本書介紹太陽電池材料、工作原理、製造方法及太陽電池的應用工程。
陳哲艮研究員,全國"五一勞動奬章"獲得者,***有突齣貢獻的專傢、全國優秀科技工作者,中國光電技術發展中心主任,浙江省能源研究所所長,中國太陽能學會常務理事,浙江省可再生能源協會會長、中國化學與物理電源行業協會副理事長兼太陽能光伏行業分會副理事長,曾獲全國科學大會奬、國傢科技進步奬和省部級科技進步奬多項。從事教學、科研工作30餘年,先後完成研究課題30餘項,在國內外發錶學術論文60餘篇。
第1章 緒論
1.1 光伏效應
1.2 陽光資源
1.3 太陽能光伏發電係統
1.3.1 太陽能光伏發電係統的結構
1.3.2 分布式光伏發電係統
1.3.3 微電網係統
1.3.4 大型光伏電站
1.4 晶體矽太陽電池和組件的製造
參考文獻
第2章 太陽能用多晶矽
2.1 西門子法
2.2 矽烷法
2.3 流化床法
2.4 冶金法
參考文獻
第3章 太陽電池用矽晶體
3.1 直拉單晶矽
3.1.1 直拉單晶爐
3.1.2 直拉單晶工藝
3.1.3 直拉單晶的影響因素
3.1.4 雜質的引入、分布和摻雜
3.2 鑄造多晶矽
3.2.1 多晶矽鑄造技術
3.2.2 定嚮凝固多晶矽鑄錠爐
3.2.3 多晶矽鑄錠爐熱場數學模型
3.2.4 多晶矽鑄造生長工藝
3.2.5 鑄造多晶矽生長的影響因素
3.2.6 準單晶矽和高效多晶矽
3.2.7 多晶矽鑄錠用坩堝
參考文獻
第4章 矽片多綫切割及測試
4.1 矽片多綫切割
4.2 矽晶體性能及測試
4.2.1 渦流法電阻率檢測
4.2.2 矽塊少子壽命測試
4.2.3 矽塊紅外探傷
4.2.4 無接觸矽片厚度測試
4.2.5 矽片分選
4.2.6 晶矽中的氧
4.2.7 晶矽中的碳
4.2.8 晶矽中的金屬雜質及影響
4.2.9 位錯和缺陷
參考文獻
第5章 矽片的清洗和製絨
5.1 矽片的選擇
5.2 矽片清洗
5.2.1 矽片錶麵的沾汙源
5.2.2 化學清洗原理
5.2.3 物理清洗原理
5.2.4 矽片及器具的清洗
5.3 矽片腐蝕減薄
5.4 矽片絨麵製備
5.4.1 堿腐蝕單晶矽片製絨
5.4.2 酸腐蝕多晶矽片製絨
5.5 矽片製絨質量檢驗
5.6 矽片製絨新技術
參考文獻
第6章 摻雜製備PN結
6.1 摻雜製備PN結工藝原理
6.1.1 擴散現象
6.1.2 擴散層雜質濃度分布
6.1.3 兩步擴散法製結原理
6.1.4 固-固擴散製結原理
6.1.5 擴散製結的質量參數
6.1.6 擴散製結條件的選擇
6.1.7 P型矽片的磷擴散製結工藝
6.1.8 擴散製結的質量檢測
6.2 離子注入摻雜製結
6.2.1 離子注入摻雜的原理
6.2.2 注入離子的離子分布
6.2.3 注入離子的離子阻滯
6.2.4 離子注入的溝道效應
6.2.5 離子注入損傷與退火
6.2.6 太陽電池的離子注入摻雜
參考文獻
第7章 矽片錶麵和邊緣刻蝕
7.1 乾法刻蝕邊緣擴散層
7.1.1 等離子體刻蝕
7.1.2 激光邊緣刻蝕隔離
7.2 濕法刻蝕錶麵磷矽玻璃
7.3 濕法刻蝕擴散層
7.3.1 濕法刻蝕擴散層原理
7.3.2 矽片漂浮方式濕法刻蝕
7.3.3 滾輪攜液方式的濕法刻蝕
7.4 矽片周邊錶麵刻蝕後的質量檢查
參考文獻
第8章 減反射膜製備
8.1 減反射膜的減反射原理
8.2 氮化矽減反射薄膜
8.2.1 氮化矽減反射薄膜沉積方法
8.2.2 氮化矽膜的熱處理
8.2.3 雙層減反射膜
8.3 太陽電池的錶麵鈍化技術
8.4 Al2O3減反射/鈍化膜
參考文獻
第9章 電極的絲網印刷與燒結
9.1 電極的絲網印刷
9.1.1 絲網印刷技術原理
9.1.2 絲網印刷金屬漿料的作用
9.1.3 絲網印刷用材料、工具和設備
9.1.4 電極的絲網印刷工藝
9.1.5 金屬柵綫電極的高寬比及其測試方法
9.2 電極漿料燒結
9.2.1 電極漿料燒結機理
9.2.2 電極漿料燒結設備及工藝
9.2.3 電極燒結質量要求
9.3 太陽電池質量檢測
參考文獻
第10章 高轉換效率晶體矽太陽電池
10.1 矽基異質結(SHJ)太陽電池
10.2 選擇性發射極太陽電池
10.3 淺結密柵太陽電池
10.4 銅綫主柵太陽電池
10.5 PERC、PERL和PERT結構太陽電池
10.6 黑矽太陽電池
10.7 叉指式背接觸(IBC)太陽電池
10.8 隧道氧化鈍化接觸(TOP-Con)太陽電池
10.9 雙麵電池與組件
參考文獻
第11章 太陽電池組件
11.1 太陽電池的串聯和並聯
11.2 太陽電池組件的結構
11.3 太陽電池組件的封裝材料
11.4 太陽電池組件的封裝工藝
11.5 太陽電池組件的電位誘發衰減(PID)效應
11.6 雙麵玻璃封裝晶體矽太陽電池組件
11.7 特種太陽電池組件
11.8 太陽電池組件的性能測試
參考文獻
第12章 太陽電池及其組件的測試
12.1 太陽輻射的基本特性
12.2 太陽模擬器
12.3 太陽電池的測試
12.4 太陽電池組件的性能測試
12.4.1 太陽電池組件的光電性能測試
12.4.2 太陽電池組件的設計鑒定和定型[4]
12.4.3 太陽電池組件的安全鑒定
12.4.4 太陽電池組件的其他試驗
12.4.5 太陽電池組件的可靠性測試
12.5 太陽電池組件的室外測試
12.6 太陽電池和組件診斷測試
12.6.1 電緻發光(EL)測試
12.6.2 光誘導電流(LBIC)測試
12.6.3 其他診斷測試方法
12.6.4 診斷測試性能分析舉例
12.7 太陽電池和組件的認證
參考文獻
一本偶然翻到的書,書名是《晶體矽太陽電池製造工藝原理》。翻開之前,我以為這會是一本枯燥乏味的純技術手冊,充斥著各種晦澀難懂的公式和專業術語,讀起來會像是在啃一本字典。然而,當我真正沉浸其中,卻發現它遠比我想象的要生動和有深度。作者並沒有一開始就拋齣冷冰冰的參數錶,而是從晶體矽太陽電池的宏觀發展曆程講起,它如何從實驗室的蹣跚學步,一步步成長為影響全球能源格局的重要力量,其中所經曆的技術革新、成本下降的艱辛,以及背後無數科學傢和工程師的智慧與汗水,都通過作者細膩的筆觸娓娓道來。我仿佛看到瞭那個時代背景下,人們對清潔能源的迫切需求,以及科技進步如何一步步將不可能變為可能。書中對不同晶體矽材料(單晶矽、多晶矽)的特性、形成機理以及它們在製造過程中的區彆和選擇,都進行瞭深入淺齣的闡述。這部分內容尤其讓我著迷,因為它揭示瞭基礎材料科學如何直接決定瞭最終産品的性能和成本。作者並非簡單地羅列優缺點,而是會追溯到原子層麵的排列和電子的運動,去解釋為什麼某種材料錶現齣特定的導電性或光學特性,這種由微觀到宏觀的講解方式,讓原本抽象的理論變得觸手可及,也讓我對“晶體”這個概念有瞭全新的認識。它不再僅僅是課本上的一個名詞,而是承載著能量轉換使命的精密結構。
評分這是一本讓我對“製造”二字有瞭全新理解的書。在閱讀《晶體矽太陽電池製造工藝原理》的過程中,我不再僅僅是將它看作是一堆技術說明,而是將其視作一個精巧的科學工程。作者在描述每一個工藝環節時,都不僅僅停留在“怎麼做”,更重要的是“為什麼這麼做”。例如,在講解絲網印刷電極時,作者會詳細闡述不同網孔尺寸、颳刀壓力、印刷速度等參數如何影響金屬漿料的附著力和導電性,以及如何通過優化這些參數來降低接觸電阻,提高電池的效率。書中對於不同金屬漿料(如銀漿、鋁漿)的成分、特性以及它們在印刷過程中的行為,都進行瞭深入的剖析。我還學到瞭關於激光開槽、背麵接觸等先進的電池結構和製造技術,這些技術如何進一步減少錶麵復閤,提高光電轉換效率,都讓我大開眼界。讀這本書,讓我感受到一種將科學原理轉化為實際産品的強大力量,也讓我更加尊敬那些在製造一綫默默奉獻的工程師們。
評分這本書的獨特之處在於,它能夠將一個看似冰冷的技術過程,描繪得充滿生命力。《晶體矽太陽電池製造工藝原理》不僅僅是關於製造的“術”,更是關於原理的“道”。作者在探討絲網印刷電極時,會深入分析金屬漿料的成分、粘度、流變性等參數如何影響印刷質量,以及不同電極柵綫的設計如何平衡導電性能和遮光損失。我還瞭解到,為瞭進一步提升電池效率,研究人員不斷開發新的電極技術,例如激光劃綫、背麵接觸等。書中對不同類型晶體矽電池的結構特點,例如單晶矽電池的均勻性高、多晶矽電池的成本相對較低,以及各種先進電池結構(如PERC、TOPCon)如何通過優化設計來剋服傳統電池的局限性,都進行瞭詳盡的介紹。這種對技術演進和創新思路的梳理,讓我對太陽能電池的未來發展充滿瞭期待。
評分我一直對科技的進步如何改變我們的生活充滿好奇,而《晶體矽太陽電池製造工藝原理》這本書,正好滿足瞭我這份求知欲。作者以一種清晰且引人入勝的方式,揭示瞭我們日常生活中已經司空見慣的太陽能電池,背後所蘊含的復雜而精密的製造工藝。書中對矽晶體生長的不同方法,例如柴氏法(CZ法)和區熔法(FZ法),以及它們各自的優缺點和適用範圍,都進行瞭詳細的闡述。我瞭解到,如何通過精確控製溫度、坩堝鏇轉速度、籽晶拉升速度等參數,來獲得高質量的單晶矽棒,其內部的晶格結構直接決定瞭最終電池的性能。書中還對多晶矽的製備過程進行瞭介紹,理解瞭如何通過鑄錠工藝獲得具有不同晶粒尺寸和取嚮的矽塊,以及如何通過後續的退火等工藝來優化其性能。這種從基礎材料的製備到最終産品的成型,作者都進行瞭細緻的講解,讓我對“製造”這一過程有瞭全新的認識。
評分這本書的魅力在於它能夠讓一個對光伏領域知之甚少的讀者,逐漸建立起一個清晰而全麵的認知體係。《晶體矽太陽電池製造工藝原理》的作者顯然對這個領域有著深厚的積澱,他能夠將一些非常復雜的概念,例如半導體材料的能帶理論、PN結的形成機理、載流子輸運等,用非常通俗易懂的方式解釋清楚。書中對不同類型的晶體矽電池,例如單晶矽電池和多晶矽電池,在製造工藝上的區彆和特點,都進行瞭詳細的對比。我尤其對多晶矽電池的生長過程感到好奇,理解瞭如何通過控製鑄錠過程中的冷卻速度和晶種的選擇,來獲得具有不同晶界密度和晶粒取嚮的多晶矽塊,以及這些微觀結構的變化如何影響最終電池的光電性能。書中還探討瞭如何通過退火、退鍍等工藝來改善多晶矽電池的性能,這讓我認識到,即使是看似“不完美”的多晶矽,通過精密的工藝調控,也能發揮齣巨大的能量。
評分在我看來,《晶體矽太陽電池製造工藝原理》不僅僅是一本關於技術製作的書,它更像是一部關於能源轉型的史詩。作者用紮實的科學理論基礎,結閤對實際生産工藝的細緻描繪,構建瞭一個完整的知識體係。我尤其欣賞書中對不同工藝步驟之間相互影響的分析,比如,製絨工藝的粗糙度會影響擴散層的均勻性,而擴散層的深度和摻雜濃度又會直接影響PN結的特性。這種係統性的思維方式,讓我認識到太陽電池的製造是一個高度集成化、精密化的過程,任何一個環節的微小偏差都可能對最終産品的性能産生顯著影響。書中對晶體矽材料的生長過程,無論是直拉法還是區熔法,都進行瞭詳細的介紹,讓我理解瞭如何控製溫度梯度、生長速度等關鍵參數,來獲得高質量的單晶矽棒,以及如何通過控製冷卻速率來獲得具有特定晶粒結構的塊狀多晶矽。這種對基礎材料科學的深刻理解,是理解後續所有製造工藝的前提,也是這本書的價值所在。
評分坦白說,最初拿起《晶體矽太陽電池製造工藝原理》這本書,我並沒有抱有多大的期待,覺得它可能隻是又一本技術論文的閤集。然而,當我深入閱讀後,纔發現它遠超我的想象。作者的敘事方式非常引人入勝,他並沒有一開始就拋齣大量的公式和圖錶,而是從最基礎的晶體矽材料的性質開始講起,循序漸進地引導讀者進入復雜的光伏製造世界。書中對矽的提純過程,從冶金級矽到電子級矽,以及其中的化學反應和物理分離過程,都寫得非常詳細,讓我認識到生産高純度矽的難度和重要性。我還學習到瞭關於矽片切割的技術,例如綫切割和內圓切割,以及它們對矽片厚度、錶麵質量和材料損耗的影響。書中還詳細介紹瞭製絨工藝,理解瞭如何通過化學腐蝕或等離子刻蝕的方式,在矽片錶麵形成微小的金字塔形或碗狀結構,以減少光的反射,提高光吸收效率。這種對每一個細節的深入剖析,讓我對太陽電池的製造過程有瞭前所未有的認識。
評分我一直對新能源技術領域抱有濃厚的興趣,尤其是太陽能,因為它代錶著一種清潔、可持續的未來。當我在書架上看到《晶體矽太陽電池製造工藝原理》時,立刻被它的主題所吸引。這本書的內容,與其說是一本教科書,不如說是一次對人類智慧與自然力量結閤的精彩探索。作者以一種極具條理的方式,將復雜的光伏製造過程分解成一個個邏輯清晰的環節。從最初的矽提純,到單晶或多晶矽棒的生長,再到矽片切割、製絨、擴散、鈍化、絲網印刷電極,每一個步驟都仿佛在我眼前徐徐展開。我尤其對矽片的製絨過程印象深刻,理解瞭如何通過化學或物理方法在矽片錶麵形成納米級的絨麵結構,從而最大限度地減少光綫的反射,增加光吸收效率,這其中的精妙設計讓我驚嘆不已。書中對各種工藝參數的探討,例如擴散溫度、時間、摻雜濃度等,以及這些參數如何影響PN結的形成和電池的電學性能,都寫得非常到位。作者並沒有迴避其中的技術難點和挑戰,而是積極地探討解決這些問題的方法和最新的技術進展,這讓我感到非常有啓發。讀這本書,就像是跟著一位經驗豐富的導師,一步步走進光伏製造的車間,親眼見證一塊普通的矽片,如何一步步蛻變為能夠捕捉陽光、轉化能量的神奇器件。
評分《晶體矽太陽電池製造工藝原理》這本書,就像一位循循善誘的老師,帶領我一步步探索太陽能電池的奧秘。作者在講解擴散工藝時,不僅僅是介紹瞭如何通過高溫爐進行摻雜,而是深入分析瞭不同摻雜劑(如磷、硼)的擴散機製,以及溫度、時間和摻雜劑濃度等因素如何影響PN結的深度、摻雜均勻性和漏電流。我還瞭解到,為瞭實現高效的電池性能,還需要進行場氧化、掩膜等工藝步驟,以精確控製摻雜區域的範圍,減少漏電損失。書中對鈍化工藝的描述也讓我印象深刻,理解瞭為什麼在矽片錶麵形成一層氮化矽或氧化矽薄膜,能夠有效地減少錶麵載流子復閤,提高電池的開路電壓和填充因子。這種對工藝細節的深入挖掘,以及對每一個步驟的科學原理的清晰解釋,讓我對太陽電池的製造過程有瞭更為深刻的理解。
評分對於我這樣非專業背景的讀者來說,《晶體矽太陽電池製造工藝原理》這本書提供瞭一個非常寶貴的窗口,讓我得以窺探這個看似高深莫測的領域。作者的敘述風格並非一味地堆砌技術細節,而是將復雜的科學原理融入到生動的製造流程描述中。比如,在講解P型和N型矽的形成時,作者會用非常形象的比喻,解釋摻雜原子如何改變矽晶格的電子行為,從而産生“空穴”和“自由電子”,這種“電子的盈餘”和“電子的缺失”所構成的內在電場,正是太陽電池能夠産生電流的根本原因。書中還詳細介紹瞭不同類型的晶體矽電池,例如PERC(鈍化發射極和背麵接觸)電池、TOPCon(隧穿氧化層鈍化接觸)電池等,以及它們在結構設計上的創新如何不斷提升電池的轉換效率。我特彆關注瞭書中關於鈍化層技術的部分,理解瞭為什麼一層薄薄的氧化矽或氮化矽膜能夠顯著減少矽片錶麵的載流子復閤,從而提高電池的輸齣功率。這種對細節的深入挖掘,以及對技術演進脈絡的梳理,讓我對太陽能電池的復雜性有瞭更深刻的認識,也更加體會到科技創新的力量。
評分很不錯的一本書,講的很專業,有些內容不是很懂
評分還沒怎麼看,主要在於拓展後一道工序的東西
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