太陽能光伏員工培訓(xùn)資料

1、太陽能光伏員工培訓(xùn)資料目錄第一章 太陽能概況 2.第二章 太陽能電池的發(fā)明和未來前景 3.1 太陽能電池發(fā)明 3.2 太陽能電池前景 3.第三章 太陽能光伏技術(shù) 4.1光伏效應(yīng) 4.2光伏電池分類 4.3晶體硅生產(chǎn)一般工藝流程 5.第四章 硅太陽能電池的工作原理及其結(jié)構(gòu) 1.2第五章 太陽能電池基本參數(shù) 1.51 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件 1.6.2 太陽電池等效電路 1.6.3.伏安(I-V)特性曲線174開路電壓 1.8.5. 短路電流 1.8.6. 最大功率點(diǎn) 1.8.7. 最佳工作電壓 1.8.8. 最佳工作電流 1.8.9. 轉(zhuǎn)換效率 1.8.10. 填充因子 (曲線因子 ) 1.812. 電壓

2、溫度系數(shù) 1.9.第一章 太陽能概況 太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、 水能等都來自太陽能， 廣義地說， 太陽能包含以上各種可再生能源。 太陽能作為 可再生能源的一種， 則是指太陽能的直接轉(zhuǎn)化和利用。 通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射 能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術(shù)， 再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱為太陽能 熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域； 通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬 于太陽能光發(fā)電技術(shù)， 光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行 光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù)。二十世紀(jì) 50 年代，太陽能利用領(lǐng)域出現(xiàn)了兩項(xiàng)重大技術(shù)突破：一是 1954 年 美

3、國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出 6的實(shí)用型單晶硅電池，二是 1955 年以色列 Tabor 提 出選擇性吸收表面概念和理論并研制成功選擇性太陽吸收涂層。 這兩項(xiàng)技術(shù)突破 為太陽能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。70 年代以來，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)保壓力的增加， 世界上許多國 家掀起了開發(fā)利用太陽能和可再生能源的熱潮。 1973 年，美國制定了政府級(jí)的 陽光發(fā)電計(jì)劃， 1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計(jì)投入達(dá) 8 億 多美元。 1992年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計(jì)劃，制定了宏偉的發(fā)展目標(biāo)。日本在 70年代制定了“陽光計(jì)劃”， 1993年將“月光計(jì)劃” （節(jié)能計(jì)劃）、“環(huán) 境計(jì)劃

4、”、 “陽光計(jì)劃”合并成“新陽光計(jì)劃”。 德國等歐共體國家及一些發(fā)展 中國家也紛紛制定了相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃。 90 年代以來聯(lián)合國召開了一系列有各國 領(lǐng)導(dǎo)人參加的高峰會(huì)議， 討論和制定世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃、 國際太陽能公約， 設(shè) 立國際太陽能基金等， 推動(dòng)全球太陽能和可再生能源的開發(fā)利用。 開發(fā)利用太陽 能和可再生能源成為國際社會(huì)的一大主題和共同行動(dòng)， 成為各國制定可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。二十多年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場(chǎng)開拓方面都獲 得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。第二章 太陽能電池的發(fā)明和未來前景1 太陽能電池發(fā)明1839年法國物理學(xué)家A E 貝克勒爾

5、意外的發(fā)現(xiàn)，兩片金屬進(jìn)入溶液構(gòu)成的伏 打電池，受到陽光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的伏打電勢(shì)， 他把這種現(xiàn)象稱為光生伏打效 應(yīng)。1883 年，有人在半導(dǎo)體硒和金屬接觸處發(fā)現(xiàn)了固體光伏效應(yīng)。后來就把能 夠產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)的器件稱為光伏器件。 由于半導(dǎo)體 PN 結(jié)器件在陽光下光電 轉(zhuǎn)換效率最高， 所以通常把這類光伏器件稱為太陽能電池， 也稱太陽電池和光電 池。2 太陽能電池前景電池行業(yè)是21世紀(jì)的朝陽行業(yè)， 發(fā)展前景十分廣闊。在電池行業(yè)中，最沒 有污染、市場(chǎng)空間最大的應(yīng)該是太陽能電池， 太陽能電池的研究與開發(fā)越來越受 到世界各國的廣泛重視。 目前，技術(shù)最成熟， 并具有商業(yè)價(jià)值的太陽電池要算硅 太陽電池。70

6、年代初，世界石油危機(jī)促進(jìn)了新能源的開發(fā)，開始將太陽電池轉(zhuǎn)向地面 應(yīng)用，技術(shù)不斷進(jìn)步，光電轉(zhuǎn)換效率提高，成本大幅度下降。時(shí)至今日，光電轉(zhuǎn) 換已展示出廣闊的應(yīng)用前景。太陽能電池近年也被人們用于生產(chǎn)、生活的許多領(lǐng)域。從 1974年世界上第 一架太陽能電池飛機(jī)在美國首次試飛成功以來， 激起人們對(duì)太陽能飛機(jī)研究的熱 潮，太陽能飛機(jī)從此飛速地發(fā)展起來， 只用了六七年時(shí)間太陽能飛機(jī)從飛行幾分 鐘，航程幾公里發(fā)展到飛越英吉利海峽。現(xiàn)在，最先進(jìn)的太陽能飛機(jī)，飛行高度 可達(dá) 2 萬多米，航程超過 4000公里。另外，太陽能汽車也發(fā)展很快。在建造太陽能電池發(fā)電站上，許多國家也取得了較大進(jìn)展。 1985 年，美國 阿

7、爾康公司研制的太陽能電池發(fā)電站，用 108個(gè)太陽板， 256個(gè)光電池模塊，年 發(fā)電能力 300 萬度。德國 1990 年建造的小型太陽能電站，光電轉(zhuǎn)換率可達(dá) 30 多，適于為家庭和團(tuán)體供電。 1992 年美國加州公用局又開始研制一種“革命性 的太陽能發(fā)電裝置”，預(yù)計(jì)可供加州 13 的用電量。用太陽能電池發(fā)電確實(shí)是 一種誘人的方式， 據(jù)專家測(cè)算，如果能把撒哈拉沙漠太陽輻射能的 1收集起來， 足夠全世界的所有能源消耗。在生產(chǎn)和生活中， 太陽能電池已在一些國家得到了廣泛應(yīng)用， 在遠(yuǎn)離輸電線 路的地方， 使用太陽能電池給電器供電是節(jié)約能源降低成本的好辦法。 芬蘭制成 了一種用太陽能電池供電的彩色電視機(jī)

8、， 太陽能電池板就裝在住家的房頂上， 還 配有蓄電池， 保證電視機(jī)的連續(xù)供電， 既節(jié)省了電能又安全可靠。 日本則側(cè)重把 太陽能電池應(yīng)用于汽車的自動(dòng)換氣裝置、 空調(diào)設(shè)備等民用工業(yè)。 我國的一些電視 差轉(zhuǎn)臺(tái)也已用太陽能電池為電源，投資省，使用方便，很受歡迎。 當(dāng)前，太陽能電池的開發(fā)應(yīng)用已逐步走向商業(yè)化、 產(chǎn)業(yè)化； 小功率小面積的太陽 能電池在一些國家已大批量生產(chǎn)， 并得到廣泛應(yīng)用； 同時(shí)人們正在開發(fā)光電轉(zhuǎn)換 率高、成本低的太陽能電池； 可以預(yù)見， 太陽能電池很有可能成為替代煤和石油 的重要能源之一，在人們的生產(chǎn)、生活中占有越來越重要的位置。第三章 太陽能光伏技術(shù)1光伏效應(yīng) 是指當(dāng)半導(dǎo)體受到光照射時(shí)

9、， 半導(dǎo)體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生電流或電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。 當(dāng)電池 表面受到光照射時(shí)，在電池內(nèi)部產(chǎn)生的光生電子 -空穴對(duì)，擴(kuò)散到P-N結(jié)并受結(jié) 電場(chǎng)影響而分開，電子移向N區(qū)，空穴移向P區(qū)，這樣在P區(qū)和N區(qū)時(shí)間產(chǎn)生了 光生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)外路連接起來時(shí)就有電流通過。2光伏電池分類 目前市場(chǎng)太陽能電池分類：晶體硅光池和非晶硅光電池晶體硅光電池有單晶硅和多晶硅（包括微晶）電池兩大類非晶體硅光電池有銅銦硒光電池、 硫化鎘光電池、砷化鎵光電池、磷化銦光電池和納米晶太陽能電池3 晶體硅生產(chǎn)一般工藝流程清洗制絨擴(kuò)散 |.周邊刻蝕印刷電極PECVD去磷硅玻璃圖（1-1）一般工藝流程清洗清洗的目的:燒結(jié)分選測(cè)試ll檢驗(yàn)入庫1去除硅片

10、表面的機(jī)械損傷層2對(duì)硅片的表面進(jìn)行凹凸面（金字塔絨面）處理,增加光在太陽電池片表面的折 射次數(shù)，利于太陽電池片對(duì)光的吸收，以達(dá)到電池片對(duì)太陽能價(jià)值的最大利用 率。3清除表面硅酸鈉、氧化物、油污以及金屬離子雜質(zhì)?；瘜W(xué)清理原理：HF去除硅片表面氧化層：SO2 6HF H2SF62出0HCI去除硅片表面金屬雜質(zhì)：鹽酸具有酸和絡(luò)合劑的雙重作用，氯離子能與 溶解片子表面可能沾污的雜質(zhì)，鋁、鎂等活潑金屬及其它氧化物。但不能溶解銅、 銀、金等不活潑的金屬以及二氧化硅等難溶物質(zhì)。安全提示：NaOH、HCI、HF都是強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)藥品，其固體顆粒、溶液、 蒸汽會(huì)傷害到人的皮膚、眼睛、呼吸道，所以操作人員要按照規(guī)

11、定穿戴防護(hù)服、 防護(hù)面具、防護(hù)眼鏡、長袖膠皮手套。一旦有化學(xué)試劑傷害了員工的身體，馬上 用純水沖洗30分鐘，送醫(yī)院就醫(yī)。制絨制絨的目的：減少光的反射率，提高短路電流（Isc）,最終提高電池的光電轉(zhuǎn)換 效率。制絨的原理利用低濃度堿溶液對(duì)晶體硅在不同晶體取向上具有不同腐蝕速率的各向異性腐蝕特性，在硅片表面腐蝕形成角錐體密布的表面形貌，就稱為表面織構(gòu)化 角錐體四面全是由111面包圍形成。反應(yīng)為：Si+2NaOH+H2O Na2SiO3 +2H2 T通常反射率為30%質(zhì)構(gòu)化硅表面平坦的硅表面反射率可降至圖（1-2）制絨后絨面顯微圖影響絨面的因素：圖表1圖（1-3）絨面結(jié)構(gòu)可降低反射率1. NaOH濃度

12、2. 無水乙醇或異丙醇濃度3. 制絨槽內(nèi)硅酸鈉的累計(jì)量4. 制絨腐蝕的溫度5. 制絨腐蝕時(shí)間的長短6槽體密封程度、乙醇或異丙醇的揮發(fā)程度擴(kuò)散 擴(kuò)散的目的：在p型晶體硅上進(jìn)行N型擴(kuò)散，形成PN結(jié)，它是半導(dǎo)體器件工作 的“心臟”;擴(kuò)散方法：1 三氯氧磷（POCI3）液態(tài)源擴(kuò)散2 噴涂磷酸水溶液后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散3 絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈?zhǔn)綌U(kuò)散 本公司采用第一種方法POCl3磷擴(kuò)散原理：1. POCl3在高溫下（600 C）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反應(yīng)式如下：5POCl 3600 C 3PCls P2O52生成的P2O5在擴(kuò)散溫度下與硅反應(yīng)，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反

13、應(yīng)式如下： 2P2O5 5Si 5SiO2 4P3由上面反應(yīng)式可以看出，POC13熱分解時(shí)，如果沒有外來的氧（O2）參與其分 解是不充分的，生成的 PCl5 是不易分解的，并且對(duì)硅有腐蝕作用，破壞硅片的 表面狀態(tài)。但在有外來 O2存在的情況下，PC15會(huì)進(jìn)一步分解成P2O5并放出氯 氣（ Cl2）。4生成的P2O5又進(jìn)一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可見，在磷擴(kuò)散 時(shí)，為了促使POC13充分的分解和避免PC15對(duì)硅片表面的腐蝕作用，必須在通 氮?dú)獾耐瑫r(shí)通入一定流量的氧氣 。5 在有氧氣的存在時(shí)，POC13熱分解的反應(yīng)式為： 4POCL3+5O22P2O5+6CL26. POC13分解產(chǎn)

14、生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應(yīng)生成SiO2和磷原 子，并在硅片表面形成一層含 P2O5的SIO2 （磷硅玻璃），然后磷原子再向 硅中進(jìn)行擴(kuò)散 。影響擴(kuò)散的因素：1 管內(nèi)氣體中雜質(zhì)源濃度的大小決定著硅片 N型區(qū)域磷濃度的大小。2. 表面的雜質(zhì)源達(dá)到一定程度時(shí)，將對(duì) N 型區(qū)域的磷濃度改變影響不大。3. 擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時(shí)間對(duì)擴(kuò)散結(jié)深影響較大。4. N 型區(qū)域磷濃度和擴(kuò)散結(jié)深共同決定著方塊電阻的大小。安全操作： 所有的石英器具都必須輕拿輕放。 源瓶更換的標(biāo)準(zhǔn)操作過程。 依次關(guān) 閉進(jìn)氣閥門、出氣閥門，拔出連接管道，更換源瓶，連接管道，打開出氣閥門、 進(jìn)氣閥門。周邊刻蝕周邊刻腐目的：1.

15、去除硅片周邊的 n 層，防止短路。2. 工藝方法有等離子刻蝕和激光劃邊。3. 我們采用等離子刻蝕機(jī)把周邊 n 層刻蝕掉。 刻蝕方法：等離子刻蝕和濕法刻蝕。本公司采用等離子刻蝕。等離子體刻蝕原理：等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)， 使反應(yīng)氣體激活成活性粒子， 如原子或 游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位， 在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)， 形 成揮發(fā)性生成物而被去除。 它的優(yōu)勢(shì)在于快速的刻蝕速率同時(shí)可獲得良好的物理 形貌 。1母體分子 CF4 在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團(tuán)或離子。4PCb 502 過量 °2 2F2O5 IOC。2其次，這些活性粒子由于擴(kuò)散或者在電場(chǎng)作

16、用下到達(dá) SiO2 表面，并在表面上 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。3生產(chǎn)過程中，CF4中摻入02,這樣有利于提高Si和Si02的刻蝕速率。 刻蝕影響因素：刻蝕時(shí)間和射頻功率去磷硅玻璃去磷硅玻璃目的：擴(kuò)散工藝會(huì)在在硅片表面形成一層含有磷元素的 Si02，稱之 為磷硅玻璃（PSG）。它會(huì)阻止光吸收，同時(shí)又是絕緣的。工藝上采用 HF酸腐 蝕，所以也稱為去 PSG。去磷硅玻璃原理： 1氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因?yàn)闅浞崮芘c二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟 化硅氣體。Si°2+4HFSiF4 t +2H2° 2若氫氟酸過量，反應(yīng)生成的四氟化硅會(huì)進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò) 和物六氟硅酸。SiF4 2HF H2SiF6總反應(yīng)式為：