畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告太陽(yáng)能電池片制造工藝及鋁背場(chǎng)鈍化工藝的研究

1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告（學(xué)生填表）院系：材料科學(xué)與工程學(xué)院 2010年 3月 6日課題名稱 太陽(yáng)能電池片制造工藝及鋁被場(chǎng)鈍化工藝的研究學(xué)生姓名譚新來專業(yè)班級(jí)非金材061課題類型論文指導(dǎo)教師謝賢清/李謙職稱博士、高級(jí)經(jīng)理/副教授課題來源生產(chǎn)1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 太陽(yáng)能能發(fā)電又稱光伏發(fā)電，它是一種利用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能的新型發(fā)電技術(shù)，其特點(diǎn)是資源無(wú)限、清潔安全、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)。因此被普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前途的可再生能源。在現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)中晶體硅太陽(yáng)電池（包括單晶硅、多晶硅、片硅、帶硅等太陽(yáng)能電池）始終是商品化太陽(yáng)能電池的主流產(chǎn)品，占據(jù)著超過90%以上的市場(chǎng)

2、份額。因此太陽(yáng)能電池片的制造處于硅片制造和電池組裝之間的中間環(huán)節(jié)，是整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)過程中一不可缺少的過程。目前，太陽(yáng)電池市場(chǎng)上主流產(chǎn)品仍然是常規(guī)絲網(wǎng)印刷單p-n結(jié)晶體硅太陽(yáng)電池，其基本工藝過程如下1)在p型晶體硅襯底上除去表面損傷層、表面織構(gòu)化。2）以pocl3液態(tài)源擴(kuò)散制p-n結(jié)。3）等離子刻蝕去除邊緣p-n結(jié)。4）在氫氟酸溶液中去除磷硅玻璃。5）pecvd鍍氮化硅減反膜。6)絲網(wǎng)印刷ag-al被電極并烘干。7）絲網(wǎng)印刷al被場(chǎng)并烘干。8)絲網(wǎng)印刷ag電極并燒結(jié)。9）電池的檢測(cè)分類包裝。論文將通過對(duì)每個(gè)工藝過程關(guān)鍵部分的和每個(gè)工藝中常見問題和檢測(cè)儀器、方法作簡(jiǎn)單的介紹以使更多的人了解電池片

3、的生產(chǎn)的過程，并在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的了解和探究生產(chǎn)中的關(guān)鍵工藝，來提高電池片的效率并降低成本。隨著硅片的厚度逐漸減薄，當(dāng)少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度大于硅片厚度時(shí)，電池片上下表面的復(fù)合速率的影響就顯的非常重要，改善表面鈍化的質(zhì)量、降低表面復(fù)合速率已成為提高電池效率的主要手段之一。鋁被場(chǎng)能夠有效的降低電池背表面復(fù)合速率，提高轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)這也是商品化晶體硅太陽(yáng)電池普遍采用的背表面鈍化結(jié)構(gòu)。鋁背場(chǎng)（al-bsf）可以通過蒸鍍、濺射、和絲網(wǎng)印刷來完成。鋁漿包含鋁顆粒、玻璃粉、有機(jī)結(jié)合劑、和溶劑。燒結(jié)時(shí)，硅片被加熱至高于硅鋁共晶溫度，鋁開始逐漸融化，隨著溫度不斷上升，硅在熔融鋁中的溶解度不斷增大，越來越多的硅

4、溶解在液態(tài)鋁中，冷卻時(shí)，硅在熔融鋁中的溶解度降低，逐漸析出再結(jié)晶，在硅片表面形成一層富含鋁的硅，這就是鋁背場(chǎng)（bsf）；（bsf）中鋁的濃度為1-31018 cm3，而在大部分p型硅中，硼的濃度一般小于21016cm3，因此在背表面形成pp+的高低結(jié)阻止少數(shù)載流子在背表面的復(fù)合。所以吧、鋁背場(chǎng)是利用場(chǎng)鈍化的原理來完成背表面的鈍化。鋁背場(chǎng)是晶體硅現(xiàn)代太陽(yáng)能電池普遍采用的，典型的背表面鈍化結(jié)構(gòu)，經(jīng)過多年的發(fā)展，鋁背場(chǎng)的生產(chǎn)工藝已趨向成熟、穩(wěn)定，對(duì)鋁背場(chǎng)的各項(xiàng)研究也日益深化，這些都決定了在今后的一段時(shí)間內(nèi)鋁背場(chǎng)將廣泛的用于硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)。然而，隨著工藝的不斷發(fā)展，更薄的太陽(yáng)能電池片即將出現(xiàn)，這對(duì)鋁背

5、場(chǎng)鈍化提出了更高的要求，進(jìn)一步研究鋁背場(chǎng)是高效太陽(yáng)電池研究和生產(chǎn)中一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié)。2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述太陽(yáng)能電池片的鈍化主要有體鈍化和表面鈍化，鋁背場(chǎng)屬于表面鈍化的一種，其次還有氮化硅薄膜的鈍化，鋁背場(chǎng)作為鈍化作用其機(jī)理和相關(guān)的設(shè)備都相當(dāng)成熟，鋁背場(chǎng)因其具有較好的鈍化效果和低廉的成本，現(xiàn)已被廣泛的應(yīng)用。對(duì)于鋁背場(chǎng)的研究, dela lamo ,am ic 等人都做過相關(guān)的研究, 他們各自主要是從鋁的燒結(jié)溫度與鋁沉積在硅片上的厚度對(duì)太陽(yáng)電池的影響來進(jìn)行比較的, 實(shí)驗(yàn)表明, 在一定的溫度與一定的沉積厚度范圍內(nèi), 這兩種因素對(duì)太陽(yáng)電池的輸出特性沒有太大的影響。澳大利亞

6、新南威爾士大學(xué)s.r.wenham,m.a.green,m.e.watt,r.corkish,等人也對(duì)鋁鈍化效果的研究。國(guó)內(nèi)一些機(jī)構(gòu)和企業(yè)也作了很多這樣的研究，如中南大學(xué)，云南師范大學(xué)太陽(yáng)能研究所 ，尚德太陽(yáng)能電力公司，也取得了一些成果，但鋁背場(chǎng)同樣還是有些技術(shù)壁壘沒有被攻克，如鈍化效果不強(qiáng)，電池片翹曲等缺陷，因此對(duì)鋁背場(chǎng)方面的研究還是必需的。3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容 1.掌握太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)整個(gè)工藝流程和注意事項(xiàng)。 2.掌握鋁背場(chǎng)的作用和原理并確定最優(yōu)的燒結(jié)工藝和鋁漿的類型。 3. 用掃描電鏡，wt2000少子壽命測(cè)試儀，紅外熱成像系統(tǒng)等手段分析各種工藝措施對(duì)顯微組織的影響，從理論上研究性能和微觀組織的關(guān)系并能處理在燒結(jié)過程中出現(xiàn)的異常。4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法實(shí)驗(yàn)采用公司生以物理提純發(fā)制備的來自同一硅棒相鄰區(qū)域的p型100直拉125*125mm單晶硅片，分四組前兩組采用不同的漿料在相同的燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)，后兩組采用相同的漿料和印刷工藝在不同的燒結(jié)工藝下燒結(jié)，最后采用少子測(cè)試儀和beger太陽(yáng)能檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)硅片進(jìn)行效率和電性能的測(cè)試。 5. 實(shí)施計(jì)劃1-2周 文獻(xiàn)調(diào)研、開題報(bào)告的撰寫、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)3-7