太阳能电池材料电子教案(带硅材料的制备)
太阳能电池材料电子教案(提高非晶硅太阳电池稳定性的研究)
Ⅲ、讲授新课：78分钟
6.2.2提高非晶硅太阳电池稳定性的研究
一、S-W效应
㈠、定义
非晶硅基合金的光暗电导率随光照时间加长而减小，经170摄氏度-200摄氏度，退火2小时，又可恢复原状，称为S-W效应。
㈡、实质：光致亚稳效应
㈢、五种微观模型
1、Si-Si弱键模型
亚稳缺陷→光生载流子→直接无辐射复合→复合能
授课日期
授课节次
授课班级
教学目的
1、掌握什么是S-W效应及实ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；了解关于a-Si:H中光致亚稳变化的几种模型。
2、知道提高电池稳定效率应该从那两个方向着手
3、知道消除S-W效应的入手点及普遍采用的成熟技术
4、掌握叠层电池结构的优点与缺点及至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
教学重点
1、S-W效应及实质
㈠、改进i层材料
方法：H2稀释反应气体法
㈡、采用叠层电池结构
1、问题
叠层→多个子电池→多个p-i界面→多个p-i异质界面
1多层不匹配障碍→电子输出↓
2每层i都可能引入C杂质→光致亚稳缺陷↑
2、处理方法
H+处理法（可使）：①底电池透光率↑
②串联电阻↓
Ⅳ、归纳总结：2分钟
1、S-W效应的定义和实质
2、提高非晶硅太阳电池稳定效率的着手点（2点）
2、至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
3、叠层电池结构的优与缺
教学难点
1、S-W效应及实质
2、至今提高非晶硅太阳电池稳定效率的成熟技术
教学准备
教材教案
教学方法
探究式教学法、分析法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：2分钟
太阳能电池材料电子教案(光生伏特效应)
1、光电池基本特征
2、能带相关知识。
教学准备
教材、教案
教学方法
分析法、讨论法、归纳总结法。
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：3min
组织课堂纪律、点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：5min
提问：1、什么是半导体？本征、P型、N型半导体？半导体优点？
2、本征半导体导电性能与什么有关？
3、P型、N型半导体中多子？少子？
授课日期
授课节次
授课班级
教学目的
1、掌握本征吸收的定义及条件。
2、掌握光生伏特效应的简单定义及完整概念。
3、复习P-N结形成过程，明白它与光伏特效应的关系。
4、明确光伏特效应与光电池关系级光电池基本特性。
5、掌握能带有关知识。
教学重点
1、本征吸收的定义。
2、光生伏特效应概念及与P-N结.光电池关系。
三、基本特性
1、光谱特性
光电池对不同波长的光的灵敏度不同波长的灵敏度不同和光生电动势是不同的，他们之间的关系是光照特性。
3、温度特性
描述光电池开路电压和短路电流随温度变化情况。
a、开路电压随温度升高而下降的速度较快。
b、短路电流随温度升高而缓慢增加。
Ⅳ、归纳总结：5 min
1、P-N结形成过程
2、光电池工作原理
3、光生伏特效应定义、原理。
Ⅴ、布置作业：2min
课后习题: 2、5、6
教学反思
教研组长签名：教务科长签名：
年月日
4、PN结特性
Ⅲ、讲授新课：75 min
第三章光伏特效应
一、P-N结
1、定义（形成过程）
半导体在受到照射时产生电动势的现象。
2、原理（画出图形）
硅基太阳能电池设计(课程设计)
微电子课程设计硅太阳能电池结构设计与参数提取第二章选题及要求2.1课题名称与背景课题名称：硅太阳电池结构设计与参数提取课题背景：1、太阳能利用太阳能是一种新型能源，具有无污染、可再生的特点。
太阳能电池/光伏电池（Solar Cells）是一种将太阳能转化为电能的元器件，其基本结构是PN结。
硅太阳电池因工艺成熟、成本低廉而占据全球光伏产业80%以上的份额。
图2.1 太阳能光谱图2、光伏效应太阳能电池的基本结构是半导体PN结，当存在光照时，光子被吸收而产生光生载流子，光生载流子发生扩散而在PN结中形成与内建电厂相反的光生电场。
称为光生伏特效应。
3、等效电路与负载特性在光照下，太阳电池的基本结构的等效电路如图2.2所示图2.2 等效电路电流公式为s 0()=exp(1)s ph sh q V IR V IR I I I nkT R ++---其中n 为二极管理想因子，s R 为串联电阻，sh R 为旁路电阻。
其负载特性曲线如图2.3所示图2.3 负载特性曲线定义FF 为填充因子，oc V 为开路电压，sc I 为短路电流，其中max .oc sc P FF V I =即两矩形面积之比，..oc sc inV I FF P η=2.2 课题内容（1）太阳电池结构设计：利用太阳能电池基础知识，完成电池PN结衬底、结深、掺杂浓度的设计，以及电极材料选择、电极宽度设计；（2）太阳电池虚拟制造：利用现代TCAD工艺仿真软件对太阳电池进行工艺仿真和虚拟制造，显示制造结果，并保存电池结构以进行下一步操作；（3）太阳电池性能仿真：利用现代TCAD工艺仿真软件对步骤2中的电池进行响应特性、负载特性等器件性能仿真，并与设计指标进行比对；（4）太阳电池参数提取：通过参考书和参考文献调研等方式，根据太阳电池等效电路模型，设计和编写响应的软件程序，从步骤3输出的负载特性曲线中提取电池性质参数，包括理想因子n，串联电阻Rs和旁路电阻Rsh；（5）太阳电池优化设计：若所设计电池的能量转换效率等指标未达到设计要求，则进一步根据步骤4获得的性质参数，分析改进电池的设计方案，并重复步骤1~4，直至电池开路电压、短路电流和能量转换效率达到设计的指标要求。
硅太阳能电池制备实验报告
硅太阳能电池制备实验报告
哎呀，今天实验室里的气氛真是紧张啊！大家都在为了我们的实验而努力着。
我们的实验目标是制备硅太阳能电池，这可不是一件容易的事情哦！不过，我们可是有信心能够完成这个任务的！
我们需要准备一些材料。
这里有硅片、胶水、银箔纸、铝箔纸、钻头、砂纸等等。
对了，还有我们的秘密武器——太阳能光板！有了这个光板，我们就可以把阳光转化为电能了。
接下来，我们要开始制备硅片。
我们需要用钻头在硅片上打一个小孔，然后用砂纸把边缘打磨得光滑。
这个过程可不能马虎哦，否则会影响到后续的操作。
制备好硅片之后，我们就可以开始组装了。
我们需要把银箔纸和铝箔纸分别贴在硅片的两侧。
这样一来，阳光照射到硅片上时，就会被反射回来。
接着，我们要把太阳能光板放在铝箔纸上，然后再把整个装置放在阳光下。
哇塞，看到那个亮闪闪的小东西了吗？那就是我们辛苦制作的硅太阳能电池哦！虽然现在还没有成功发电，但我们相信只要继续努力，一定能够成功的！
在这个过程中，我们还遇到了一些困难。
比如说，有时候阳光不够强烈，导致电池无法发电；有时候又会出现电池过热的情况。
但是，我们并没有放弃，而是一起商量着解决问题的办法。
这种团队合作的感觉真是太棒了！
通过这次实验，我们不仅学到了如何制备硅太阳能电池，还锻炼了自己的动手能力和团队协作精神。
相信在以后的学习和生活中，这些技能都会对我们有所帮助吧！
好了，今天的实验就到这里啦！虽然有点累，但是看到那个成功的小电池，我觉得一切都值得了！希望大家也能像我们一样勇敢地面对困难，不断努力，追求自己的梦想！。
ch4太阳电池的制造
1. 提高CZ单晶生长的产出率。 2. 使用再生硅原料以降低原料成本 3. 降低线切割的成本 4. 切更薄的硅单晶片
日本生产的16in硅单晶大晶体，重438Kg
（a）一CZ拉晶炉设备的外观，（b）拉晶炉内部的热场与拉晶的示意图
CZ拉晶流程 (1) 加料(Stacking Charge)
纯水
60℃ 300S 超声
去杂质 颗粒 纯水
60℃ 300s
形成金字 塔绒面
IPA、添 加剂、 NaOH 78℃
形成金字 塔绒面
IPA、添加 剂、NaOH
78℃
去除 碱液 纯水
常温
去除 金属 杂质 盐酸
常温
900s
900s
180s 180s
鼓泡
鼓泡
喷淋
去除酸 液
纯水
常温 180s 喷淋
使硅片 更易脱 水 氢氟酸
制绒的作用及方法
➢ 绒面制作方法：
目前，晶体硅太阳电池的绒面一般的是通过化学腐蚀的方法制作 完成，针对不同的硅片类型，有两种不同的化学液体系：
1）单晶硅绒面制作：
Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2↑ 此反应为各向异性反应，也是形成金
字塔绒面的原因
2）多晶硅绒面制作：
3Si+4HNO3 →3SiO2+4NO+2H2O SiO2+4HF→SiF4+2H2O SiF4 +4HF→H2SiF6
晶尾的生长步骤
常见的太阳电池级CZ硅单晶片的规格范例
§4.4 晶体硅太阳电池的制造
❖ 生产四个技术阶段:原料、基片、电池、 组件
太阳能电池材料电子教案(P-N结的形成)
由于交界面处存在电子和空穴的浓度差，n型区中多数载流子电子要向p型区扩散，p型区中的空穴要向n型区扩散。
扩散后再交界面的n型区一侧留下带正电的离子施主，形成一个正电荷区；同理，在交界面的p区一侧留下带负电荷的离子受主，形成一个负电荷区域，这样，就在n型区和p型区的交界面的两侧形成一侧带正电荷而另一侧带负电荷的一层很薄的区域，称为空间电荷区，即通常所说的pn结。
6、复合
7、动态平衡
一定温度下，本征激发的电子空穴对数目与复合的电子空穴对数目相同，达到动态平衡。
Ⅳ、归纳总结：5分钟
强调两种运动和一种电场
Ⅴ、布置作业：1分钟
课后习题: 1、3、5
教学反思
教研组长签名：教务科长签名：
年月日
探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：5分钟
组织课堂纪律、点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：5分钟
提问：1、什么是空穴、电子空穴对、载流子、电子导电、空穴导电、本征导电、复合？
2、半导体定义？
3、载流子浓度与温度的关系？
Ⅲ、讲授新课：75分钟
2.3半导体特点
一、P-N结
1、定义（形成过程）
将P型半导体和N型半导体制作在同一块硅片上，在他们的交界面形成PN结。
开始时，扩散运动占优势，空间电荷区两侧的正负离子逐渐增加，正负电荷逐渐增加，空间电荷区逐渐加宽，内建电场逐渐增强。但是，随着内建电场的增强，漂移运动逐渐增加，扩散运动开始减弱，最后，扩散运动和漂移运动趋向平衡，扩散运动不再发展，空间电荷区厚度不再增加，内建电场不再增强，此时扩散和漂移的载流子数相等而运动方向相反，达到动态平衡。
授课日期
授课节次
授课班级2.3 P-NFra bibliotek的形成教学目的
太阳能电池材料电子教案新部编本(二)
[20 – 20学年度第__学期]
任教学科：_____________
任教年级：_____________
任教老师：_____________
xx市实验学校
授课日期
授课节次
授课班级
10G2
10G3
10G4
1.8太阳能热利用知识拓展
教学目的
1、掌握太阳能热利用的方式。
2、掌握太阳能集热器与太阳能热水系统的区别。
1、元件：收集器、储存装置及循环管路
2、循环方式
⑴自然循环
通过画图的方式帮助学生理解其工作原理
优点：水温稳定，维护简单
缺点：不能获得较高水温
⑵ 强制循环
优点：可以获得较高水温
缺点：忽冷忽热（可以推算若干时间内的加热水量）、已损坏
四、暖房
1、组成
太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统、室内暖房风扇
3、原理
教学重点
1、太阳能热利用的方式。
2、太阳能集热器与太阳能热水系统的区别。
教学难点
能用所学知识解释生活中常见的现象
教学准备
教案教参教材
教学方法
探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：5分钟
组织课堂纪律、点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：5分钟
提问：1、什么是太阳能及利用原理？
2、太阳电池发电原理？
3、晶体硅太阳电池发电原理？
Ⅲ、讲授新课：75分钟
第一章太阳能
一、太阳能热利用方式
1、太阳能集热器
2、太阳能热水系统
3、太阳能暖房
4、太阳能发电
二、太阳能集热器
1、定义
在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。
太阳能电池材料电子教案铸造多晶硅制备工艺
太阳能电池材料电子教案铸造多晶硅制备工艺教学目标：1.理解太阳能电池的工作原理和应用；2.了解多晶硅的制备工艺；3.掌握多晶硅的铸造方法。
教学准备：1.教材：太阳能电池材料相关教材；2.多媒体设备：投影仪、电脑；3.实验设备：实验室用的电炉、石英坩埚、高温计量秤等；4.实验化学品：硅粉、碳粉、氧化铝粉、卤化铝等。
教学过程：一、导入（5分钟）通过展示太阳能电池的实物或者图片，向学生介绍太阳能电池的基本原理和应用。
二、太阳能电池材料介绍（10分钟）1.介绍太阳能电池的基本原理：太阳能电池是一种将太阳光转变为电能的装置，其工作原理是通过太阳能光子的能量使半导体中的电子跃迁，从而产生电流。
2.介绍太阳能电池材料：目前使用最广泛的太阳能电池材料是多晶硅。
多晶硅具有优异的光电转换效率和稳定性，是太阳能电池的理想材料。
三、多晶硅制备工艺介绍（15分钟）1.介绍多晶硅制备的主要方法：目前多晶硅的主要制备方法是铸造法。
铸造法是将硅粉与其他添加剂混合，在高温下熔炼并冷却，使其凝固成块，再进行压碎和烧结等工艺，最终得到多晶硅块料。
2.介绍多晶硅铸造的工艺过程：铸造法包括熔炼、凝固和固化等过程。
学生可以通过实验室模拟实验的方式，了解多晶硅的铸造工艺。
四、多晶硅铸造实验演示（30分钟）1.展示实验所需实验设备和化学品，并说明注意事项和操作步骤。
2.进行实验演示，包括熔炼、凝固和固化等过程。
3.解释实验过程中发生的化学反应和物理变化，并与制备多晶硅的工艺过程进行对比。
4.学生可以通过观察实验现象和参与实验操作，加深对多晶硅铸造工艺的理解。
五、讨论和总结（10分钟）1.学生就实验中观察到的现象和实验过程进行讨论，加深对多晶硅铸造工艺的理解。
2.进行小结，总结太阳能电池材料太阳能电池材料多晶硅铸造工艺的基本知识和实验过程。
六、作业布置（5分钟）布置相关的学习任务，如阅读太阳能电池材料相关教材，并完成相关的练习题。
以上内容可以根据实际教学需要进行调整和补充。
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线牵引带硅生长技术
枝网带硅生长技术
（实验阶段）衬底上的带硅生长技术
水平横向：（实验阶段）工艺粉末带硅生长技术
二、具体生长方法
（一）边缘限制带硅生长工艺
1、工艺
原材料----坩埚----加热----熔硅----石墨模具----引出带硅----依靠熔体毛细管效应----输送熔硅到固液界面
教学难点
了解边缘限制薄膜带硅生长技术并掌握其相关内容
了解线牵引带硅生长技术并掌握相关内容
区分边缘限制薄膜带硅生长技术和线牵引带硅生长技术
教学准备
教案、教材
教学方法
比较法、探究式教学法
教
学
过
程
Ⅰ、课堂组织：2分钟
组织课堂纪律、点名
Ⅱ、复习旧课，导入新课：5分钟
问题：
1、什么是浇铸法、直熔法及二者的本质区别？
授课日期
授课节次
授课班级
概述
9.1带硅材料的制备
9.1.1边缘限制薄膜带硅生长技术
9.1.2线牵引带硅生长技术
教学目的
1、了解什么是带硅材料及优缺点
2、掌握带硅材料的分类
3、了解边缘限制薄膜带硅生长技术并掌握其相关内容
4、了解线牵引带硅生长技术并掌握相关内容
教学重点
了解什么是带硅材料及优缺点
掌握带硅材料的分类
2、浇铸法的优点和不足？
3、直理及优缺点？
5、铸造多晶硅晶锭的质量标准？
6、铸造多晶硅的原料、坩埚？
7、晶体生长的影响因素及解决办法？
8、晶体掺杂的原料、原理？
9、多晶硅和单晶硅的区别？
Ⅲ、讲授新课：70分钟
第九章带硅材料
概述
一、定义
利用不同技术，直接在硅熔体中生长出带状的多晶硅材料，又称为硅带材料和带状硅材料
（1）设备简单
（2）成本低
（3）循环次数高
Ⅳ、归纳总结：3分钟
非晶硅太阳电池的优点、不足及材料的缺点
Ⅴ、布置作业：1分钟
总结单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳电池的生产工艺及优缺点
教学反思
教研组长签名：教务科长签名：
年月日
（3）位错密度高
（4）引入碳杂质
（5）石墨损耗----带硅宽度和厚度增加
（二）线牵引带硅生长技术
1、工艺
原料----石墨坩埚----熔化----平行热抗性牵引线穿过坩埚----穿过熔体----稳定带硅形成----随带硅拉出新的带硅
2、影响带硅厚度的因素
（1）线的直径
（2）熔体温度是否适合固液界面
3、优点
2、模具：八面体、石墨
3、带硅：八面体管状
4、带硅与模具关系：后者的润湿状态和几何形状决定前者的厚度、形状
5、优点：
（1）可以连续生产、制备长的带硅材料（自动化、且无机械加工）
（2）采用闭合管型代替平面带硅生长
A、边缘问题解决
B、生产效率较高
C、材料损耗小
6、缺点
（1）晶粒细小
（2）表面不平整、微有起伏
二、优点
1、减少硅片加工工艺（晶锭生长）（种晶）
2、节约硅原材料（无切片损伤）
3、省去了硅切片过程、降低成本（设备）、节约时间
三、缺点
1、晶体细小、缺陷态密度高
2、金属等杂质离子含量高----效率低----经济成本高（熔硅要与设备长时间接触）
9.1带硅材料的制备
一、分类
按照生长方式：垂直提拉和水平横向