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)了兩項重大技術(shù)突破：一是 1954 年 美

3、國貝爾實驗室研制出 6的實用型單晶硅電池，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。 這兩項技術(shù)突破 為太陽能利用進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展時期奠定了技術(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，美國制定了政府級的 陽光發(fā)電計劃， 1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，累計投入達(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“陽光計劃”， 1993年將“月光計劃” （節(jié)能計劃）、“環(huán) 境計劃

4、”、 “陽光計劃”合并成“新陽光計劃”。 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的一大主題和共同行動， 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，受到陽光照射時會產(chǎn)生額外的伏打電勢， 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?，F(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個太陽板， 256個光電池模塊，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)計可供加州 13 的用電量。用太陽能電池發(fā)電確實是 一種誘人的方式， 據(jù)專家測算，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

9、， 半導(dǎo)體內(nèi)部就會產(chǎn)生電流或電動勢的現(xiàn)象。 當(dāng)電池 表面受到光照射時，在電池內(nèi)部產(chǎn)生的光生電子 -空穴對，擴(kuò)散到P-N結(jié)并受結(jié) 電場影響而分開，電子移向N區(qū)，空穴移向P區(qū)，這樣在P區(qū)和N區(qū)時間產(chǎn)生了 光生電動勢，當(dāng)外路連接起來時就有電流通過。2光伏電池分類 目前市場太陽能電池分類：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)分選測試ll檢驗入庫1去除硅片

10、表面的機(jī)械損傷層2對硅片的表面進(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)，利于太陽電池片對光的吸收，以達(dá)到電池片對太陽能價值的最大利用 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)硅酸鈉的累計量4. 制絨腐蝕的溫度5. 制絨腐蝕時間的長短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，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，為了促使POC13充分的分解和避免PC15對硅片表面的腐蝕作用，必須在通 氮?dú)獾耐瑫r通入一定流量的氧氣 。5 在有氧氣的存在時，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，將對 N 型區(qū)域的磷濃度改變影響不大。3. 擴(kuò)散溫度和擴(kuò)散時間對擴(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)勢在于快速的刻蝕速率同時可獲得良好的物理 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：刻蝕時間和射頻功率去磷硅玻璃去磷硅玻璃目的：擴(kuò)散工藝會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）。它會阻止光吸收，同時又是絕緣的。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為氫氟酸能與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：