毕业设计（论文）开题报告-太阳能电池片制造工艺及铝背场钝化工艺的研究.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料科学与工程学院 2010年 3月 6日课题名称 太阳能电池片制造工艺及铝被场钝化工艺的研究学生姓名谭新来专业班级非金材061课题类型论文指导教师谢贤清/李谦职称博士、高级经理/副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义 太阳能能发电又称光伏发电，它是一种利用光伏效应将太阳辐射能直接转化为电能的新型发电技术，其特点是资源无限、清洁安全、长寿命等优点。因此被普遍认为是最有发展前途的可再生能源。在现有的光伏发电系统中晶体硅太阳电池（包括单晶硅、多晶硅、片硅、带硅等太阳能电池）始终是商品化太阳能电池的主流产品，占据着超过90%以上的市场份额。因此太阳能电池片的制造处于硅片制造和电池组装之间的中间环节，是整个光伏发电系统过程中一不可缺少的过程。目前，太阳电池市场上主流产品仍然是常规丝网印刷单p-n结晶体硅太阳电池，其基本工艺过程如下1)在p型晶体硅衬底上除去表面损伤层、表面织构化。2）以pocl3液态源扩散制p-n结。3）等离子刻蚀去除边缘p-n结。4）在氢氟酸溶液中去除磷硅玻璃。5）pecvd镀氮化硅减反膜。6)丝网印刷ag-al被电极并烘干。7）丝网印刷al被场并烘干。8)丝网印刷ag电极并烧结。9）电池的检测分类包装。论文将通过对每个工艺过程关键部分的和每个工艺中常见问题和检测仪器、方法作简单的介绍以使更多的人了解电池片的生产的过程，并在此基础上更进一步的了解和探究生产中的关键工艺，来提高电池片的效率并降低成本。随着硅片的厚度逐渐减薄，当少数载流子的扩散长度大于硅片厚度时，电池片上下表面的复合速率的影响就显的非常重要，改善表面钝化的质量、降低表面复合速率已成为提高电池效率的主要手段之一。铝被场能够有效的降低电池背表面复合速率，提高转换效率，同时这也是商品化晶体硅太阳电池普遍采用的背表面钝化结构。铝背场（al-bsf）可以通过蒸镀、溅射、和丝网印刷来完成。铝浆包含铝颗粒、玻璃粉、有机结合剂、和溶剂。烧结时，硅片被加热至高于硅铝共晶温度，铝开始逐渐融化，随着温度不断上升，硅在熔融铝中的溶解度不断增大，越来越多的硅溶解在液态铝中，冷却时，硅在熔融铝中的溶解度降低，逐渐析出再结晶，在硅片表面形成一层富含铝的硅，这就是铝背场（bsf）；（bsf）中铝的浓度为1-31018 cm3，而在大部分p型硅中，硼的浓度一般小于21016cm3，因此在背表面形成pp+的高低结阻止少数载流子在背表面的复合。所以吧、铝背场是利用场钝化的原理来完成背表面的钝化。铝背场是晶体硅现代太阳能电池普遍采用的，典型的背表面钝化结构，经过多年的发展，铝背场的生产工艺已趋向成熟、稳定，对铝背场的各项研究也日益深化，这些都决定了在今后的一段时间内铝背场将广泛的用于硅太阳电池生产。然而，随着工艺的不断发展，更薄的太阳能电池片即将出现，这对铝背场钝化提出了更高的要求，进一步研究铝背场是高效太阳电池研究和生产中一个不可忽视的重要环节。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述太阳能电池片的钝化主要有体钝化和表面钝化，铝背场属于表面钝化的一种，其次还有氮化硅薄膜的钝化，铝背场作为钝化作用其机理和相关的设备都相当成熟，铝背场因其具有较好的钝化效果和低廉的成本，现已被广泛的应用。对于铝背场的研究, dela lamo ,am ic 等人都做过相关的研究, 他们各自主要是从铝的烧结温度与铝沉积在硅片上的厚度对太阳电池的影响来进行比较的, 实验表明, 在一定的温度与一定的沉积厚度范围内, 这两种因素对太阳电池的输出特性没有太大的影响。澳大利亚新南威尔士大学s.r.wenham,m.a.green,m.e.watt,r.corkish,等人也对铝钝化效果的研究。国内一些机构和企业也作了很多这样的研究，如中南大学，云南师范大学太阳能研究所 ，尚德太阳能电力公司，也取得了一些成果，但铝背场同样还是有些技术壁垒没有被攻克，如钝化效果不强，电池片翘曲等缺陷，因此对铝背场方面的研究还是必需的。3. 课题设计（或研究）的内容 1.掌握太阳能电池片生产整个工艺流程和注意事项。 2.掌握铝背场的作用和原理并确定最优的烧结工艺和铝浆的类型。 3. 用扫描电镜，wt2000少子寿命测试仪，红外热成像系统等手段分析各种工艺措施对显微组织的影响，从理论上研究性能和微观组织的关系并能处理在烧结过程中出现的异常。4. 设计（或研究）方法实验采用公司生以物理提纯发制备的来自同一硅棒相邻区域的p型100直拉125*125mm单晶硅片，分四组前两组采用不同的浆料在相同的烧结温度下进行烧结，后两组采用相同的浆料和印刷工艺在不同的烧结工艺下烧结，最后采用少子测试仪和beger太阳能检测系统对硅片进行效率和电性能的测试。 5. 实施计划1-2周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计3-7