1[1].晶体硅太阳电池的基本原理和制造工艺流程
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺
晶体硅太阳能电池原理与制造工艺晶体硅太阳能电池原理与制造工艺1.硅太阳能电池丄作原理与结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应一般的半导体主要结构如图1-1:图1-1 半导体主要结构正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子当硅晶体中掺入其他的杂质如硼、磷等当掺入硼时硅晶体中就会存在着一个空穴它的形成可以参照图1-2o图1-2 P型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的硼原子因为硼原子周围只有3个电子所以就会产生如图1-2所示的蓝色的空穴这个空穴因为没有电子而变得很不稳定容易吸收电子而中和形成Ppositive型半导体。
同样掺入磷原子以后因为磷原子有五个电子所以就会有一个电子变得非常活跃形成Nnegative型半导体。
黄色的为磷原子核红色的为多余的电子。
如图1-3所示。
图1-3 '型半导体正电荷表示硅原子负电荷表示圉绕在硅原子旁边的四个电子黃色表示掺入的磷原子当P型和'型半导体结合在一起时在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层界面的P型一侧带负电'型一侧带正电。
这是由于P型半导体多空穴X型半导体多自由电子出现了浓度差。
N区的电子会扩散到PP的“内电场”从而阻止扩区P区的空穴会扩散到N区一旦扩散就形成了一个由N指向散进行如图1-4所示。
达到平衡后就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差这就是P\结。
图1-4内电场的形成当晶片受光后PN结中N型半导体的空穴往P 型区移动而P型区中的电子往X型区移动从而形成从X型区到P型区的电流。
然后在P\结中形成电势差这就形成了电源。
如图1-5所示图1 -5硅太阳电池结构示意图由于半导体结后如果在半导体中流动电阻非常大损耗也就非常不是电的良导体电子在通过pn大。
但如果在上层全部涂上金属阳光就不能通过电流就不能产生因此一般用金属网格覆盖p-n结如图1-6梳状电极以增加入射光的面积。
图1-6梳状电极及SiO2保护膜另外硅表面非常光亮会反射掉大量的太阳光不能被电池利用。
晶硅太阳能电池制造工艺-工艺流程以及工序简介
2）、工序简介
目前硅太阳能电池制造工序主要有：
制绒清洗工序 扩散工序 PECVD工序 丝网印刷工序 烧结工序 Laser刻蚀工序 测试分选工序
1. 制绒清洗工序
(a).单晶制绒---捷佳创
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧 化层。
（2）为了提高单晶硅太阳能电池的光电转 换效率,根据单晶硅的各向异性的特性， 利用碱(KOH)与醇(IPA)的混合溶液在单 晶硅表面形成类似“金字塔”状的绒面, 有效增强硅片对入射太阳光的吸收,从而 提高光生电流密度。
1）、硅太阳能电池的制造工艺流程：
清洗制绒
扩散
周边刻蚀
印刷电极PECVD去磷玻璃烧结分选测试
检验入库
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
11.激光 10.烧 结 9.丝网印刷正电极 8.烘 干
2.高温扩散（液态扩散） 3.去磷硅玻璃（去PSG） 4.沉积减反射膜（PECVD）
5.丝网印刷背电极 6.烘 干
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
2. 扩散（POCl3液态扩散）
(b). 多晶制绒---RENA InTex
3Si 2HNO3 18HF 3H2SiF6 0.45NO 1.35NO2 0.1N2O 4.25H2 2.75H2O
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损 伤层和氧化层。
（2）有效增加硅片对入射太阳光 的吸收,从而提高光生电流密度，提高 单晶硅太阳能电池的光电转换效率。
晶体硅太阳电池制造工艺原理
晶体硅太阳电池制造工艺原理晶体硅太阳电池的制造过程可谓是一场奇妙的科学之旅，真是让人眼花缭乱。
想象一下，阳光洒在大地上，能量在悄悄地流动。
我们要把这些阳光转化为电力，让我们的生活变得更加美好。
听起来是不是很神奇？晶体硅太阳电池就是这个过程的主角，仿佛是一个超级英雄，默默无闻却改变着世界。
今天就来聊聊这个小小电池的制造工艺，轻松有趣，不那么严肃。
咱们得从原料说起。
晶体硅，顾名思义，就是硅材料。
你可能会问，硅是什么？硅就是你手机里、电脑里那种闪闪发光的半导体材料。
它的来源可不少，地壳中硅的含量可是相当丰富，真的是取之不尽，用之不竭。
听起来好像很简单，但制作晶体硅可不是件容易事。
需要把原材料经过高温加热、熔炼，变成高纯度的硅。
这就像你在厨房做菜，火候掌握得当，才能做出一道美味的菜肴。
咱们要把这些高纯度的硅变成晶体。
通常有两种方法，分别是“Czochralski法”和“区熔法”。
这两个名字听起来高大上，其实也就是把硅加热到液态，然后慢慢冷却，让它自己结晶。
这个过程简直像是在看一场魔术表演，硅在温度的变化中，一点一点地形成晶体结构，犹如冰雪在阳光下融化成水，再慢慢结成冰。
晶体的质量和纯度直接关系到电池的效率，所以这个环节马虎不得。
晶体硅被切割成小小的硅片。
想象一下，厚厚的硅锭被切割得像切蛋糕一样，一片一片的，切得整整齐齐。
每一片都像是小小的太阳能接收器，准备好迎接阳光的洗礼。
切割后，硅片会被放入一个特殊的清洗池，彻底洗净，确保没有任何杂质。
这就像你在出门前认真打理自己的形象，确保看起来光鲜亮丽。
之后，硅片要经过一系列的掺杂工艺，这就像是在给电池“调味”。
掺杂就是在硅中加入一些其他的元素，像磷和硼，来改变它的电导性能。
这一步非常重要，因为晶体硅的电池能否高效工作，全靠这一招。
这种“调味”让硅片的电流变得更加流畅，简直就像是给水管疏通，让水流得更顺畅。
硅片就要涂上薄薄的一层抗反射膜，防止阳光反射出去。
听起来简单，但这可是个技术活，涂得太厚了反而不好，太薄了又不够用。
太阳能电池板的制造工艺流程
太阳能电池板的制造工艺流程1. 硅片准备在太阳能电池板的制造过程中，首先需要准备硅片。
硅片是太阳能电池板的核心材料，通常由高纯度晶体硅材料制成。
在准备过程中，首先需要将硅原料净化，去除杂质，然后将硅原料熔化，形成硅锭。
接下来，硅锭通过切割技术被切割成薄片，形成硅片。
2. 涂层制备在制备过程中，硅片需要经过一系列的涂层处理。
首先，硅片会被清洗和去除表面杂质。
之后，硅片会被涂覆一层反射层，以提高太阳能的光吸收效果。
接着，通过化学方法涂覆一层抗反射膜，以减少反射损失。
最后，硅片会被覆盖一层保护层，防止受到外部环境的侵害。
3. 电池片制备接下来是电池片的制备过程。
首先，通过光刻技术在硅片上制造暗电极和光电极。
然后，通过扩散技术将硅片暗电极中注入杂质，形成PN结。
随后，通过金属化技术在光电极和暗电极上涂覆金属电极，以便于电流的收集和传输。
最后，通过退火技术将电池片进行烧结，以提高电池片的效率和稳定性。
4. 模组组装在模组组装阶段，电池片会被加工成规定大小，并且被安装在透明玻璃上。
透明玻璃起到保护和支撑电池片的作用。
同时，模组中还要安装背面板、接线盒、连接器等组件，以便将太阳能电池板与外部电源连接。
最后，根据需要，在模组表面覆盖一层防紫外线和耐候性的材料，以提高太阳能电池板的使用寿命和效果。
5. 质量检测最后一个工艺是质量检测。
在太阳能电池板的制造过程中，需要对整个制造过程进行严格的检测和测试，以确保太阳能电池板的质量和性能符合要求。
主要包括外观检查、电性能检测、环境适应性测试等。
只有通过了所有的质量检测，太阳能电池板才能出厂销售。
以上就是太阳能电池板的制造工艺流程。
通过以上工艺流程的操作和控制，可以生产出高质量、高效率的太阳能电池板，促进太阳能产业的可持续发展。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程一、硅材料的准备首先，需要获取高纯度的硅材料作为太阳能电池的基础材料。
常用的硅材料有硅硷、多晶硅和单晶硅。
这些材料一般通过熔炼、洗涤和纯化等工艺步骤进行准备，以确保材料的纯度和质量符合要求。
二、硅片的制备在准备好的硅材料中，首先需要将硅材料熔化并形成硅棒。
硅棒可以采用单晶硅棒或多晶硅棒，通过将硅材料放入熔炉中进行熔化并慢慢降温，以获得纯度高的硅棒。
接下来，通过使用切割机将硅棒切割成很薄的硅片。
这些硅片称为硅片，硅片的厚度通常为几十微米到几百微米。
三、电池片的制备在硅片制备好后，需要对硅片进行一系列的加工工艺，以形成能够转化太阳能的电池片。
首先，通过在硅片表面涂上磷化剂，然后将硅片放入磷化炉中进行磷化反应，使硅片表面形成一层钙钛矿薄膜。
这一步骤的目的是增加太阳能的吸收能力。
接着，需要在硅片上涂覆一层导电膜。
最常用的导电膜是铝或铝合金，在硅片表面蒸镀一层铝膜。
该层铝膜将形成电场，使得硅片的上下两面形成正负两极。
最后，通过将硅片放入扫描激光器中进行图案化处理，将电池片分成多个小的电池单元，形成电池片。
四、组装在制造完电池片后，还需要将电池片组装成最终的太阳能电池模块。
电池片通过焊接或粘贴在玻璃基板上，并加上前电极和后电极，形成电池模块。
同时，还需将电池模块封装起来，以保护电池片并增加光的吸收。
最后，经过严格的测试和质量检查，太阳能电池模块将会被装配成太阳能电池板，并投入市场使用。
总结起来，晶体硅太阳能电池的制造工艺流程主要包括硅材料的准备、硅片的制备、电池片的制备和组装。
这些步骤涉及到多种物理、化学和加工工艺，需要高技术水平和严格的质量控制。
不断的研发和创新使得晶体硅太阳能电池在效率和可靠性方面得到了不断的提升。
晶硅太阳能电池制造工艺流程及工序简介
ser刻蚀工序
❖ Laser刻蚀的目ห้องสมุดไป่ตู้、作用： 用激光切出绝缘沟道，可以使电池短路，减少电流泄漏。
硅片经Laser刻蚀后的示意图
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7. 测试分选工序
❖ 主要是测量电池片的短路电流（JSC）、开路电压（VOC）、 填充因子（FF），经计算得出电池的光电转换效率（η） 。
❖ 根据电池的光电转换效率（η）对电池片进行分类。
2PO 5Si 5SiO 4P
25
2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
13
2. 扩散（POCl3液态扩散）
❖ 扩散的目的：制造太阳能电池的PN结。
❖ PN结是太阳能电池的“心脏” 。 ❖ 制造PN结，实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个
区域中占优势（P型），而使施主杂质在半导体内的另外一个区域 中占优势（N型），这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型 和N型半导体的接触。
2
单晶硅太阳电池
3
多晶硅太阳电池
4
非晶硅太阳电池
5
2. 硅太阳电池的制造工艺流程
❖ 下面我们就硅太阳电池的制造工艺流程以及各工序进行简 单的介绍。
❖ 晶体硅太阳能电池制造的常规工艺流程主要包括：硅片清 洗、绒面制备、扩散制结、（等离子周边刻蚀）、去 PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 减反射膜制备、电极(背面电极、 铝背场和正电极) 印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。 同时,在各工序之间还有检测项目,主要有抽样检测制绒效果、 抽样 测方块电阻、抽样测氮化硅减反射膜厚度和折射率等 项目。
晶体硅太阳电池生产工艺流程
晶体硅太阳电池生产工艺流程1、工业硅冶炼：石英（硅石）的主要成分是二氧化硅，工业上制取单质硅采用碳还原法。
原理是SiO2+2C=2CO↑+Si2、硅的提纯：改良西门子法是用氯和氢合成氯化氢（或外购氯化氢），氯化氢和工业硅粉在一定的温度下合成三氯氢硅，然后对三氯氢硅进行分离精馏提纯，提纯后的三氯氢硅在氢还原炉内进行CVD反应生产高纯多晶硅。
国内外现有的多晶硅厂绝大部分采用此法生产电子级与太阳能级多晶硅。
（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，其化学反应SiO2+2C=2CO↑+Si （2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。
把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。
其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑，反应温度为300度，该反应是放热的。
同时形成气态混合物(Н2，НС1，SiНС13，SiC14，Si)。
（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分离：过滤硅粉，冷凝SiНС13，SiC14，而气态Н2，НС1返回到反应中或排放到大气中。
然后分离冷凝物SiНС13，SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏）。
（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。
其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。
3、多晶硅铸锭与直拉单晶参观内容。
4、制硅片参观内容。
三氯氢硅氢还原工序详解：经氯硅烷分离提纯工序精制的三氯氢硅，送入本工序的三氯氢硅汽化器，被热水加热汽化；从还原尾气干法分离工序返回的循环氢气流经氢气缓冲罐后，也通入汽化器内，与三氯氢硅蒸汽形成一定比例的混合气体。
从三氯氢硅汽化器来的三氯氢硅与氢气的混合气体，送入还原炉内。
在还原炉内通电的炽热硅芯/硅棒的表面，三氯氢硅发生氢还原反应，生成硅沉积下来，使硅芯/硅棒的直径逐渐变大，直至达到规定的尺寸。
氢还原反应同时生成二氯二氢硅、四氯化硅、氯化氢和氢气，与未反应的三氯氢硅和氢气一起送出还原炉，经还原尾气冷却器用循环冷却水冷却后，直接送往还原尾气干法分离工序。
晶体硅太阳电池生产工艺技术
晶体硅太阳电池生产工艺技术引言随着可再生能源技术的不断发展，太阳能作为一种清洁、可再生的能源正受到越来越多的关注。
而作为太阳能发电的核心部件之一，太阳电池在太阳能发电系统中起着至关重要的作用。
晶体硅太阳电池是目前市场上使用最为广泛的太阳能电池之一，它具有高效率、稳定性好、使用寿命长等优点，因此受到了市场的青睐。
本文将重点介绍晶体硅太阳电池的生产工艺技术，包括硅棒生产、硅片加工、电池片制备、组件加工等环节，旨在全面介绍晶体硅太阳电池的制备工艺流程和技术要点，为相关研究和生产工作提供参考。
一、硅棒生产工艺技术硅棒是太阳电池的原材料之一，它的质量和性能直接影响到最终电池的性能和成本。
硅棒的生产通常包括：硅石冶炼、硅棒拉拔、硅锭锯切等步骤。
1. 硅石冶炼硅棒的主要原料是硅石，硅石冶炼是生产硅棒的第一步。
硅石冶炼一般采用电弧炉或炉冶炼的方法，将硅石进行冶炼，获得高纯度的硅锭作为下一步的原料。
冶炼过程中需要控制温度、保证原料的质量和纯度，以确保获得高质量的硅锭。
2. 硅锭拉拔硅锭拉拔是指将冶炼获得的硅锭通过拉拔机拉拔成长条状的硅棒，以便后续的硅片加工。
拉拔过程需要控制温度、拉速等参数，以获得均匀的直径和优质的硅棒。
3. 硅锭锯切经过拉拔的硅锭需要进行锯切，将其切割成合适尺寸的硅片用于后续加工。
为了减少硅片表面的损伤和提高利用率，硅锭锯切需要采用高精度的锯切工艺和设备。
二、硅片加工工艺技术硅片是太阳电池的关键组件之一，其加工工艺直接影响到电池的性能和成本。
硅片的加工包括：清洗、切割、表面处理等步骤。
1. 清洗在硅片加工过程中，清洗是非常重要的一步，它可以去除硅片表面的杂质和污染物，以保证后续加工工艺的顺利进行。
清洗工艺需要注意使用合适的清洗液，控制清洗时间和温度，以获得干净的硅片表面。
经过清洗的硅片需要进行切割，将其切割成适当尺寸的硅片用于后续的电池片制备。
切割需要采用高精度的切割设备和工艺，确保切割出的硅片尺寸精确，表面光洁。
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（1） AM1.5情形的总入射功率为844 W/m2。
图5. 与太阳光谱相关的四条曲线（引自Thekaekara 的参考文献[5]）
（26） 光电转换效率定义为
（27） 式中Pin为输入太阳电池的光功率。要获得最高的转换效率，应 使FF、Isc和Voc都最大。提高FF和Voc的途径是减小复合电流；改善电极 欧姆接触，减小串联电阻Rse；提高并联电阻，减小旁路漏电流。提高Isc 的途径是提高太阳电池对阳光的吸收效率，提高非平衡少数载流子寿 命，减小复合电流损失。
2.2.1 太阳辐射3[3]
太阳发出的辐射能来自核聚变反应。每秒钟约有6×1011kg的H2转变 为He，净质量损失约为4×103kg，这一质量损失通过爱因斯坦关系 （E=mc2）转变为4×1012J的能量。此能量主要作为从紫外到红外和无线 电频段（0.2至3μm）的电磁辐射发射出去。太阳的总质量目前约为 2×1030kg，估计有近乎恒定辐射能输出的相当稳定的寿命要超过100亿
当光子能量增加到2.5eV 以上，正面区域的载流子产生占优势，超出 3.5eV时，变得大于106cm-1，光谱响应完全来自正面区域，因为假设Sp 很高，在正面区域的表面复合导致与理想光谱响应的很大偏离。当并且
时，光谱响应趋近于渐近值（即从方程（12）正面光电流得到的值）： （20）
表面复合速度Sp在光子能量高时对光谱响应尤有显著的影响，对于与图 9.(a)有同样参数（只是Sp从102变化到106cm/s）的器件，表面复合速度 效应示于图9.(b)。随着Sp的增加，光谱响应剧烈下降。方程（20）还表 明，当Sp给定时，可通过增加扩散长度Lp来改善光谱响应。一般来说， 为了增加有用波段的SR值，应同时增加Lp和Ln并同时降低Sp和Sn。
都是均匀的，在给定波长下，这一光电流就可以从电池的正面被收集
到。
为了求得从电池底面收集到的电子光电流，要采用方程式（2）、
（3）、（5），其边界条件为：
在处
（13）
在处
（14）
式中，W为耗尽层宽度，H为整个电池的宽度。
方程（13）说明，在耗尽层边缘，过剩少数载流子密度接近于零，
而方程（14）说明，背表面复合在欧姆接触处发生。
年。 在日—地平均距离的自由空间内的同样辐射强度定义为太阳常数，
其值4[4]5[5]为1353W/m2。当阳光到达地表时，大气层要使阳光减弱，主 要原因是在红外波段的水汽吸收，紫外波段的臭氧层吸收，以及受飞尘 和悬浮微粒的散射。大气层对地表处接收到的阳光的影响程度定义 为“大气质量”。太阳与天顶夹角的正割（secθ）称为大气质量，用以度 量大气层路程与太阳正当顶时最短路程的相对值。
（7）
此方程的一般解为
（8）
式中，，为扩散长度。
有两个边界条件。在表面，有复合速度为的表面复合：
（9）
在耗尽层边缘，因受耗尽区电场的作用，过剩载流子密度很低：
在处
（10）
在方程（8）中代入这些边界条件，得到空穴密度为
Байду номын сангаас
（11）
最终得到耗尽区边缘的空穴光电流密度为
（12）
假定该p-n结太阳电池的正面区域在寿命、迁移率和掺杂浓度等方面
第一章 晶体硅太阳电池的基本原理和制造工艺流
程
晶体硅太阳电池已经成为当今光伏工业的主流，随着单晶硅、多晶 硅太阳电池工厂的新近投资，这种作用还将持续下去1[1]。从1954年 Chapin，Fuller和Pearson研制成功硅PN结太阳电池以来，这一利用p-n 结光伏效应工作的器件经过半个世纪的改进和演变，发展成为具有多种 几何结构和相应的制造流程的一类太阳电池产品。到目前为止，尽管被 称为“第二代光伏器件”的薄膜太阳（CdTe、CIS、非晶硅、微晶硅、多 晶硅、硅-锗合金）电池也取得了进展，但在短期内仍然无法替代晶体 硅太阳电池。
surface)，背面接触电极太阳电池(Backside Contact Solar Cell)等等。这些 高效率晶体硅太阳电池，主要特点是充分考虑到引起光电转换效率损失 的因素，在器件结构上进行了仔细的设计。图2.、 图3.所示分别为PERT 太阳电池、 PERL太阳电池结构。
图3. PERL太阳电池结构 太阳电池结构
引用这些边界条件后，在均匀掺杂p型底面的电子分布为
（15） 在耗尽区边缘处被收集到的电子所产生的光电流为
（16） 式中为图8.(b)所示的p型底面中性区。 方程（16）是在假定底面区域在寿命、迁移率和掺杂浓度都是均匀分布 的情况下推导出来的。若这些量是距离的函数，就必须应用数值分析。 在耗尽区内也产生一些光电流。该区内的电场通常很高，光生载流子在 能够复合之前就受到加速而被扫出耗进区。单位带宽的光电流等于被吸
图9.(a) Si p-n结太阳电池经计算得到的内部光谱响应，图中示出了三个区域各自的贡献 （点划线是对于理想响应而言的）。（b）Si p-n结太阳电池当有不同的表面复合速度时 经计算得到的内部光谱响应（引自Hovel的参考文献[2]）
一旦得知光谱响应，从图5.所示的太阳光谱分布F（λ）得到的总光 电流密度为
伏研究中心Martin A. Green教授及其研究团组，在1980年代将实验室
高效晶体硅太阳电池技术低成本应用于商业生产的一个范例。这种太阳
电池的优点是正面兼有轻掺杂的受光区域和重掺杂的电极接触区域（激
光刻槽），因此，在改善金属—半导体接触电阻时，不必牺牲正面受光
区域的PN结光电特性，同时可以最大限度地减小电极的遮光面积。缺
图6. 在AM0和AM1.5状态的太阳光谱与光子能量的关系及相关半 导体材料的带隙、理论光电转换效率（引自Henry的参考文献[6]）
要进行太阳能发电，还必须了解在不同地点预计全年有多少太阳 能。
2.2.2 光谱响应[3]
当波长为λ的单色光入射到太阳电池正面时，光电流和光谱响应（在 各波长下每个入射光子所收集的载流子数）可推导如下。在距半导体表 面x处的电子—空穴对产生率示于图8.（a），表达式可以写成：
（21） 式中为对应于半导体带隙的最长波长。
为了得到最大的JL值，应使波段的R(λ)值增至最大。
2.2.3 I-V特性
晶体硅太阳电池的等效电路可以表示成图10.所示的形式。Rse表示来 自电极接触、基体材料等欧姆损耗的串联电阻，Rsh表示来自泄漏电流 的旁路电阻，RL表示负载电阻，ID表示二极管电流，IL表示光生电流。
图11. 实际测量的丝网印刷电极晶体硅太阳电池典型I—V曲线和P—V曲线。
3. 晶体硅太阳电池的制造工艺流程
印刷电极晶体硅太阳电池的制造工艺流程如图12.所示。大体上可 以划分为硅材料制造和硅晶体生长、硅片制造、太阳电池片制造、组件 封装等4部分。
图5.示出了与太阳光谱辐照度[5]（单位波长单位面积的功率）相关的 四条曲线。上部的曲线代表地球大气层以外的太阳光谱，是大气质量为 零的状态（AM0）。此状态可用5800K的黑体近似。AM0谱是与人造卫 星和宇宙飞船应用相关的光谱。AM1谱代表太阳位于天顶时地表的阳 光；入射功率约为925W/m2。AM2谱是对于θ=60而言的，其入射功率约 为691W/m2。
收的光子数。
（17） 于是，在给定波长下的总光电流为方程（15）、（16）、（17）之和：
（18） 对于从外部观察到的光谱响应，此光谱响应（SR）等于方程（18）除 以qF；对于内部光谱响应，光谱响应等于方程（18）除以qF（1 －R）。
（19） 对于能隙为Eg的半导体，理想的内部响应是一阶跃函数，在时等于零， 在时等于1（如图9.（a）的点划线所示）。对于Si n/p太阳电池，计算得 到的逼真的内部光谱响应示于图9.(a)，此光谱响应在高光子能量下大大 偏离理想化阶跃函数[2]。此图还示出了三个区域各自对光谱响应的贡 献。器件参数为ND=5×1019cm-3，NA=1.5×1016cm-3，τp=0.4μs， τn=10μs，xj=0.5μm，H=450μm，S（正面）=104cm/s和S（背面）=∞。当 光子能量低时，由于硅的吸收系数低，在底面区域产生大部分载流子，
图4.丝网印刷电极
目前商业化生产的大多数晶体硅太阳电池，采用1970年代开发出的
丝网印刷电极结构，见图4。这种结构的太阳电池具有制造过程简单，
设备产能较高的优点。缺点是采用丝网印刷的正面电极在解决金属—半
导体接触电阻和PN结的光电特性以及遮光问题之间不能令人满意。
激光刻槽埋栅电极太阳电池，见图5，是澳大利亚新南威尔士大学光
点是设备产能较低。
图3. 激光刻槽埋栅电极太阳电池结构 性发射极示意
图4. 丝网印刷选择
丝网印刷选择性发射极太阳电池，在器件结构上与激光刻槽埋栅电 极太阳电池相似，在制造工艺上更加简化，电极接触的“重”掺杂区和接 收光照的“轻”掺杂区使用丝网印刷磷浆在一次扩散步骤中形成，见图 4.。
2.硅PN结太阳电池的基本工作原理
关于太阳电池的基本特性，Hovel已作出了全面的论述2[2]。我们按 照太阳电池的器件结构、硅p-n结太阳电池的基本工作原理到一般的制 造工艺流程的顺序进行介绍。
1. 晶体硅太阳电池的器件结构
晶体硅太阳电池的基本结构见图1.，它由扩散法在表面形成的浅PN 结，正面欧姆接触栅格电极，覆盖于整个背面的欧姆接触电极以及正面 减反射膜构成。
图10. 晶体硅太阳电池的等效电路
根据等效电路，可以写出p—n结太阳电池的I—V特性方程如下： （22）
将p-n结二极管电流方程 （23）
代入方程（22）可以得到输出电流为： （24）
式中q为电子电量， k为波尔兹曼常数，T为绝对温度，n为二极管质 量因子。对于实际的太阳电池，二极管正向电流的数值由中性区的扩散 电流和耗尽区内的复合电流组成。