晶硅異質結太陽電池原理與制造技術

目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 光伏發(fā)電與太陽電池 2
1.2 光生伏打效應與pn結 6
1.3 晶硅太陽電池概況 11
1.3.1 擴散同質結晶硅太陽電池 11
1.3.2 鍍膜異質結晶硅太陽電池 13
1.3.3 全背接觸晶硅太陽電池 16
1.4 晶硅異質結太陽電池發(fā)展簡史 17
1.5 總結 19
參考文獻 19
第2章 晶硅異質結太陽電池原理與性能 22
2.1 晶硅異質結太陽電池的能帶結構 22
2.2 晶硅異質結太陽電池的伏安特性 25
2.3 影響晶硅異質結太陽電池轉換效率的因素 30
2.3.1 硅襯底質量的影響 31
2.3.2 硅襯底表面(界面)態(tài)的影響 33
2.3.3 硅薄膜鈍化層的影響 34
2.3.4 硅薄膜摻雜層的影響 36
2.3.5 透明導電電極(TCO)的影響 37
2.3.6 金屬柵線電極的影響 39
2.4 晶硅異質結太陽電池的一般制備流程 43
2.4.1 晶硅襯底的表面制絨與清洗 43
2.4.2 硅薄膜沉積 44
2.4.3 透明導電電極(TCO)沉積 45
2.4.4 金屬柵線電極制備 46
2.4.5 電池性能測試與分選 48
2.5 總結 49
參考文獻 50
第3章 電池制備步驟一：晶硅襯底的表面制絨與清洗 54
3.1 晶硅襯底絨面結構與表面減反射 54
3.2 硅在堿性溶液中的腐蝕機理 56
3.3 金字塔絨面的堿制絨工藝 58
3.4 絨面尺寸對電池性能的影響 62
3.5 硅襯底表面清洗 63
3.5.1 表面沾污的種類 64
3.5.2 硅襯底的表面清洗方法 64
3.5.3 硅襯底的表面調控 68
3.6 總結 72
參考文獻 72
第4章 電池制備步驟二：硅薄膜沉積 76
4.1 硅薄膜材料的結構與性能 76
4.1.1 非晶硅的原子排布 76
4.1.2 非晶硅的能帶結構 78
4.1.3 非晶硅的光吸收 79
4.1.4 非晶硅的摻雜 80
4.1.5 非晶硅的S-W效應 80
4.1.6 硅薄膜材料的晶相轉變 81
4.1.7 硅薄膜材料的合金化 82
4.2 等離子體增強化學氣相沉積(PECVD) 83
4.2.1 PECVD原理 83
4.2.2 沉積參數(shù)對硅薄膜性能的影響 84
4.3 熱絲化學氣相沉積(HWCVD) 89
4.3.1 HWCVD原理 89
4.3.2 沉積參數(shù)對硅薄膜性能的影響 90
4.4 本征硅薄膜鈍化層沉積 91
4.4.1 本征硅薄膜在晶硅襯底表面的生長與鈍化 91
4.4.2 本征硅薄膜外延生長對鈍化性能的影響 92
4.4.3 本征硅薄膜沉積前處理與沉積后處理工藝 93
4.4.4 本征硅薄膜合金化與多層復合鈍化結構 95
4.5 摻雜硅薄膜發(fā)射極層與表面場層沉積 96
4.5.1 摻雜硅薄膜的生長與缺陷態(tài)分布 97
4.5.2 摻雜硅薄膜對晶硅襯底表面鈍化性能的影響 98
4.5.3 摻雜硅薄膜沉積前處理與沉積后處理工藝 98
4.5.4 摻雜硅薄膜合金化與多層復合摻雜結構 100
4.6 總結 102
參考文獻 103
第5章 電池制備步驟三：透明導電電極沉積 112
5.1 TCO薄膜材料的結構與性能 112
5.1.1 氧化銦基及氧化鋅基TCO薄膜材料的結構 112
5.1.2 TCO薄膜材料的性能 114
5.1.3 TCO薄膜材料的摻雜 115
5.2 TCO薄膜的制備技術 116
5.2.1 磁控濺射 116
5.2.2 反應等離子體沉積 118
5.3 TCO薄膜對電池性能的影響 120
5.3.1 TCO薄膜導電性對電池性能的影響 120
5.3.2 TCO薄膜透光性對電池性能的影響 121
5.3.3 TCO薄膜功函數(shù)對電池性能的影響 121
5.4 總結 122
參考文獻 122
第6章 電池制備步驟四：金屬柵線電極制備 126
6.1 絲網(wǎng)印刷技術 126
6.1.1 絲網(wǎng)印刷原理 126
6.1.2 低溫銀漿的構成與流變性 128
6.1.3 低溫銀漿的燒結與導電機理 130
6.1.4 銀柵線電極對電池性能的影響 134
6.1.5 銀柵線電極的黏附性與焊接性 135
6.1.6 低溫漿料的低成本化途徑 136
6.2 電鍍技術 136
6.2.1 銅電鍍原理 137
6.2.2 電鍍工藝 137
6.2.3 影響銅電極的因素 138
6.2.4 電鍍工藝的長期穩(wěn)定性 139
6.2.5 鍍銅技術存在的問題 140
6.3 激光轉印技術 141
6.4 鋼版印刷技術 142
6.5 噴墨打印技術 142
6.6 總結 143
參考文獻 143
第7章 晶硅異質結太陽電池產(chǎn)業(yè)化裝備與制造技術 147
7.1 制絨清洗裝備與技術 147
7.2 硅薄膜沉積裝備與技術 149
7.3 TCO沉積裝備與技術 152
7.4 金屬柵線電極制備裝備與技術 155
7.5 晶硅異質結太陽電池產(chǎn)業(yè)化進程 158
7.6 總結 159
參考文獻 160
第8章 材料及器件性能檢測方法 162
8.1 材料性能檢測 162
8.1.1 晶硅襯底電阻率檢測 162
8.1.2 晶硅襯底體內雜質檢測 164
8.1.3 晶硅襯底少子壽命檢測 166
8.1.4 晶硅襯底表面狀態(tài)表征 167
8.1.5 晶硅襯底及薄膜光學性能檢測 169
8.1.6 硅薄膜材料微結構表征 170
8.1.7 硅薄膜材料內部氫含量、氧含量檢測 176
8.1.8 硅薄膜材料的電導性檢測 179
8.1.9 硅薄膜材料內部缺陷態(tài)檢測 182
8.1.10 硅薄膜/晶硅襯底異質結界面能帶失配度檢測 187
8.2 電池性能檢測 190
8.2.1 電池伏安特性(轉換效率)檢測 190
8.2.2 電池量子效率檢測 194
8.2.3 電池(組件)穩(wěn)定性檢測 195
8.3 總結 198
參考文獻 200
第9章 晶硅異質結太陽電池發(fā)展前景 205
9.1 晶硅異質結太陽電池技術的前沿發(fā)展方向 205
9.1.1 柔性晶硅異質結太陽電池 205
9.1.2 全背接觸晶硅異質結太陽電池 208
9.1.3 新材料體系晶硅異質結太陽電池 210
9.2 高效晶硅異質結疊層太陽電池 211
9.2.1 鈣鈦礦/晶硅異質結疊層太陽電池 214
9.2.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物/晶硅異質結疊層太陽電池 217
9.3 總結 218
參考文獻 219