单晶硅太阳电池制备与环境保护

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1、单晶硅太阳电池制备与环境保护单晶硅太阳电池制备与环境保护　　1太阳能晶硅电池　　在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅发挥着巨大的作用。虽然从目前来讲，要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。　　1.1单晶硅（Monocrystallinesilicon）。可以用于二极管级、整流器件级、电路级以及太阳能电池级单晶产品的生产和深加工制造，其后续产品集成电路和半导体分离器件已广泛应用于各个领域，在军事电子设备中也占有重要地位。随着今天光伏技术和微半导体逆变器技术飞速发展，太阳能电池用硅单晶生产可直接将太阳能转化为光能，实现绿色能源革命

2、。现在，太阳能光伏发电站外有成熟的理论阶段，逐步过渡道实际应用阶段，单晶硅太阳能的使用将蔓延到整个世界，市场需求是不言而喻的。　　单晶硅产品包括φ3----φ6单晶硅圆形棒、片及方形棒、片，适合各种半导体、电子类产品的生产需要，其产品质量经过当前世界上最先进的检测仪器进行检验，达到世界先进水平。　　用途是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。单晶硅产品不仅是光电子及信息产业的基础材料也是太阳能板及光伏电池的核心材料，被广泛的应用于计算机芯片（IC）、能源、航天、电子、微电子等各个领域，因此有着非常广泛的产业前景。　　1.2多

3、晶硅（polycrystallinesilicon）。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为微电子大厦的基石。　　多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。　　用途：电子工业中广泛用于制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等的基础材料。由干燥硅粉与干本文由.L.收集整理燥氯化氢气体在一定条件下氯

4、化，再经冷凝、精馏、还原而得。　　2单晶硅太阳电池制备方法　　先将高纯度的硅加热至1500摄氏度，生成大型结晶单晶硅。然后将其切成厚为300500微米的薄片，利用气体扩散法加不纯物形成PN结。最后形成电极以及防止光线反射的反射防止膜。制造流程如图1所示。　　图1单晶硅太阳电池制备制备流程　　2.1硅片切割，材料准备。硅材料工业利用硅电池，一般采用太阳能级单晶硅棒的坩埚提拉法，原来的形状是圆柱形的，然后切成方形晶片（或多晶硅，硅的正方形的边长）一般是10～15cm，约200～350um厚度约1欧姆的电阻，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。　　2.2去除损伤层。硅在切割过

5、程中的表面大量的缺陷，将有两个问题，第一，表面质量差，其次除了这些表面缺陷在电池生产过程中增加破碎度。因此对切割损伤层去除处理，一般采用碱或酸腐蚀的腐蚀，腐蚀的厚度约10um。　　2.3制绒。制绒，是通过酸或碱腐蚀处理硅晶片的原材料相对光滑表面凹凸不平，粗糙，形成漫反射，减少直接到硅片表面的太阳能的能量损失。它通常用于NaOH和乙醇单晶硅腐蚀的方法，利用硅的各向异性蚀刻，表面上形成无数的金字塔结构，约80摄氏度的温度，浓度约1～2%，腐蚀时间约15分钟。　　2.4扩散制结。扩散形成PN结。常用的n型掺杂磷。由于固体扩散需要较高的温度，因此在硅晶片表面清洁的扩散是非常重要的，因为硅

6、晶片在毛后要进行清洗，也就是使用酸中和碱渣和硅表面的金属杂质。　　2.5边缘刻蚀、清洗。在单晶硅的外周表面的扩散过程，也形成了扩散层。周围的扩散层的底部电极形成使电池短路环，它必须被删除。对任何小的局部短路外围会引起电池的并联电阻下降，以及报废。目前，工业化生产使用离子体干法刻蚀，对放电辉光硅作用周期氟氧扩散层去除。后清洗的目的是去除的过程中形成的磷硅玻璃扩散。　　2.6沉积减反射层。沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN，由于PECVD淀积SiN时，不光是生长SiN作为减反射膜，同时生成了大量的原子氢，这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体

7、钝化的双重作用，可用于大批量生产。　　2.7丝网印刷上下电极。电极的制备是一个非常重要的太阳能电池的制备过程中的步骤，它不仅决定发射体的结构，也决定了电池的串联电阻和细胞表面覆盖有金属面积。最早的，真空蒸发或化学镀技术，现已广泛应用于丝网印刷，印刷机专用和模板将粘贴铝浆（银铝浆）印上的太阳能电池的背面，形成正、负电极。　　2.8共烧形成金属接触。体硅太阳能电池通过三印刷金属浆料，传统工艺形成的两个金属电极烧结性能良好的欧姆接触，共烧过程只需一次烧结，在下电极上形成欧姆接触。在太阳