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多晶硅太阳能电池酸腐蚀制绒研究

作　者: 李世杰
导　师: 徐征
学　校: 北京交通大学
专　业: 光学工程
关键词: 多晶硅太阳电池酸腐蚀制绒添加剂网纹
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 413次
引　用: 2次
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内容摘要

多晶制绒的主要目的是为了制备绒面以降低反射率。目前主流的制备多晶硅绒面的技术有：机械刻槽、激光刻槽、反应离子刻蚀,酸腐蚀等。其中酸腐蚀法制备多晶硅绒面又因为其工艺成熟,价格低廉等优势成为了目前多晶硅太阳能电池行业制绒的主要方式。HF-HNO3-H2O体系是生产当中比较常见的酸腐蚀法制绒体系,国内外针对酸腐蚀制绒的研究很广泛,也是近年来太阳能电池制绒研究的热点之一。本论文在对国内外文献调研的基础上,对工业化生产当中的HF-HNO3-H2O的制绒体系中的影响因素进行了研究。首先,研究了工业化酸腐蚀制绒过程中的主要工艺参数：酸体积比例、酸浓度、反应温度、反应时间、搅拌速率等工艺参数对制绒效果的影响。设置多组不同的工艺参数值,通过对实验结果的对比,得出了各种工艺参数对制绒反应的影响变化趋势,在此基础上得出了在反应温度6℃、酸比例1：5.5等的工艺参数下,得到了量产反射率为25%-26%的多晶硅绒面。其次,研究了一种添加剂冰醋酸对HF-HNO3-H2O制绒体系的反应速率、制绒效果、电池片电性能的影响。通过多组实验数据的对比得出了HF酸与冰醋酸的体积比例为1：2的条件下,使得制绒后的硅片的反射率降低了2%。最后,针对酸腐蚀制绒过程中出现的“网纹”进行了系统的研究。研究了反应温度、酸体积比例、预溶硅的量对网纹形成的影响。最后得出了在反应温度为6℃、酸体积比例为1：5.5、预溶硅的浓度为1g/L的工艺参数条件下,网纹能够基本消除。酸腐蚀制绒是目前晶体硅太阳能行业中,普遍采用的制绒方式。工业化的酸腐蚀制绒生产与实验室的酸腐蚀有很大不同。因此,研究工业化生产当中酸腐蚀制绒的工艺参数对制绒效果的影响对指导实际的工业生产和解决工业生产当中与到的问题具有重要意义。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
序  8-12
1 引言  12-14
2 太阳能发电技术  14-22
  2.1 世界光伏发电技术  14-15
  2.2 我国光伏发电技术  15-22
    2.2.1 “光伏大国”  16-17
    2.2.2 “两头在外”  17-18
    2.2.3 “突围之路”  18-22
3 晶体硅太阳能电池  22-52
  3.1 晶体硅太阳能电池工作原理  22-30
    3.1.1 光生伏特效应  22-23
    3.1.2 本征半导体、P型、N型半导体  23-25
    3.1.3 PN结  25-26
    3.1.4 太阳能电池工作原理  26-30
  3.2 晶体硅太阳能电池发展  30-38
    3.2.1 早期的硅太阳能电池  30-31
    3.2.2 传统的空间太阳能电池  31-32
    3.2.3 背电场  32
    3.2.4 紫电池  32-33
    3.2.5 黑电池  33-34
    3.2.6 氧化物表面钝化  34-35
    3.2.7 电极接触钝化  35
    3.2.8 顶层表面钝化太阳能电池  35-36
    3.2.9 顶面和背面钝化太阳电池  36-38
  3.3 晶体硅太阳能电池生产工艺  38-51
    3.3.1 制绒  39-40
    3.3.2 扩散制结  40-44
    3.3.3 边缘刻蚀  44-45
    3.3.4 PECVD镀减反膜  45-48
    3.3.5 丝网印刷  48-49
    3.3.6 烧结  49-51
  3.4 本章小结  51-52
4 酸腐蚀制绒机理  52-72
  4.1 多晶硅表面处理方法  52-59
    4.1.1 机械刻槽  52-53
    4.1.2 激光刻槽  53-55
    4.1.3 反应离子刻蚀法(RIE)  55-57
    4.1.4 酸腐蚀法  57-59
  4.2 酸腐蚀制绒反应机理  59-62
    4.2.1 氧化—溶解机制  59-60
    4.2.2 电化学反应  60
    4.2.3 反应中间产物影响机制  60-62
  4.3 酸腐蚀制绒的影响因素  62-65
    4.3.1 HF酸和HNO_3酸的比例对制绒的影响  62-64
    4.3.2 反应温度对腐蚀的影响  64
    4.3.3 搅拌速度对制绒的影响  64
    4.3.4 添加剂对制绒影响  64-65
  4.4 酸腐蚀制绒工业生产工序及生产设备  65-70
    4.4.1 酸腐蚀制绒生产设备  65-68
    4.4.2 酸腐蚀制绒生产工序  68-70
  4.5 本章小结  70-72
5 工业化HF/HNO_3/H_2O制绒体系研究  72-102
  5.1 酸腐蚀制绒影响因素研究  72-88
    5.1.1 酸比例及浓度对制绒效果的影响  72-81
    5.1.2 温度对反应速率的影响  81-83
    5.1.3 反应时间对制绒效果的影响  83-85
    5.1.4 搅拌速率对反应速率的影响  85-87
    5.1.5 总结  87-88
  5.2 添加剂对多晶硅制绒的影响  88-94
    5.2.1 添加剂对反应速率的影响  88-90
    5.2.2 添加剂对制绒后反射率的影响  90-94
  5.3 “网纹”形成及影响因素研究  94-100
    5.3.1 酸比例对“网纹”的影响  94-96
    5.3.2 预溶硅的量对“网纹”的影响  96-98
    5.3.3 温度对“网纹”的影响  98-100
  5.4 本章小结  100-102
6 结论  102-104
参考文献  104-110
作者简历  110-112
学位论文数据集  112

多晶硅太阳能电池酸腐蚀制绒研究

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