太阳能电池与硅片划片切割工艺的研究.doc

--------------------校验:_____________--------------------日期:_____________太阳能电池与硅片划片切割工艺的研究 太阳能电池与硅片划片切割工艺的研究一半导体其主要特性导电能力介于导体和绝缘体之间的物体,则叫做半导体,如锗、硅、砷化镓、硫化镉等,其电阻率为10-5~107Ω·m半导体性能上具有如下两个显著的特点。    (1)电阻率的变化受杂质含量的影响极大,例如,纯硅中磷杂质的浓度在1026~1019m-3范围内变化时,它的电阻率就会从10-5Ω·m变到104Ω·m;室温下在纯硅中掺人百万分之一的硼,··m左右。如果所含杂质的类型不同,导电类型也不同。    (2)电阻率受光和热等外界条件的影响很大,温度升高或光照时,均可使半导体材料的电阻率迅速下降。例如,锗的温度从200℃升高到300℃,其电阻率降低一半左右。一些特殊的半导体,在电场和磁场的作用下,其电阻率也会发生变化。半导体材料的种类很多,按其化学成分,可分为元素半导体和化合物半导体;按其是否含有杂质,可分为本征半导体和杂质半导体。杂质半导体按其导电类形,又分为n型半导体和p型半导体。二、半导体硅的晶体结构  自然界物质存在的形态有气态物质、液态物质和固态物质。固态物质可根据它们的质点(原子、离子和分子)排列规则的不同,分为晶体和非晶体两大类。具有确定的熔点的固态物质称为晶体,如硅、砷化镓、冰及一般金属等;没有确定的熔点、加热时在某一温度范围内就逐渐软化的固态物质称为非晶体,如玻璃、松香等。  所有晶体都是由原子、分子、离子或这些粒子集团在空间按一定规则排列而成的。这种对称的、有规则的排列,叫晶体的点阵或晶体格子,简称为晶格。最小的晶格,称为晶胞。晶胞的各向长度,称为品格常数。将晶格周期地重复排列起来,就构成为整个晶体。晶体又分为单晶体和多晶体。整块材料从头到尾都按同一规则作周期性排列的晶体,称为单晶体。整个晶体由多个同样成分、同样晶体结构的小晶体(即晶粒)组成的晶体,称为多晶体。在多晶体中,每个小晶体中的原子排列顺序的位向是不同的。非晶体没有上述特征,组成它们的质点的排列是无规则的,而是“短程有序、长程无序’’、太阳能电池工作原理与特性太阳能电池的分类和结构,太阳能电池的工作原理和特性。 (一)、太阳能电池的分类太阳能电池多为半导体材料制造,发展至今,已经种类繁多,形式各样。  可用各种方法对太阳能电池进行分类,如按照结构的不同分类,按照材料的不同分类,按照用途的不同分类,按照工作方式的不同分类,等等。下面对按照结构和材料进行的分类加以介绍。  (1) 按照结构的不同可分为如下各类    由同一种半导体材料所形成的p—n结或梯度结称为同质结。用同质结构成的电池称为同质结太阳能电池,如硅太阳能电池。四太阳能电池的结构  因生产制造太阳能电池的基体材料和所采用的工艺方法的不同,太阳能电池的结构也就多种多样。这里以常规硅太阳能电池为例简述太阳能电池的结构。图3—16是一个p型硅材料制成的//p型结构常规太阳能电池的示意图。①p层为基体,~。基体材料称为基区层,简称基区。②p层上面是n层。它又称为顶区层,有时也称为发射区层,简称顶层。它是在同一块材料的表面层用高温掺杂扩散方法制得的,因而又称为扩散层。由于它通常是重掺杂的,故常标记为/。/~。扩散层处于电池的正面。所谓正面,就是光照的表面,所以也称为光照面。③p层和n层的交界面处是p-n结。五太阳能电池的基本工作原理  太阳能是一种辐射能,它必须借助于能量转换器才能变换成为电能。这个把太阳能(或其他光能)变换成电能的能量转换器,就叫做太阳能电池。  太阳能电池工作原理的基础,是半导体p-n结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应,简单地说,就是当物体受到光照时,其体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。在气体、液体和固体中均可产生这种效应,但在固体尤其是在半导体中,光能转换为电能的效率特别高,因此半导体中的光电效应引起人们的格外关注,研究得最多,并发明制造出了半导体太阳能电池。  可将半导体太阳能电池的发电过程概括成如下4点;①首先是收集太阳光和其他光使之照射到太阳能电池表面上。②太阳能电池吸收具有一定能量的光子,激发出非平衡载流子(光生载流子)一电子—空穴对。这些电子和空穴应有足够的寿命,六太阳能电池的基本特性    (一)太阳能电池的极性硅太阳能电池一般制成p+/n型结构或n+/p结构,如图4所示。 其中,第一个符号,即p+和n+,表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型;第二个符号,即n和p,表示太阳能电池背面衬