光伏材料知识点

1.晶体分类：离子晶体，共价晶体，分子晶体，金属晶体。

2.共价键特点：饱和性和方向性。

3.硅属于间接能隙半导体。

4.半导体分为本证半导体和杂质半导体，杂质填充方式有间隙和替位。

5.P-N 结正反向接法（辨别即可）

6.晶向：晶列取向，通常用晶向指数来描

述。晶胞中任取一格点作为原点，则任一

格点位矢R=ma+nb+pc ，那么该晶

列晶向指数可表示为[m n p]。

7.晶面：晶体中的原子可以看成是分布在一系列平行而等距的平面。平行的晶面组成晶面族 密勒指数来描述晶面的方向。任选一格点为原点，以晶胞基矢a,b,c 为坐标轴，晶面在坐标轴上截距r,s,t 的倒数比即为密勒指数，表示为（hkl ）。

8.峰瓦数：比如，一个1m2、转换效率为18%的太阳电池，在赤道附近它的输出功率为180Wp （1000W/m2×1m2×18%）

9.太阳级多晶硅原料制备流程：冶金级多晶硅制造，SiHCl3制造与纯化，SiHCl3氢气还原。

10.直拉（CZ ）法单晶硅制造流程 ：加料、熔化；熔接；缩颈生长；放肩生长；等晶生长；收尾生长。

11.直拉（CZ ）法单晶硅制造中碳，氧杂质分布情况：K<1,意味着杂质在晶体中的浓度始终小于在熔体中的浓度，也就导致随着晶体生长杂质含量越来越多。例如：碳杂质K=0.07 K>1,意味着杂质在晶体中的浓度始终大于在熔体中的浓度，也就导致随着晶体生长杂质含量越来越少。例如：氧杂质K=1.27 (换言之，就是氧杂质头部多尾部少，碳杂质头部少尾部多。)

12.磷硅玻璃成份：52O P ，2SiO

13.表面制绒：硅材料制绒方法可分为干法和湿法。干法有机械刻槽，反应离子刻蚀，光刻等。湿法是传统的刻蚀方法，又被称为化学腐蚀法。1)单晶硅碱制绒(碱制绒腐蚀液:NaOH 和IPA NaOH ，IPA ，NaSiO3 NaOH ，乙醇)2)多晶硅酸制绒(酸制绒腐蚀液：HNO3，HF ，HNO3作为氧化剂，HF 是络合剂)

14.减反射膜：减反射膜光学厚度为1/4入射光波长，折射率为外界介质与硅片折射率乘积的平方根。减反射膜材料的选择标准：减反射膜厚度及折射率是减反射膜制备的两个重要参数，除此之外，还需要考虑其他一些问题 ：减反射膜对光的吸收要小；物理化学稳定性；制备工艺难易及成本。

15.电池片丝网印刷的三步骤:背电极印刷及烘干（浆料：Ag /Al 浆 ）；背电场印刷及烘干（ 浆料：Al 浆）；正面电极印刷及烘干（浆料：Ag 浆）。

1.什么叫太阳能电池，优缺点？

优点：普遍，安全，资源丰富，无污染。

缺点：1）太阳能受气候、天气、昼夜甚至时间的影响较大。在太阳能资源贫乏地区不易推广太阳能利用。2）太阳能发电为直流电，在转变交流电时候会产生能量损失，而且要增加其他配套装置。这些因素都导致太阳能发电成本增加。3）由于太阳电池发电密度低，如果想产生相当量的能量必须要大面积安装。安装位置的选择以及视觉冲击都是一个需解决的问题。

2.太阳电池表征参数

短路电流：通过导线把电池的阴阳极直接相连，此时流过导线的电流即为短路电流，用ISC 表示。

开路电压：太阳电池阴阳极两端无导线相连，光生载流子只能聚集在P-N结两端产生光生电动势，这时在电池两端测量所得电势差即为开路电压，用VOC表示

最大输出功率：Pm=Vm×Im

填充因子：衡量太阳电池整体性能的一个重要参数，代表太阳电池在最佳负载时能输出的最大功率的特性。

转换效率：

3.单晶硅，多晶硅优缺点？

单晶硅电池优缺点：优点：结晶完整，自由电子与空穴在内部移动不受限制，产生电子空穴复合几率低，太阳电池效率高。缺点：将晶棒切割成晶柱的过程中，浪费一半的材料，成本高，价格昂贵。

多晶硅电池优缺点：优点：通过较快速的方式让硅结晶，提升产出；减少切片时造成的浪费，生产成本大大降低。缺点：由于多晶在结晶时速度较快，硅原子没有足够的时间形成单一晶格而形成许多颗粒，颗粒与颗粒间存在结晶边界，此结晶边界存在许多悬浮键，阻止自由电子移动或捕捉自己电子造成电流下降，效率因而降低。此外结晶边界也聚集许多杂质，也使自由电子不易移动。不完整的使硅原子与硅原子间的键结情况较差，容易因紫外线破坏化学键而产生悬浮键，随时间增加，悬浮键的数量会增加，造成光电转换效率逐渐衰退。

4.晶体结构？（这个不确定，参考）

晶体长程有序性，非晶体短程有序性。

晶体结构：晶体中原子(离子或分子)规则排列的方式。单晶体、多晶体及准晶体。

单晶体：整块晶体内原子排列规律完全一致的晶体；多晶体则是由许多取向不同的单晶体无规则的堆积而成；而准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体，具有完全有序的结构，但不具有晶体平移周期性。

晶体特征表现为：有固定的几何外形，有固定的熔点，具有各向异性的性能。

5.太阳能电池工作原理

光电效应指光照射到金属材料表面，金属内的自

由电子吸收了光子的能量，脱离金属束缚，成为真空

中自由电子。脱离金属束缚的自由电子在外加电压的

作用下移动到金属阳极，形成光电流。

光伏效应是指光照射到半导体P-N结上产生可输出功率的电势差的现象。过程包括：电子吸收光子能量产生电子空穴对，内建电场作用下电子空穴对分离，电子空穴相向运动到端电极输送到负载。光电流：漂移电流，扩散电流。

太阳光照射到太阳电池表面时，光子透过抗反射膜，然后照射到N型硅表面，导带电子吸收光子能量跃迁成为自由电子。用导线将电池片正负极通过负载相连接，此时就会有光电流流过负载。

6.电池片制备流程：

1)基材选择：基体材料:为单晶硅片或多晶硅片，基板一般是使用掺杂后的掺杂半导体。

2)制绒：是指通过某种技术方法在电池表面制作出凸凹不平的形状，以达到太阳光线在表面的多次反射（至少两次），增强晶体硅表面的对光的吸收的技术。制绒增强了入射太阳光的利用率，提高了太阳电池的转化效率。

制绒方法可分为干法和湿法，干法有机械刻槽，反应离子刻蚀，光刻等。湿法包括碱制绒，酸制绒。

3）扩散制P-N结：扩散可以分为两类：1）恒定表面源扩散，2）限定表面源扩散。

4）减反射膜制备

5）丝网印刷：三步骤为背电极印刷及烘干；背电场印刷及烘干；正面电极印刷及烘干。6）电池片组装。

7.改良西门子法与西门子法异同及优缺点？

改良西门子法采用闭环生产、尾气回收循环利用、SiCl4氢化工艺。

西门子方法中反应排出H2和SiHCl3被回收利用，而SiCl4和HCl水溶液直接对外出售。第二代西门子生产流程将SiCl4实现了循环回收利用，通过与冶金级硅反应生成SiHCl3。改良西门子法利用活性炭吸附或者冷SiCl4溶解HCl法回收得到干燥HCl，因此，该HCl 可以通过直接应用到SiHCl3的合成中。

优点：（1）工艺成熟，经验丰富，产品质量高。（2）节能（3）降低物耗（4）减少污染。缺点：工艺流程长、投资大、技术要求严格、SiHCl3转化率低。