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太阳能电池的制造

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-02-15  浏览次数:210

  制造晶体硅太阳能电池包括扩散制结、制作电极和蒸镀减反射膜3个主要工序。太阳能电池与其他半导体器件的主要区别,是需要一个大面积的浅结实现能量转换。电极用来输出电能。减反射膜的作用是使电池的输出功率进一步提高。为使电池成为有用的器件,在电池的制造工艺中还包括去除背结和腐蚀周边两个辅助工序,一般来说,结特性是影响电池光电转换效率的主要因素,电极除影响电池的电性能外还关乎电池的可靠性和寿命的长短。常规晶体硅太阳能电池的生产制造工艺流程如图14所示。
  (一)硅片的选择
  硅片是制造晶体硅太阳能电池的基本材料,它可以由纯度很高的硅棒、硅锭
  或硅带切割而成。硅材料的性质在很大程度上决定成品电池的性能。选择硅片
  时,要考虑硅材料的导电类型、电阻率、晶向、位错、寿命等。硅片通常加工成方形、长方形、圆形或半圆形,厚度约为0.2~0.4mm。
  (二)硅片的表面处理
  切好的硅片,表面脏且不平,因此在制造电池之前要先进行硅片的表面准备,包括硅片的化学清洗和硅片的表面腐蚀。化学清洗是为了除去玷污在硅片上的各种杂质。表面腐蚀的目的是除去硅片表面的切割损伤,获得适合制结要求的硅表面。制结前硅片表面的性能和状态,直接影响结的特性,从而影响成品电池的性能,因此硅片的表面准备十分重要,是电池生产制造工艺流程的重要工序。
  1.硅片的化学清洗
  由硅棒、硅锭或硅带所切割的硅片表面可能玷污的杂质可归纳为3类:
  ①油脂、松香、蜡等有机物质。②金属、金属离子及各种无机化合物。③尘埃以及其他可溶性物质。通过一些化学清洗剂可达到去污的目的。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂(如甲苯、二甲苯、丙酮、三氯乙烯、四氯化碳等)、浓酸、强碱以及高纯中性洗涤剂等。
  2.硅片的表面腐蚀
  硅片经化学清洗去污后,接着要进行表面腐蚀。这是因为机械切片后在硅片表面留有平均30~50μm厚的损伤层,需在腐蚀液中腐蚀去。通常使用的腐蚀液有酸性和碱性两类。①酸性腐蚀 硝酸和氢氟酸的混合液可以起到良好的腐蚀作用。浓硝酸与氢氟酸的配比为(10;1)~(2:1)。通过调整硝酸和氢氟酸的比例及溶液的温度,可控制腐蚀的速度。如在腐蚀液中加入醋酸作缓冲剂,可使硅片表面光亮,硝酸、氢氟酸与醋酸的一般配比为5:3:3或5:1:1或
  3.碱性腐蚀
  硅可与氢氧化钠、氢氧化钾等碱的溶液起作用,生成硅酸盐并放出氢气,因此碱溶液也可作为硅片的腐蚀液。碱腐蚀的硅片虽然没有酸腐蚀的硅片光亮平整,但所制成的成品电池的性能却是相同的。近年来国内外的生产实践表明,与酸腐蚀比较,碱腐蚀具有成本较低和环境污染较小的优点。影响上述两类腐蚀效果的主要因素,是腐蚀液的浓度和温度。
  在完成化学清洗和表面腐蚀之后,要用高纯的去离子水冲洗硅片。
  (三)扩散制结
  (四)去除背结
  (五)制作上下电极
  (六)腐蚀周边
  (七)蒸镀减反射膜
  (八)检验测试
  经过上述工艺制得的电池,在作为成品电池入库前,需要进行测试,以检验其质量是否合格。在生产中主要测试的是电池的电流一电压特性曲线,从它可以得知电池的短路电流、开路电压、最大输出功率以及串联电阻等参数。

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