晶体硅太阳能电池漏电检测与修复(附件)【字数：5643】
摘 要从前人们用化石燃料来获取资源，然而化石燃料虽然能给人类带来财富，但是却对环境造成很大的危害。在资源日益短缺的情况下，发展可再生能源迫在眉睫。太阳能就是可再生能源之一。在晶体硅太阳能电池生产流程中，如果某些工序流程处理不当或者疏忽就会造成漏电现象。本文研究了晶体硅太阳能的缺陷，主要的目的是减少残次品的产生，能够生产出高质量的硅太阳能电池。这样能有效的节约成本提高利润。在实验研究中，有许多的研究方法，比如建模，假设等。本实验用到的方法有综合分析法、数据计算法和模拟变量法等。利用红外线热成像仪以及其他分析仪器可以确定漏电位置，并分析漏电类型和形成的原因。用激光刻槽来进行漏电区域的修复。激光刻槽优先于传统机械刻槽。从刻槽深度和绝缘性着手来研究各个参数与关系。实验结果表明红外两次刻槽修复漏电区域更方便有效。
目 录
第一章 绪论 1
1.1太阳能概况 1
1.2晶体硅太阳能发电原理 1
1.3太阳能电池的发展与现状 1
第二章 晶体硅太阳能电池的漏电检测 2
2.1晶体硅太阳能电池漏电现象分析 2
2.1.1基础背景 2
2.1.2漏电现象 2
2.2漏电检测 3
2.2.1漏电检测系统 3
2.2.2漏电检测流程图 4
2.2.3IV特性测试 5
2.2.4找出漏电位置 5
2.2.5金相显微镜判断漏电成因 5
2.2.6进行SEM和EDS的表征 5
2.3检测结果分析 6
第三章 晶体硅太阳能电池的修复 8
3.1激光刻槽概述 8
3.2激光修复实验与结果 8
致谢 13
参考文献 14
第一章 绪论
1.1太阳能概况
太阳能是现代社会最重要的可再生能源。不管美国，日本还是中国都在大力的倡导和利用太阳能。太阳能可以降低污染，而且资源优厚，是现代社会最好的能源资源之一。作为可再生能源，是指太阳能直接转化利用。
它也是一种称为太阳能发电的技术领域，它将太阳能辐射能转化为太阳能热能技术，然后通过热能产生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
热量。光电转换器件通常采用半导体器件光电效应的光电转换原理，因此也被称为太阳能光伏技术[12]。
1.2晶体硅太阳能发电原理
我们知道，PN结是通过P型晶体硅中掺杂磷得到的[3]，当一束太阳光照射到晶体硅表面时，其中有些光子被材料吸收，还有一些传递给硅原子，这能够让电子形成跃迁状态，成为了自由电子，在结的两侧聚集，产生电位差,当我们给施压一个外部电压时，在它的作用下，有电流流过的部分电路会有一定的输出功率[4]。
太阳能电池你能够把太阳能转化为我们日常要用到的电能，像单晶硅、多晶硅这种材料都可以产生光伏效应，他们工作原理大体相似。
1.3太阳能电池的发展与现状
从发现光伏现象看，太阳能电池已有多年的发展历史。19世纪初法国发现了光伏发电现象，三十几年后第一块硒太阳能电池发展，只有转换效率的很低，因发电设备无法推广。 20世纪中期[56]，贝尔实验室的三位科学家制造了一个价值为单晶硅电池，几年后迅速增加到10％，主要用于卫星和航天器。
上世纪70年代以来，由于化石能源危机（石油，煤炭），可再生能源受到国家的关注，特别是太多的电池，年均增长率达到35％以上。价格也大幅降低（24美元/瓦）。
太阳能能够将光能直接转换为电能[7]。光伏发电装置简单，不需要其他的转动部件，有许多有点，比如，没有噪音，不排放废气废水，安全稳定，维护费用底，而且使用寿命长[8]。
太阳能今后还有更大的发展，因为国家是大力支持此项目的，并为此出台了许多政策，所以，在太阳能这方面的人才也是社会所需要的。应该积极培养这方面的人才，能够为国家效力，为社会做出应有的贡献[9]。
第二章 晶体硅太阳能电池的漏电检测
2.1晶体硅太阳能电池漏电现象分析
2.1.1基础背景
太阳能发电由于其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特点[10]，已成为新能源中最受瞩目的能源。一般来说，我们可以把太阳能比作一个半导体晶体管，是一种作为依靠半导体材料的能量转换。光伏行业在未来几年依然是新兴产业。晶体硅太阳电池主要分为两种，一种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片；一种是通过铸锭方式生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很大程度上可以影响晶体硅电池片的质量[11]。随着晶体硅电池利用的日益广泛，晶体硅太阳电池局部漏电问题逐渐受到人们的关注与重视。因此晶体硅电池漏电原因的分析与讨论成为晶体硅电池研究的热点之一。在晶体硅太阳电池生产过程中，部分晶体硅太阳电池难免会因为各种原因导致局部漏电，甚至短路[12]。
2.1.2漏电现象
/
图21 晶体硅太阳能电池工艺流程
上图中展示了电池的制作流程，可以从各个工序角度分析漏电现象的形成。
1.晶体硅片
太阳能电池的基础就是晶体硅片，如果选择了没有符合要求的太阳能电池有着漏洞的多晶硅会造成太阳能电池的漏电流。
2.制绒
硅具有不同的腐蚀性，制绒就是利用其这项性能。硅片的表面要先进行腐蚀，我们可以用碱性或者酸性腐蚀液，完成后，要进行清洗，但是要注意，不能放在水中过长时间，不然会被污染。
3.扩散制结
扩散一般采用液态源等来进行，形成的PN结的结深一般为0.3－0.5um。在扩散过程中，应该是PN结均匀，否则会形成旁路结。
4.去边结
在扩散过程中，硅片表面以及边缘不可避免地扩散上磷，需要进行等离子刻蚀来去除电池边缘PN结来避免形成旁路结，就是漏电现象。
5.镀膜
因为硅片在抛光后，表面会形成反射，为了减少反射，需要在其表面镀上一层膜，称为减反射膜。这样可以提高电池的转换效率，否则，银浆烧穿导致漏电。
6.印刷电极
当太阳能电池前面一系列的制作工艺后，此时PN结已经形成，能够在太阳光下产生电流。接着需要将这些电流导出。在电池表面上接上正、负两个电极，过程中注意周边的整洁，否则会产生漏电。
目 录
第一章 绪论 1
1.1太阳能概况 1
1.2晶体硅太阳能发电原理 1
1.3太阳能电池的发展与现状 1
第二章 晶体硅太阳能电池的漏电检测 2
2.1晶体硅太阳能电池漏电现象分析 2
2.1.1基础背景 2
2.1.2漏电现象 2
2.2漏电检测 3
2.2.1漏电检测系统 3
2.2.2漏电检测流程图 4
2.2.3IV特性测试 5
2.2.4找出漏电位置 5
2.2.5金相显微镜判断漏电成因 5
2.2.6进行SEM和EDS的表征 5
2.3检测结果分析 6
第三章 晶体硅太阳能电池的修复 8
3.1激光刻槽概述 8
3.2激光修复实验与结果 8
致谢 13
参考文献 14
第一章 绪论
1.1太阳能概况
太阳能是现代社会最重要的可再生能源。不管美国，日本还是中国都在大力的倡导和利用太阳能。太阳能可以降低污染，而且资源优厚，是现代社会最好的能源资源之一。作为可再生能源，是指太阳能直接转化利用。
它也是一种称为太阳能发电的技术领域，它将太阳能辐射能转化为太阳能热能技术，然后通过热能产生 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
热量。光电转换器件通常采用半导体器件光电效应的光电转换原理，因此也被称为太阳能光伏技术[12]。
1.2晶体硅太阳能发电原理
我们知道，PN结是通过P型晶体硅中掺杂磷得到的[3]，当一束太阳光照射到晶体硅表面时，其中有些光子被材料吸收，还有一些传递给硅原子，这能够让电子形成跃迁状态，成为了自由电子，在结的两侧聚集，产生电位差,当我们给施压一个外部电压时，在它的作用下，有电流流过的部分电路会有一定的输出功率[4]。
太阳能电池你能够把太阳能转化为我们日常要用到的电能，像单晶硅、多晶硅这种材料都可以产生光伏效应，他们工作原理大体相似。
1.3太阳能电池的发展与现状
从发现光伏现象看，太阳能电池已有多年的发展历史。19世纪初法国发现了光伏发电现象，三十几年后第一块硒太阳能电池发展，只有转换效率的很低，因发电设备无法推广。 20世纪中期[56]，贝尔实验室的三位科学家制造了一个价值为单晶硅电池，几年后迅速增加到10％，主要用于卫星和航天器。
上世纪70年代以来，由于化石能源危机（石油，煤炭），可再生能源受到国家的关注，特别是太多的电池，年均增长率达到35％以上。价格也大幅降低（24美元/瓦）。
太阳能能够将光能直接转换为电能[7]。光伏发电装置简单，不需要其他的转动部件，有许多有点，比如，没有噪音，不排放废气废水，安全稳定，维护费用底，而且使用寿命长[8]。
太阳能今后还有更大的发展，因为国家是大力支持此项目的，并为此出台了许多政策，所以，在太阳能这方面的人才也是社会所需要的。应该积极培养这方面的人才，能够为国家效力，为社会做出应有的贡献[9]。
第二章 晶体硅太阳能电池的漏电检测
2.1晶体硅太阳能电池漏电现象分析
2.1.1基础背景
太阳能发电由于其具有环保、高效、节能以及取之不尽、用之不竭等特点[10]，已成为新能源中最受瞩目的能源。一般来说，我们可以把太阳能比作一个半导体晶体管，是一种作为依靠半导体材料的能量转换。光伏行业在未来几年依然是新兴产业。晶体硅太阳电池主要分为两种，一种是将圆柱形的单晶硅棒切割成单晶硅片；一种是通过铸锭方式生成多晶硅片。单晶硅棒和多晶铸锭的质量很大程度上可以影响晶体硅电池片的质量[11]。随着晶体硅电池利用的日益广泛，晶体硅太阳电池局部漏电问题逐渐受到人们的关注与重视。因此晶体硅电池漏电原因的分析与讨论成为晶体硅电池研究的热点之一。在晶体硅太阳电池生产过程中，部分晶体硅太阳电池难免会因为各种原因导致局部漏电，甚至短路[12]。
2.1.2漏电现象
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图21 晶体硅太阳能电池工艺流程
上图中展示了电池的制作流程，可以从各个工序角度分析漏电现象的形成。
1.晶体硅片
太阳能电池的基础就是晶体硅片，如果选择了没有符合要求的太阳能电池有着漏洞的多晶硅会造成太阳能电池的漏电流。
2.制绒
硅具有不同的腐蚀性，制绒就是利用其这项性能。硅片的表面要先进行腐蚀，我们可以用碱性或者酸性腐蚀液，完成后，要进行清洗，但是要注意，不能放在水中过长时间，不然会被污染。
3.扩散制结
扩散一般采用液态源等来进行，形成的PN结的结深一般为0.3－0.5um。在扩散过程中，应该是PN结均匀，否则会形成旁路结。
4.去边结
在扩散过程中，硅片表面以及边缘不可避免地扩散上磷，需要进行等离子刻蚀来去除电池边缘PN结来避免形成旁路结，就是漏电现象。
5.镀膜
因为硅片在抛光后，表面会形成反射，为了减少反射，需要在其表面镀上一层膜，称为减反射膜。这样可以提高电池的转换效率，否则，银浆烧穿导致漏电。
6.印刷电极
当太阳能电池前面一系列的制作工艺后，此时PN结已经形成，能够在太阳光下产生电流。接着需要将这些电流导出。在电池表面上接上正、负两个电极，过程中注意周边的整洁，否则会产生漏电。
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