晶體硅太陽電池制造技術(shù)

前言
第1章  晶體硅太陽電池的原理及工藝流程 1
1.1  晶體結(jié)構(gòu)與能帶理論 1
1.2  光吸收 5
1.3  載流子的復(fù)合 9
1.4  半導(dǎo)體pn結(jié) 10
1.5  載流子的輸運機理 11
1.6  載流子的收集 13
1.7  光管理 14
1.8  晶體硅太陽電池的基本結(jié)構(gòu) 16
1.9  晶體硅太陽電池的性能 17
1.10  晶體硅太陽電池的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 19
1.11  晶體硅太陽電池的基本制備工藝 25
參考文獻(xiàn) 26
第2章  表面織構(gòu)化工藝 28
2.1  減反及陷光原理 28
2.2  晶體硅電池產(chǎn)業(yè)中的表面織構(gòu)化及清洗工藝 30
2.3  堿腐蝕制絨 33
2.3.1  反應(yīng)原理 33
2.3.2  金字塔的成核與生長 34
2.3.3  添加劑 35
2.3.4  堿性制絨工藝條件分析 36
2.3.5  絨面結(jié)構(gòu)對反射率及電池性能的影響 38
2.4  多晶硅片的表面織構(gòu)化 38
2.4.1  反應(yīng)原理 39
2.4.2  工藝條件的影響 41
2.4.3  絨面結(jié)構(gòu)對反射率及電池性能的影響 44
2.5  等離子體刻蝕 45
參考文獻(xiàn) 47
第3章  擴散 51
3.1  擴散原理 51
3.1.1  擴散的基本物理機理 51
3.1.2  擴散方程 52
3.1.3  磷擴散的原理 55
3.1.4  硼擴散的原理 57
3.2  氣相擴散 57
3.3  固態(tài)源擴散 61
3.4  擴散相關(guān)工藝 62
3.4.1  氧化過程中雜質(zhì)的擴散行為 62
3.4.2  雜質(zhì)在氧化硅中的擴散 65
3.5  擴散對太陽電池性能的影響 67
3.5.1  擴散吸雜 67
3.5.2  優(yōu)化發(fā)射極 70
3.6  擴散特性的測量技術(shù) 72
3.6.1  傾斜和染色法 72
3.6.2  四探針測試法 73
3.6.3  擴展電阻測試法 73
3.6.4  電容法 74
3.6.5  二次離子質(zhì)譜（SIMS） 74
3.6.6  電容-電壓（C-V）曲線 75
3.7  擴散設(shè)備 76
參考文獻(xiàn) 79
第4章  鈍化和減反射技術(shù) 83
4.1  過剩載流子的復(fù)合機理 83
4.2  表面復(fù)合 87
4.2.1  表面復(fù)合速率與有效少子壽命 87
4.2.2  平帶近似條件下表面復(fù)合速率的計算 90
4.2.3  介質(zhì)層鈍化的表面復(fù)合理論 92
4.3  Si-SiO2界面 105
4.3.1  SiO2薄膜制備技術(shù) 105
4.3.2  SiO2薄膜的表面缺陷特性 107
4.3.3  影響Si-SiO2界面態(tài)的因素 111
4.3.4  Si-SiO2的界面復(fù)合特性 111
4.4  Si-SiNx界面 115
4.4.1  SiNx膜制備技術(shù) 116
4.4.2  SiNx制備工藝 119
4.4.3  SiNx薄膜的電荷特性 129
4.4.4  SiNx表面復(fù)合速率和有效少子壽命 136
4.4.5  p型Si-SiNx界面的寄生漏電現(xiàn)象 141
4.5  Si-Al2O3界面 143
4.5.1  Al2O3制備技術(shù) 144
4.5.2  ALD制備的Al2O3膜特性 145
4.5.3  Al2O3膜的鈍化特性 150
4.5.4  鈍化機理 154
4.5.5  Al2O3膜的穩(wěn)定性 156
4.5.6  Al2O3的疊層結(jié)構(gòu) 157
4.5.7  工業(yè)規(guī)模的ALD技術(shù) 158
4.6  小結(jié) 161
參考文獻(xiàn) 163
第5章  電極制備技術(shù) 175
5.1  前電極優(yōu)化原則 175
5.1.1  遮光損失 175
5.1.2  串聯(lián)損失 176
5.1.3  并聯(lián)電阻 178
5.1.4  接觸復(fù)合損失 179
5.1.5  電極優(yōu)化原則 179
5.2  絲網(wǎng)印刷法制備電極工藝 180
5.2.1  絲印技術(shù) 180
5.2.2  電極制備工藝 186
5.3  銀電極接觸及導(dǎo)電機理 188
5.3.1  銀電極接觸形成機理 188
5.3.2  銀電極導(dǎo)電機理 193
5.3.3  影響接觸電阻的因素分析 194
5.4  背接觸及背表面場的形成 197
5.4.1  鋁背場形成機理及作用 197
5.4.2  影響背場質(zhì)量的因素 199
5.4.3  背反射 201
5.4.4  燒結(jié)導(dǎo)致的硅片彎曲 202
5.5  電極制備新技術(shù) 202
5.5.1  二次印刷法 203
5.5.2  噴墨打印法 203
5.5.3  化學(xué)鍍/電鍍法 204
參考文獻(xiàn) 205
第6章  硅片和太陽電池的幾種測試方法 210
6.1  少子壽命測試 210
6.1.1  少子壽命測試簡介 210
6.1.2  載流子壽命測試在Si片和太陽電池中的應(yīng)用 211
6.2  少子壽命測試方法 213
6.2.1  基于光電導(dǎo)技術(shù)的測試方法 215
6.2.2  表面光電壓（SPV）法 221
6.2.3  調(diào)制自由載流子吸收（MFCA） 223
6.2.4  IR載流子密度成像（CDI） 223
6.2.5  電子束誘導(dǎo)電流（EBIC）方法 224
6.2.6  光束誘導(dǎo)電流（LBIC）方法 225
6.3  反射光譜分析 226
6.4  太陽電池的I-V特性測試 228
6.4.1  暗I-V表征雙二極管模型（pn結(jié)特性的測量） 229
6.4.2  電池在光照狀態(tài)下的負(fù)載特性（光照I-V曲線） 230
6.5  太陽電池的光譜響應(yīng)曲線測試 234
6.5.1  基于濾波片的測試系統(tǒng) 236
6.5.2  基于光柵單色儀的光譜響應(yīng)測試系統(tǒng) 237
6.6  晶體硅太陽電池的失效分析 239
6.6.1  發(fā)射光譜技術(shù)介紹 240
6.6.2  電致發(fā)光測試（EL） 242
6.6.3  光致發(fā)光測試（PL） 244
6.6.4  熱紅外成像測試 246
6.6.5  鎖相熱成像（LIT）測試 247
6.7  小結(jié) 251
參考文獻(xiàn) 251
第7章  晶體硅太陽電池生產(chǎn)線整體工藝控制技術(shù) 254
7.1  晶體硅太陽電池生產(chǎn)工藝中各種影響因素 254
7.2  與結(jié)特性有關(guān)的工藝控制技術(shù) 256
7.3  與表面鈍化特性有關(guān)的工藝控制技術(shù) 259
7.4  與電極接觸特性有關(guān)的工藝控制技術(shù) 262
7.5  與減反射有關(guān)的工藝控制技術(shù) 264
7.6  與織構(gòu)化有關(guān)的工藝控制技術(shù) 265
7.7  太陽電池整線工藝調(diào)整與優(yōu)化 265
參考文獻(xiàn) 269
第8章  組件的制備技術(shù) 270
8.1  組件制備工藝原理與工藝流程 270
8.2  封裝材料 274
8.2.1  光伏玻璃 274
8.2.2  密封材料 275
8.2.3  背板材料 278
8.3  組件失配分析 280
8.4  組件現(xiàn)場發(fā)電性能 281
8.5  組件衰減與失效分析 283
8.5.1  微裂紋 284
8.5.2  蝸牛痕 284
8.5.3  熱斑效應(yīng) 285
8.5.4  PID效應(yīng) 288
8.5.5  其他類型組件失效分析 292
8.6  組件封裝發(fā)展方向 294
參考文獻(xiàn) 294
第9章  組件的安全認(rèn)證 297
9.1  組件的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系 297
9.2  組件認(rèn)證的性能測試 302
9.3  組件認(rèn)證的安全測試 306
參考文獻(xiàn) 312
第10章  新型晶體硅太陽電池 313
10.1  選擇性發(fā)射極太陽電池 313
10.1.1  激光摻雜選擇性發(fā)射極太陽電池 315
10.1.2  絲網(wǎng)印刷摻雜漿料 318
10.1.3  后刻蝕（Etch Back） 319
10.1.4  離子注入技術(shù) 320
10.2  背面鈍化局域接觸太陽電池 321
10.3  背接觸太陽電池 323
10.3.1  背接觸背結(jié)太陽電池（IBC太陽電池） 325
10.3.2  發(fā)射極穿孔卷繞（EWT）太陽電池 328
10.3.3  金屬穿孔卷繞（MWT）太陽電池 329
10.4  硅球太陽電池 331
10.5  薄膜硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池 333
參考文獻(xiàn)