高效多晶硅太阳能电池制备工艺研究

论文摘要

长期以来,光伏发电技术被认为是解决能源衰竭和环境危机的主要途径。而多晶硅太阳能电池份额占据光伏市场的绝大部分,并呈现逐年上升趋势,有极大的发展潜力。本文在阐明了国内外光伏市场以及光伏技术发展趋势的基础上,对多晶硅太阳能电池的制备流程:一次清洗→扩散→湿法刻蚀去背结→PECVD(等离子体增强化学气相沉积)→丝网印刷→烧结→测试分选做简要介绍。并对每一道工序的主要工艺参数进行优化,同时包含一些新技术新材料的引进。如优化硅片减薄厚度、扩散方块电阻、湿法刻蚀酸碱槽浓度和印刷速度,PECVD双层膜工艺的引进以及丝网印刷聚酯网版的引进等。经过一系列工艺参数优化以及新工艺的引进,使得量产多晶硅太阳能电池转换效率提升约0.3%。除上述工作外,本文还对多晶硅太阳能电池制备过程中的工艺参数匹配问题进行研究。比如:一次清洗减薄厚度与后续工艺的匹配问题、浅扩散与等离子体增强化学气相沉积以及丝印烧结工序的匹配问题、湿法刻蚀和双面扩散的工艺匹配问题、顶电极设计与浅扩散工艺匹配问题等。进一步阐明了制备多晶硅太阳能电池过程中各工艺参数之间的相互制约与影响,在对制备工艺参数优化或引进新工艺时,应结合整条产线工艺,对其他工艺参数也进行匹配性修正,否则仍达不到实验效果。经过一系列工艺参数匹配问题的研究与实验,使制得多晶硅太阳能电池转换效率提升约0.3%。本文对多晶硅太阳能电池制备工艺的一系列优化,均是在不改变电池结构、不引进额外材料以及新设备的基础上进行的。在不增加任何生产成本的情况下,使最终制得电池的转换效率由最初的15.9%提升至16.5%,进一步增强了多晶硅太阳能电池在整个光伏市场领域的竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景
• 1.2 全球光伏产业的发展状况
• 1.2.1 全球光伏市场走势
• 1.2.2 全球光伏技术的发展状况
• 1.2.3 全球量产新结构体硅电池
• 1.3 多晶硅太阳能电池的优势
• 1.3.1 多晶硅片生产优势
• 1.3.2 多晶硅太阳能电池生产优势
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 多晶硅太阳能电池理论研究
• 2.1 多晶硅太阳能电池结构及原理
• 2.2 多晶硅太阳能电池的光学特性
• 2.2.1 光谱响应特性
• 2.2.2 短路电流
• 2.2.3 少子寿命
• 2.3 多晶硅太阳能电池的电学特性
• 2.3.1 等效电路以及电流-电压特性
• 2.3.2 开路电压
• 2.4 本章小结
• 第3章 多晶硅太阳能电池制备工艺优化
• 3.1 一次清洗工序
• 3.1.1 一次清洗工序的原理
• 3.1.2 一次清洗工序的工艺参数
• 3.1.3 一次清洗工序的工艺优化
• 3.2 扩散工序
• 3.2.1 扩散原理
• 3.2.2 扩散工艺参数
• 3.2.3 扩散工艺优化
• 3.3 湿法刻蚀工序
• 3.3.1 湿法刻蚀的原理
• 3.3.2 湿法刻蚀设备以及工艺参数
• 3.3.3 湿法刻蚀工艺优化
• 3.4 等离子体增强化学气相沉积工序
• 3.4.1 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的原理
• 3.4.2 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的工艺参数
• 3.4.3 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的工艺优化
• 3.5 金属化工序
• 3.5.1 金属化工序的原理
• 3.5.2 金属化工序的工艺参数
• 3.5.3 金属化工序的工艺优化
• 3.6 测试分选工序
• 3.6.1 太阳能测试仪的原理
• 3.6.2 表征太阳能电池特性的其它设备
• 3.7 本章小结
• 第4章 多晶硅太阳能电池制备工艺的匹配问题研究
• 4.1 一次清洗减薄厚度与后续工艺的匹配问题
• 4.1.1 实验
• 4.1.2 分析与讨论
• 4.1.3 结论
• 4.2 浅扩散与PECVD 以及丝印烧结工序的匹配问题
• 4.2.1 实验
• 4.2.2 分析和讨论
• 4.2.3 结论
• 4.3 湿法刻蚀与双面扩散的工艺匹配问题
• 4.3.1 实验
• 4.3.2 分析和讨论
• 4.3.3 结论
• 4.4 顶电极设计与浅扩散工艺的匹配问题
• 4.4.1 发射区方块电阻
• 4.4.2 副栅线间距
• 4.4.3 主栅线的条数以及宽度
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢