硅材料電池原理及制造

第1章 太陽能和光伏產(chǎn)業(yè) 1
1.1 太陽能 1
1.2 日照強(qiáng)度 3
1.3 太陽高度角和方位角 7
1.4 太陽能利用與光伏產(chǎn)業(yè) 9
1.4.1 太陽能利用方式 9
1.4.2 光伏產(chǎn)業(yè) 11
第2章 光伏電池物理 15
2.1 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ) 15
2.1.1 晶體結(jié)構(gòu) 15
2.1.2 半導(dǎo)體的性質(zhì) 22
2.1.3 能帶結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性 22
2.1.4 本征半導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體 24
2.1.5 載流子濃度 29
2.1.6 載流子的輸運(yùn) 31
2.1.7 半導(dǎo)體pn 結(jié) 38
2.2 光伏電池基本原理 40
2.2.1 半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng) 40
2.2.2 太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換過程 41
2.2.3 太陽能電池的基本特性 42
2.2.4 影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素 46
第3章 硅的特性 50
3.1 硅的物理性質(zhì) 51
3.2 硅的化學(xué)性質(zhì) 53
3.3 硅的用途 54
3.4 硅的分類 56
第4章 工業(yè)硅的生產(chǎn) 59
4.1 工業(yè)硅冶煉的原料 59
4.2 工業(yè)硅冶煉基本原理 61
4.3 工業(yè)硅生產(chǎn)工藝操作 66
4.3.1 工業(yè)硅生產(chǎn)工藝流程 66
4.3.2 操作要點 67
4.4 配料 69
4.4.1 配料比例 69
4.4.2 配料計算 69
第5章 高純硅的制備 72
5.1 化學(xué)提純 72
5.1.1 化學(xué)提純制備太陽能級硅的原理 72
5.1.2 化學(xué)提純典型工藝 77
5.2 物理提純 85
5.2.1 物理提純制備太陽能級硅的原理 85
5.2.2 物理提純典型工藝 96
第6章 單晶硅的生長 98
6.1 晶體生長理論基礎(chǔ) 98
6.1.1 結(jié)晶相變熱力學(xué)基礎(chǔ) 99
6.1.2 晶核的形成 103
6.1.3 晶體生長系統(tǒng)中成核率的控制 109
6.1.4 晶體界面結(jié)構(gòu)模型 111
6.1.5 晶體的外形 115
6.2 硅單晶生長 117
6.2.1 硅單晶的直拉生長 117
6.2.2 硅單晶的區(qū)熔生長 133
6.3 硅晶體的摻雜 137
6.3.1 直拉硅單晶中雜質(zhì)的摻入 138
6.3.2 單晶中雜質(zhì)均勻分布的控制 143
第7章 多晶硅的鑄造 146
7.1 鑄造多晶硅方法 148
7.1.1 布里奇曼法 148
7.1.2 熱交換法 150
7.1.3 電磁鑄錠法 152
7.1.4 澆鑄法 154
7.1.5 熱交換法設(shè)備 155
7.2 定向凝固過程分析 158
7.2.1 定向凝固過程中的傳熱 158
7.2.2 定向凝固工藝參數(shù) 161
7.3 鑄造多晶硅的工藝流程 163
7.3.1 鑄造多晶硅的原材料 163
7.3.2 鑄造多晶硅的坩堝 164
7.3.3 鑄造多晶硅的具體工藝流程 164
7.3.4 鑄造多晶硅中晶體生長的影響因素 166
7.3.5 鑄造多晶硅中的晶體摻雜 169
第8章 電池片制備 170
8.1 制備工藝 171
8.1.1 成型 171
8.1.2 切片 172
8.1.3 化學(xué)腐蝕 172
8.1.4 制絨 172
8.1.5 擴(kuò)散制結(jié) 173
8.1.6 邊緣刻蝕、清洗 173
8.1.7 沉積減反射層 173
8.1.8 絲網(wǎng)印刷上下電極 174
8.1.9 共燒形成金屬接觸 174
8.1.10 電池片測試 175
8.2 有關(guān)設(shè)備及工藝細(xì)節(jié) 175
8.2.1 鋸片切割與線切割 175
8.2.2 化學(xué)腐蝕 177
8.2.3 擴(kuò)散及擴(kuò)散設(shè)備 179
8.2.4 減反射層 180
8.2.5 電極設(shè)計 181
8.3 硅片清洗及原理 183
8.3.1 清洗的作用 183
8.3.2 清洗的原理 183
8.3.3 去離子水的制備 185
第9章 硅材料電池測試 188
9.1 材料性質(zhì) 188
9.1.1 多數(shù)載流子傳輸特性 188
9.1.2 少數(shù)載流子特性 198
vi 硅材料電池原理及制造
9.2 器件測量 210
9.2.1 器件相關(guān)參數(shù) 210
9.2.2 I-V 電流測量 213
9.2.3 光譜測量 216
第10章 太陽能電池新材料與新技術(shù) 220
10.1 鈣鈦礦太陽能電池 220
10.2 等離子共振吸收增強(qiáng) 223
附錄 228
附錄1 硅在300K 時的電阻率與摻雜濃度關(guān)系曲線 228
附錄2 元素周期表 229
附錄3 常用物理基本常數(shù)表 230
參考文獻(xiàn) 231