平衡时作不规则的热运动，与晶格、杂质、 缺陷发生碰撞，运动方向不断改变，平均位移等于零，这 种现象叫做散射。散射不会形成电流。 半导体中载流子在外加电场的作用下，按照一定方向的 运动称为漂移运动。外界电场的存在使载流子作定向的漂 移运动，并形成电流。 扩散运动是半导体在因外加因素使载流子浓度不均匀而 引起的载流子从浓度高处向浓度低处的迁移运动。 扩散运动和漂移运动不同，它不是由于电场力的作用产 生的，而是由于载流子浓度差的引起的。
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Wafer含過多的金屬雜質(Fe, Ti…..)導致Voc開路電壓偏低和Irev逆向電流值偏高 17
Wafer不良導致常見分類異常
電性：SiC導致hot spot降BIN
cell正背面均可以看到小白點
利用EDS偵測到C元素
Wafer裡面的SiC若沒有切除乾淨，在cell端會造成 1. Rsh (並聯電阻)偏低和Irev (逆向電流)偏高導致hot spot疑慮必需降BIN 2. cell正面外觀會有小白點
Wafer不良導致常見CVD異常
➢ Wafer髒汙或油汙：外觀異常導致CVD站點重工
~ CVD機台通常裝設有自動視覺檢察系統(AOI)，會挑出沉積後異常外觀，因此大 部分的晶片髒污或者油污會在CVD站點挑出並重工
➢ Wafer表面刮傷：外觀異常導致CVD站點重工
8
步驟六：電極網印
利用網版印刷(Screen Printing)形成正背面電極
外觀：晶邊導角導致外觀降BIN
圓弧導角 ，需降BIN
導角斜切 ，不降BIN但需重測而影響產能
14
Wafer不良導致常見分類異常
外觀：尺寸不均導致降BIN或重測
離邊0.6~0.7mm
離邊1mm
Wafer尺寸異常會導致離邊距離超規，輕微者可重測回A-grade (影響tester產能)，
嚴重者必須降BIN
1. P-type wafer的Boron在光照射下會與Oxygen形成B-O鍵結，導致太陽能電池效 率下降；因此wafer的氧含量越高，將會導致太陽能模組的LID更嚴重。
2. 根據IEC61215規範，太陽能模組的LID衰退必須<2%
20
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➢ Saw mark ：晶片表面高低落差導致finger結塊
~ 電池已經走向finger細線化，因此切痕造成的finger點狀結塊將會比以往更明顯
➢ Wafer表面穿孔(Pinhole)：網印漏膠導致正面銀膠汙染 (常見於單晶)
尺寸異常導致網印偏移
暗裂導致碎晶片黏版
切痕導致finger點狀結塊
切痕導致網印擴線
Wafer不良導致常見分類異常
電性：邊角料導致效率偏低
開路電壓 短路電流 串聯電阻 並聯電阻 理想因子
效率
A區
0.622V
8.57A
2.42mΩ
217Ω
79.43%
17.4%
B區
0.589V
7.64A
1.56mΩ
268Ω
77.06%
14.25%
C區
0.558V
6.98A
1.45mΩ
423Ω
76.44%
➢ Wafer尺寸偏小：導致正面網印偏移而降BIN
~ 正常晶片尺寸為156 ±0.5mm，各電池廠的網印面積尺寸介於154~155mm，因此 wafer尺寸若偏小<155.5mm，將會導致網印偏移降BIN。
➢ Wafer暗裂：造成碎晶片黏著網版，導致網印缺陷降BIN
~ 若晶片本身容易暗裂，網印過程會導致碎晶片黏著在網版而導致網印缺膠
步驟五：沉積抗反射層
利用PECVD沉積SiN薄膜，降低入射光反射率
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
快速共燒
測試並分級
常見太陽能電池 藍色系(效率較高)
彩色太陽能電池 (效率較低)
1. 利用不同SiN薄膜厚度可呈現不同外觀顏色，但以藍色系為主流 2. 可藉由提高SiN折射率來改善太陽能模組的PID問題 (電勢誘發衰減)
抗反射層
多晶外觀顏色
單晶外觀顏色
磷擴散 網印
粗糙化蝕刻 快速共燒
進料檢驗 測試並分級
1. 利用視覺檢驗系統進行外觀分色：淺藍、藍、深藍、錠藍 (昱晶標準) 2. 利用視覺檢驗系統進行外觀分類：A-grade 、B-grade等 3. 利用太陽光模擬器區分效率：0.1%或0.2%分BIN
Wafer不良導致常見分類異常
15
Wafer不良導致常見分類異常
電性：Crack導致hot spot降BIN
Micro crack導致hot spot Cell廠必需電性降BIN
模組端造成玻璃和back sheet燒毀
Temp>100℃
EL可檢測出cell暗裂
IR可檢測出cell熱點
晶片本身的暗裂除了會造成生產過程中破片率偏高，還會造成A-grade產品的暗裂 片偏高，進而導致模組端異常。
Wafer不良導致常見分類異常
電性：Grain Boundary造成低效電池片
Uoc Isc
Rs
0.610 8.428 2.33
Rsh FF Irev2 NCell 34 77.19 3.369 16.34%
Uoc Isc
Rs
0.604 8.462 2.44
Rsh FF Irev2 NCell 52 76.80 2.728 16.14%
➢ Wafer尺寸偏大導致cell燒結後邊緣脫晶
~太陽能晶片出貨規格不可有邊緣脫晶，但太陽能電池出貨規格卻可允許 ~ 燒結爐所使用鍊條為金屬材質，燒結後會跟矽晶片接觸導致外觀脫晶。 Wafer尺 寸偏大會導致傳異偏移正常接觸點，增加邊緣脫晶比例
12
步驟八：產品分類
依照外觀顏色和效率進行分BIN
晶邊絕緣
Wafer不良導致常見蝕刻異常
1. 來料晶片髒污或油汙導致酸蝕刻不完全
正常蝕刻後外觀 米粒大小完整
髒汙導致蝕刻異常 米粒形狀破碎
2. 來料晶片暗裂破片導致連續生產追撞或表面殘酸殘留 生產異常破片 表面殘酸
4
步驟三：形成P/N Junction
在晶片表面進行n型參雜，形成P-N junction
晶邊絕緣
➢ Wafer厚度偏薄：燒結後cell翹曲過大會容易導致傳送破片
~多晶矽太陽能電池經過燒結後會形成鋁矽共晶，因為鋁、矽晶格差異導致電池翹 曲，正常燒結後的翹曲值(bowing)大約1~2mm ~薄晶片的翹曲值會更大，單晶電池翹曲值(1.5~2mm)又比多晶電池(1~1.5mm)大
正常翹曲值
異常翹曲值
太陽能電池製程簡介
1
步驟一：晶片入料檢驗
晶邊絕緣 抗反射層
磷擴散 金屬化網印
粗糙化蝕刻 快速共燒
進料檢驗 測試並分級
正常單晶PL檢驗結果
異常單晶PL檢驗結果 (造成低Voc)
1. 進行入料檢驗：TTV 、阻值、厚度等，合規者入庫，不合規者退貨或MRB審查 2. PL (光致激發)可當作入料檢驗工具，PL強度 / impurity跟電池效率具有正相關
步驟七：快速燒結
利用高溫燒結形成形成歐姆接觸及背電場(BSF)
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙速共燒
測試並分級
鋁矽共晶
1. 利用紅外線高溫燒結方式(750~800℃)，將導電膠料和矽晶片進行結合。 2. 電池燒結後會形成BSF(鋁矽共晶)，有助於提升P-type wafer的效率
Wafer不良導致常見燒結異常
步驟二：表面粗糙化
去除晶片切割造成的Saw damage&降低反射率
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層 Raw wafer測視圖
金屬化網印
酸蝕刻後 Raw wafer正視圖
快速共燒
測試並分級
蝕刻後表面較暗
1. 一般而言多晶矽晶片使用酸蝕刻(HF+HNO3)，單晶矽晶片使用鹼蝕刻(KOH) 2. 蝕刻後可降低晶片表面反射率及提高表面積，有助提升光電流
12.23%
Ingot的B區和C區通常會含有較多雜質，因此若切除部分太少導致carrier lifetime
偏低，會導致電池片效率偏低，通常Voc / Isc / Rs會呈現下降趨勢
19
Wafer不良導致常見電池異常
電性：LID導致效率衰退
Test condition：60kw/hr, 240hr, SPEC<2%
步驟四：晶邊絕緣
利用化學蝕刻晶邊絕緣 ，避免正背面漏電
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
快速共燒
測試並分級
雷射晶邊絕緣
(效率較低)
化學晶邊絕緣
(效率較高)
蝕刻後表面
1. 早期電池廠是採用雷射絕緣晶邊，但因效率較低已逐漸淘汰 2. 後期電池廠均採用化學晶邊絕緣(可提升↑0.2%)，已成目前市場主流
晶邊絕緣
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
網印
快速共燒
正面銀膠形成 busbar和finger
測試並分級 銀鋁膠 : 背面Busbar
鋁膠
1. 網印耗材(膠料 /網版/刮刀)為太陽能電池第二大成本支出 2. 早期電池廠發展Double printing，近期已經逐漸走向Dual printing技術
Wafer不良導致常見網印異常
磷擴散
粗糙化蝕刻
進料檢驗
抗反射層
金屬化網印
Pre-deposition : 4POCl3 + 3O2 2P2O5 + 6Cl2 Cap Oxidation : 2P2O5 + 5Si 4P + 5SiO2
快速共燒 磷擴散後 外觀較深
測試並分級 磷擴散前 外觀較淺
1. 電池廠採用熱擴散方式形成p-n junction，此為關鍵製程之一 2. 多晶片電阻為80~90 Ω ，若搭配選擇性射極(LDSE)可達110~120 Ω