晶体硅太阳电池

　　《晶体硅太阳电池》对晶体硅太阳电池全产业链的技术进行了介绍，对基础理论知识进行了讲解，从硅片生产技术、太阳电池理论、晶体硅电池的整个生产过程及工艺、电池性能检测及新技术发展等形成一个完整的体系。书中与生产实际紧密结合，并大量采用了企业生产实际的实物图片，便于读者直观理解。《晶体硅太阳电池》可作为高等院校相关专业的教材或教学参考书，也可作为光伏产业技术人员的参考书和培训用书，还可供光伏技术爱好者选用。

　　沈辉，中山大学，教授。1991年在中国科学院固体物理研究所工作期间获得中国科学院首届留学基金奖学金。1992年到德国夫朗霍费应用材料研究所从事纳米贵重金属合金性能研究。1996年获得德国德累斯顿工业大学材料科学博士学位，在攻读博士期间曾经受邀到德国夫朗霍费太阳能系统研究所作学术报告，从此将学术研究重点转向太阳能技术。1998年获得中国科学院“百人计划”项目资助，研究专题为“太阳能功能材料与光电转换”。1999年在中国科学院广州能源研究所建立光伏技术研究团队。2004年在中山大学创建太阳能系统研究所。2010年创建顺德中山大学太阳能研究院。2010年所在的研究机构成为广东省光伏技术重点实验室。2013年顺德研究院获批为广东省分布式光伏发电工程技术研究中心和“广东省新型研发机构”。2016年牵头组建广东省光伏产业技术创新联盟平台。2017年与德国TüV莱茵开展战略合作，共建“光伏电站检测与评估联合研究中心”。

第1章绪论1
1.1太阳辐射概述1
1.2太阳电池概述3
1.2.1国外发展历程3
1.2.2国内发展历程4
1.3晶体硅太阳电池6
1.3.1单晶硅电池6
1.3.2多晶硅电池7
1.3.3硅带电池8
1.3.4典型的高效晶体硅电池9
1.4硅基薄膜太阳电池10
1.4.1非晶硅薄膜电池11
1.4.2多晶硅薄膜电池11
1.4.3硅基叠层太阳电池12
1.5化合物半导体太阳电池13
1.5.1碲化镉薄膜太阳电池13
1.5.2铜铟镓硒（CuInGaSe2）薄膜太阳电池14
1.5.3砷化镓太阳电池15
1.6新型太阳电池研发进展15
复习思考题16
参考文献17

第2章硅片生产技术18
2.1概述18
2.2硅的性能19
2.3硅的制备20
2.3.1高纯硅材料生产21
2.3.2单晶硅的制备24
2.3.3多晶硅锭生产25
2.4硅片生产技术26
2.4.1单晶硅片的加工27
2.4.2多晶硅片的加工29
2.4.3硅片的检验31
复习思考题32
参考文献32

第3章太阳电池物理基础34
3.1概述34
3.2基本结构与原理36
3.2.1太阳电池结构36
3.2.2太阳电池发电过程36
3.3太阳电池的I-V特性与主要技术参数37
3.3.1I-V曲线主要性能参数37
3.3.2其他参数40
复习思考题42
参考文献42

第4章硅片制绒工艺44
4.1概述44
4.2制绒工艺目的45
4.2.1硅片清洗45
4.2.2表面制绒46
4.3工艺原理47
4.3.1单晶硅制绒原理47
4.3.2影响因素分析48
4.3.3多晶硅制绒原理50
4.3.4影响因素分析52
4.4生产设备与工艺55
4.4.1单晶硅制绒生产设备55
4.4.2多晶硅制绒生产设备57
4.5检测方法61
4.5.1正常片生产过程控制61
4.5.2常见异常及解决办法62
复习思考题62
参考文献63

第5章硅片掺杂工艺65
5.1工艺目的65
5.2工艺原理66
5.2.1热扩散机制66
5.2.2磷掺杂66
5.3扩散设备与工艺68
5.3.1扩散设备68
5.3.2扩散工艺流程70
5.3.3扩散工艺注意事项71
5.4刻蚀工艺72
5.4.1刻蚀技术分类72
5.4.2干法刻蚀设备与工艺74
5.4.3湿法刻蚀设备与工艺76
5.5相关检测78
5.5.1方块电阻测量78
5.5.2扩散分布与结深79
5.5.3导电类型测量79
复习思考题80
参考文献81

第6章减反射膜工艺82
6.1工艺目的82
6.2减反射原理与材料83
6.2.1减反射原理83
6.2.2减反射膜基本参数及减反射材料84
6.3减反射膜制备工艺与设备85
6.3.1PECVD镀膜技术85
6.3.2ALD镀膜技术86
6.3.3镀减反射膜生产工艺87
6.4减反射膜生产流程90
6.5相关检测91
6.5.1SiNx膜外观的检验92
6.5.2SiNx膜的厚度及折射率检验93
复习思考题94
参考文献94

第7章电极制备工艺96
7.1工艺目的96
7.2工艺原理96
7.2.1前电极图形设计96
7.2.2丝网印刷原理98
7.2.3烧结原理99
7.2.4烧结工艺对电池性能的影响100
7.3丝网印刷设备与生产101
7.3.1丝网印刷基本工具与浆料101
7.3.2丝网印刷工艺流程与生产线设备107
7.3.3设备参数对印刷的影响109
7.4烧结工艺110
7.5相关检测111
7.5.1外观检测111
7.5.2栅线高宽比112
7.5.3接触电阻率112
复习思考题114
参考文献114

第8章电池测试、分档及修复116
8.1光电性能测试116
8.1.1电流-电压（I-V）特性曲线测试116
8.1.2量子效率测试118
8.1.3电致发光测试119
8.1.4光致发光测试120
8.2电池分档122
8.2.1效率/功率分档122
8.2.2颜色及外观分档123
8.3电池缺陷分析与修复123
8.3.1缺陷检测123
8.3.2修复技术126
复习思考题126
参考文献127

第9章太阳电池技术发展129
9.1概述129
9.2新工艺发展129
9.2.1制绒工艺129
9.2.2掺杂新工艺135
9.2.3钝化新工艺139
9.2.4电极新工艺142
9.2.5薄硅片电池152
9.3高效晶体硅电池发展153
9.3.1PERC及TOPCon太阳电池153
9.3.2HIT电池162
9.3.3IBC与HBC电池163
9.3.4MWT电池165
复习思考题167
参考文献167

附录170
附录1AM1.5G太阳辐射光谱数据170
附录2晶体硅太阳电池分类173
附录32019年太阳电池最高效率记录表174
附录4国际著名太阳电池研究机构174
附录5太阳电池生产安全与防护——化学用品使用的急救措施175
附录6太阳能级多晶硅片合格产品规格书（企业标准）176
附录7单晶硅片A级品合格产品规格书（江苏润阳悦达光伏标准）179