晶体硅太阳电池制造技术
目 录内容简介
前言
第1章 晶体硅太阳电池的原理及工艺流程 1
1.1 晶体结构与能带理论 1
1.2 光吸收 5
1.3 载流子的复合 9
1.4 半导体pn结 10
1.5 载流子的输运机理 11
1.6 载流子的收集 13
1.7 光管理 14
1.8 晶体硅太阳电池的基本结构 16
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第1章 晶体硅太阳电池的原理及工艺流程 1
1.1 晶体结构与能带理论 1
1.2 光吸收 5
1.3 载流子的复合 9
1.4 半导体pn结 10
1.5 载流子的输运机理 11
1.6 载流子的收集 13
1.7 光管理 14
1.8 晶体硅太阳电池的基本结构 16
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《晶体硅太阳电池制造技术》不仅介绍了太阳电池每个工艺环节的工艺流程及参数，而且分析了该工艺环节的原理、控制难点，以及与其他工艺环节之间的关联性。此外，还在每章后给出了论文索引，便于读者继续学习。本书在结构上遵循晶体硅太阳电池制造的各个环节的步骤逐步介绍其原理、工艺技术、设备种类。在深入阐述其原理的同时，对于生产线的工艺技术及设备进行了论述。同时对于国际上该项技术的新进展进行详细的讨论，既注重介绍其实用技术，也深入分析其原理，这对于目前太阳电池生产线建设中的技术人员很有帮助。
《晶体硅太阳电池制造技术》适合于晶体硅太阳电池生产线上的技术人员、高等院校相关专业的师生及研究单位研究人员阅读参考。
《晶体硅太阳电池制造技术》适合于晶体硅太阳电池生产线上的技术人员、高等院校相关专业的师生及研究单位研究人员阅读参考。
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前言
第1章 晶体硅太阳电池的原理及工艺流程 1
1.1 晶体结构与能带理论 1
1.2 光吸收 5
1.3 载流子的复合 9
1.4 半导体pn结 10
1.5 载流子的输运机理 11
1.6 载流子的收集 13
1.7 光管理 14
1.8 晶体硅太阳电池的基本结构 16
1.9 晶体硅太阳电池的性能 17
1.10 晶体硅太阳电池的结构参数优化 19
1.11 晶体硅太阳电池的基本制备工艺 25
参考文献 26
第2章 表面织构化工艺 28
2.1 减反及陷光原理 28
2.2 晶体硅电池产业中的表面织构化及清洗工艺 30
2.3 碱腐蚀制绒 33
2.3.1 反应原理 33
2.3.2 金字塔的成核与生长 34
2.3.3 添加剂 35
2.3.4 碱性制绒工艺条件分析 36
2.3.5 绒面结构对反射率及电池性能的影响 38
2.4 多晶硅片的表面织构化 38
2.4.1 反应原理 39
2.4.2 工艺条件的影响 41
2.4.3 绒面结构对反射率及电池性能的影响 44
2.5 等离子体刻蚀 45
参考文献 47
第3章 扩散 51
3.1 扩散原理 51
3.1.1 扩散的基本物理机理 51
3.1.2 扩散方程 52
3.1.3 磷扩散的原理 55
3.1.4 硼扩散的原理 57
3.2 气相扩散 57
3.3 固态源扩散 61
3.4 扩散相关工艺 62
3.4.1 氧化过程中杂质的扩散行为 62
3.4.2 杂质在氧化硅中的扩散 65
3.5 扩散对太阳电池性能的影响 67
3.5.1 扩散吸杂 67
3.5.2 优化发射极 70
3.6 扩散特性的测量技术 72
3.6.1 倾斜和染色法 72
3.6.2 四探针测试法 73
3.6.3 扩展电阻测试法 73
3.6.4 电容法 74
3.6.5 二次离子质谱（SIMS） 74
3.6.6 电容-电压（C-V）曲线 75
3.7 扩散设备 76
参考文献 79
第4章 钝化和减反射技术 83
4.1 过剩载流子的复合机理 83
4.2 表面复合 87
4.2.1 表面复合速率与有效少子寿命 87
4.2.2 平带近似条件下表面复合速率的计算 90
4.2.3 介质层钝化的表面复合理论 92
4.3 Si-SiO2界面 105
4.3.1 SiO2薄膜制备技术 105
4.3.2 SiO2薄膜的表面缺陷特性 107
4.3.3 影响Si-SiO2界面态的因素 111
4.3.4 Si-SiO2的界面复合特性 111
4.4 Si-SiNx界面 115
4.4.1 SiNx膜制备技术 116
4.4.2 SiNx制备工艺 119
4.4.3 SiNx薄膜的电荷特性 129
4.4.4 SiNx表面复合速率和有效少子寿命 136
4.4.5 p型Si-SiNx界面的寄生漏电现象 141
4.5 Si-Al2O3界面 143
4.5.1 Al2O3制备技术 144
4.5.2 ALD制备的Al2O3膜特性 145
4.5.3 Al2O3膜的钝化特性 150
4.5.4 钝化机理 154
4.5.5 Al2O3膜的稳定性 156
4.5.6 Al2O3的叠层结构 157
4.5.7 工业规模的ALD技术 158
4.6 小结 161
参考文献 163
第5章 电极制备技术 175
5.1 前电极优化原则 175
5.1.1 遮光损失 175
5.1.2 串联损失 176
5.1.3 并联电阻 178
5.1.4 接触复合损失 179
5.1.5 电极优化原则 179
5.2 丝网印刷法制备电极工艺 180
5.2.1 丝印技术 180
5.2.2 电极制备工艺 186
5.3 银电极接触及导电机理 188
5.3.1 银电极接触形成机理 188
5.3.2 银电极导电机理 193
5.3.3 影响接触电阻的因素分析 194
5.4 背接触及背表面场的形成 197
5.4.1 铝背场形成机理及作用 197
5.4.2 影响背场质量的因素 199
5.4.3 背反射 201
5.4.4 烧结导致的硅片弯曲 202
5.5 电极制备新技术 202
5.5.1 二次印刷法 203
5.5.2 喷墨打印法 203
5.5.3 化学镀/电镀法 204
参考文献 205
第6章 硅片和太阳电池的几种测试方法 210
6.1 少子寿命测试 210
6.1.1 少子寿命测试简介 210
6.1.2 载流子寿命测试在Si片和太阳电池中的应用 211
6.2 少子寿命测试方法 213
6.2.1 基于光电导技术的测试方法 215
6.2.2 表面光电压（SPV）法 221
6.2.3 调制自由载流子吸收（MFCA） 223
6.2.4 IR载流子密度成像（CDI） 223
6.2.5 电子束诱导电流（EBIC）方法 224
6.2.6 光束诱导电流（LBIC）方法 225
6.3 反射光谱分析 226
6.4 太阳电池的I-V特性测试 228
6.4.1 暗I-V表征双二极管模型（pn结特性的测量） 229
6.4.2 电池在光照状态下的负载特性（光照I-V曲线） 230
6.5 太阳电池的光谱响应曲线测试 234
6.5.1 基于滤波片的测试系统 236
6.5.2 基于光栅单色仪的光谱响应测试系统 237
6.6 晶体硅太阳电池的失效分析 239
6.6.1 发射光谱技术介绍 240
6.6.2 电致发光测试（EL） 242
6.6.3 光致发光测试（PL） 244
6.6.4 热红外成像测试 246
6.6.5 锁相热成像（LIT）测试 247
6.7 小结 251
参考文献 251
第7章 晶体硅太阳电池生产线整体工艺控制技术 254
7.1 晶体硅太阳电池生产工艺中各种影响因素 254
7.2 与结特性有关的工艺控制技术 256
7.3 与表面钝化特性有关的工艺控制技术 259
7.4 与电极接触特性有关的工艺控制技术 262
7.5 与减反射有关的工艺控制技术 264
7.6 与织构化有关的工艺控制技术 265
7.7 太阳电池整线工艺调整与优化 265
参考文献 269
第8章 组件的制备技术 270
8.1 组件制备工艺原理与工艺流程 270
8.2 封装材料 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 组件失配分析 280
8.4 组件现场发电性能 281
8.5 组件衰减与失效分析 283
8.5.1 微裂纹 284
8.5.2 蜗牛痕 284
8.5.3 热斑效应 285
8.5.4 PID效应 288
8.5.5 其他类型组件失效分析 292
8.6 组件封装发展方向 294
参考文献 294
第9章 组件的安全认证 297
9.1 组件的安全认证标准与认证体系 297
9.2 组件认证的性能测试 302
9.3 组件认证的安全测试 306
参考文献 312
第10章 新型晶体硅太阳电池 313
10.1 选择性发射极太阳电池 313
10.1.1 激光掺杂选择性发射极太阳电池 315
10.1.2 丝网印刷掺杂浆料 318
10.1.3 后刻蚀（Etch Back） 319
10.1.4 离子注入技术 320
10.2 背面钝化局域接触太阳电池 321
10.3 背接触太阳电池 323
10.3.1 背接触背结太阳电池（IBC太阳电池） 325
10.3.2 发射极穿孔卷绕（EWT）太阳电池 328
10.3.3 金属穿孔卷绕（MWT）太阳电池 329
10.4 硅球太阳电池 331
10.5 薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池 333
参考文献
^ 收 起
第1章 晶体硅太阳电池的原理及工艺流程 1
1.1 晶体结构与能带理论 1
1.2 光吸收 5
1.3 载流子的复合 9
1.4 半导体pn结 10
1.5 载流子的输运机理 11
1.6 载流子的收集 13
1.7 光管理 14
1.8 晶体硅太阳电池的基本结构 16
1.9 晶体硅太阳电池的性能 17
1.10 晶体硅太阳电池的结构参数优化 19
1.11 晶体硅太阳电池的基本制备工艺 25
参考文献 26
第2章 表面织构化工艺 28
2.1 减反及陷光原理 28
2.2 晶体硅电池产业中的表面织构化及清洗工艺 30
2.3 碱腐蚀制绒 33
2.3.1 反应原理 33
2.3.2 金字塔的成核与生长 34
2.3.3 添加剂 35
2.3.4 碱性制绒工艺条件分析 36
2.3.5 绒面结构对反射率及电池性能的影响 38
2.4 多晶硅片的表面织构化 38
2.4.1 反应原理 39
2.4.2 工艺条件的影响 41
2.4.3 绒面结构对反射率及电池性能的影响 44
2.5 等离子体刻蚀 45
参考文献 47
第3章 扩散 51
3.1 扩散原理 51
3.1.1 扩散的基本物理机理 51
3.1.2 扩散方程 52
3.1.3 磷扩散的原理 55
3.1.4 硼扩散的原理 57
3.2 气相扩散 57
3.3 固态源扩散 61
3.4 扩散相关工艺 62
3.4.1 氧化过程中杂质的扩散行为 62
3.4.2 杂质在氧化硅中的扩散 65
3.5 扩散对太阳电池性能的影响 67
3.5.1 扩散吸杂 67
3.5.2 优化发射极 70
3.6 扩散特性的测量技术 72
3.6.1 倾斜和染色法 72
3.6.2 四探针测试法 73
3.6.3 扩展电阻测试法 73
3.6.4 电容法 74
3.6.5 二次离子质谱（SIMS） 74
3.6.6 电容-电压（C-V）曲线 75
3.7 扩散设备 76
参考文献 79
第4章 钝化和减反射技术 83
4.1 过剩载流子的复合机理 83
4.2 表面复合 87
4.2.1 表面复合速率与有效少子寿命 87
4.2.2 平带近似条件下表面复合速率的计算 90
4.2.3 介质层钝化的表面复合理论 92
4.3 Si-SiO2界面 105
4.3.1 SiO2薄膜制备技术 105
4.3.2 SiO2薄膜的表面缺陷特性 107
4.3.3 影响Si-SiO2界面态的因素 111
4.3.4 Si-SiO2的界面复合特性 111
4.4 Si-SiNx界面 115
4.4.1 SiNx膜制备技术 116
4.4.2 SiNx制备工艺 119
4.4.3 SiNx薄膜的电荷特性 129
4.4.4 SiNx表面复合速率和有效少子寿命 136
4.4.5 p型Si-SiNx界面的寄生漏电现象 141
4.5 Si-Al2O3界面 143
4.5.1 Al2O3制备技术 144
4.5.2 ALD制备的Al2O3膜特性 145
4.5.3 Al2O3膜的钝化特性 150
4.5.4 钝化机理 154
4.5.5 Al2O3膜的稳定性 156
4.5.6 Al2O3的叠层结构 157
4.5.7 工业规模的ALD技术 158
4.6 小结 161
参考文献 163
第5章 电极制备技术 175
5.1 前电极优化原则 175
5.1.1 遮光损失 175
5.1.2 串联损失 176
5.1.3 并联电阻 178
5.1.4 接触复合损失 179
5.1.5 电极优化原则 179
5.2 丝网印刷法制备电极工艺 180
5.2.1 丝印技术 180
5.2.2 电极制备工艺 186
5.3 银电极接触及导电机理 188
5.3.1 银电极接触形成机理 188
5.3.2 银电极导电机理 193
5.3.3 影响接触电阻的因素分析 194
5.4 背接触及背表面场的形成 197
5.4.1 铝背场形成机理及作用 197
5.4.2 影响背场质量的因素 199
5.4.3 背反射 201
5.4.4 烧结导致的硅片弯曲 202
5.5 电极制备新技术 202
5.5.1 二次印刷法 203
5.5.2 喷墨打印法 203
5.5.3 化学镀/电镀法 204
参考文献 205
第6章 硅片和太阳电池的几种测试方法 210
6.1 少子寿命测试 210
6.1.1 少子寿命测试简介 210
6.1.2 载流子寿命测试在Si片和太阳电池中的应用 211
6.2 少子寿命测试方法 213
6.2.1 基于光电导技术的测试方法 215
6.2.2 表面光电压（SPV）法 221
6.2.3 调制自由载流子吸收（MFCA） 223
6.2.4 IR载流子密度成像（CDI） 223
6.2.5 电子束诱导电流（EBIC）方法 224
6.2.6 光束诱导电流（LBIC）方法 225
6.3 反射光谱分析 226
6.4 太阳电池的I-V特性测试 228
6.4.1 暗I-V表征双二极管模型（pn结特性的测量） 229
6.4.2 电池在光照状态下的负载特性（光照I-V曲线） 230
6.5 太阳电池的光谱响应曲线测试 234
6.5.1 基于滤波片的测试系统 236
6.5.2 基于光栅单色仪的光谱响应测试系统 237
6.6 晶体硅太阳电池的失效分析 239
6.6.1 发射光谱技术介绍 240
6.6.2 电致发光测试（EL） 242
6.6.3 光致发光测试（PL） 244
6.6.4 热红外成像测试 246
6.6.5 锁相热成像（LIT）测试 247
6.7 小结 251
参考文献 251
第7章 晶体硅太阳电池生产线整体工艺控制技术 254
7.1 晶体硅太阳电池生产工艺中各种影响因素 254
7.2 与结特性有关的工艺控制技术 256
7.3 与表面钝化特性有关的工艺控制技术 259
7.4 与电极接触特性有关的工艺控制技术 262
7.5 与减反射有关的工艺控制技术 264
7.6 与织构化有关的工艺控制技术 265
7.7 太阳电池整线工艺调整与优化 265
参考文献 269
第8章 组件的制备技术 270
8.1 组件制备工艺原理与工艺流程 270
8.2 封装材料 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 组件失配分析 280
8.4 组件现场发电性能 281
8.5 组件衰减与失效分析 283
8.5.1 微裂纹 284
8.5.2 蜗牛痕 284
8.5.3 热斑效应 285
8.5.4 PID效应 288
8.5.5 其他类型组件失效分析 292
8.6 组件封装发展方向 294
参考文献 294
第9章 组件的安全认证 297
9.1 组件的安全认证标准与认证体系 297
9.2 组件认证的性能测试 302
9.3 组件认证的安全测试 306
参考文献 312
第10章 新型晶体硅太阳电池 313
10.1 选择性发射极太阳电池 313
10.1.1 激光掺杂选择性发射极太阳电池 315
10.1.2 丝网印刷掺杂浆料 318
10.1.3 后刻蚀（Etch Back） 319
10.1.4 离子注入技术 320
10.2 背面钝化局域接触太阳电池 321
10.3 背接触太阳电池 323
10.3.1 背接触背结太阳电池（IBC太阳电池） 325
10.3.2 发射极穿孔卷绕（EWT）太阳电池 328
10.3.3 金属穿孔卷绕（MWT）太阳电池 329
10.4 硅球太阳电池 331
10.5 薄膜硅/晶体硅异质结太阳电池 333
参考文献
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《晶体硅太阳电池制造技术》不仅介绍了太阳电池每个工艺环节的工艺流程及参数，而且分析了该工艺环节的原理、控制难点，以及与其他工艺环节之间的关联性。此外，还在每章后给出了论文索引，便于读者继续学习。本书在结构上遵循晶体硅太阳电池制造的各个环节的步骤逐步介绍其原理、工艺技术、设备种类。在深入阐述其原理的同时，对于生产线的工艺技术及设备进行了论述。同时对于国际上该项技术的新进展进行详细的讨论，既注重介绍其实用技术，也深入分析其原理，这对于目前太阳电池生产线建设中的技术人员很有帮助。
《晶体硅太阳电池制造技术》适合于晶体硅太阳电池生产线上的技术人员、高等院校相关专业的师生及研究单位研究人员阅读参考。
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