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1、河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）学院：材料科学与工程 2011 年3月8日 课题名称酸法制绒下减薄量对多晶硅太阳能电池片电性能的影响学生姓名段雨专业班级非金材072课题类型论文指导教师李飞龙/张俊鹏/李谦职称工程师/工程师/副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义当前，在全球能源价格不断攀升和温室气体减排的呼声不断增大的形势下，太阳能电池作为可再生替代能源，有强大竞争力，市场需求将进一步增加，前景十分可观。太阳能电池自问世以来，晶体硅太阳能电池一直在世界光伏市场居统治地位，占太阳能电池总产量的80%90%。晶体硅太阳能电池以其丰富的原材料资源和成熟的生产工艺成为太阳能
2、电池研发和产业化的主要方向。，当前影响光电池大规模应用的主要障碍是它的制造成本太高。在众多发电技术中，太阳能光 电仍是花费最高的一种形式，因此，发展阳光发电技术的主要目标是通过改进现有的制造工艺，设计新的电池结构，开发新颖电池材料等方式降低制造成本，提高光电转换效率。近年来，光伏工业呈现稳定发展的趋势，发展的特点是：产量增加，转换效率提高，成本降低， 应用领域不断扩大。目前，世界太阳电池年产量已超过150MW。单晶硅太阳电池的平均效率为15%，澳大利亚新南威尔士大学的实验室效率已 达24.4%；多晶硅太阳电池效率也达14%，实验室最大效率为19.8%。多晶硅太阳能电池的出现在很大程度上降低了材
3、料的制作成本，然而其光电转换效率并没有单晶硅太阳电池的高。其中主要有两个原因：一方面是由于多晶硅材料具有晶界、高密度的位错、微缺陷和相对较高的杂质浓度，降低了有效少数载流子寿命；另一方面，多晶硅片表面的陷光效果要比单晶硅差，不能很好地吸收和利用太阳光。而前者是由材料本身的特性所决定，很难在不增加成本的情况下进行改善。因此，研究者把焦点集中在用多晶硅片的表面制备绒面以增加太阳能电池对太阳光的吸收，从而提高电池的转换效率。目前，多晶硅绒面的制备技术主要有机械刻槽1和各向同性酸腐蚀。机械刻槽和等离子刻蚀2制备出的绒面陷光效果非常好，但需要相对复杂的处理工序和昂贵的加工系统，不能满足大批量生产的要求3
4、酸腐蚀绒面技术可以比较容易地整合到当前的太阳能电池片处理工序中，而且应用起来基本上是成本最低、最有可能广泛应用的多晶硅太阳电池绒面技术。因此，本文对酸腐蚀制绒技术下不同减薄量时多晶硅太阳能电池片电性能参数的研究，在提高多晶硅太阳电池的效率转化方面具有十分重要的意义。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 关于多晶硅太阳电池绒面制作方法，国内中山大学利用激光束在多晶硅片表面密集扫描，使扫描区域内的硅材料发生熔融、气化和溅出反应，在多晶硅片表面形成微米级的凹凸结构，经化学处理后的最佳表面反射率可以达到10%4；常州天合光能有限公司首先在硅片表面随机喷涂二氧化硅或光阻材料保护颗粒，然后将硅片置
5、于氢氟酸和硝酸的混合液中制绒，喷涂在硅片表面的颗粒作为刻蚀保护层降低此处反应速率，从而降低硅片表面的平整度和反射率5；厦门大学在预处理后的多晶硅硅片表面的光刻胶材料上进行全息记录（光学元件为全息光栅），经曝光、显影制作二维周期性微结构，以光刻胶为结构模版，采用酸性腐蚀液将六角周期性的微结构图样制作进硅材料6。 国外BHARAT HEAVY ELECTRICALS LTD采用自掩膜（self-masking）和低能量反应离子刻蚀（RIE）工艺制绒，表面形成随机分布的纳米结构，电池最大效率由12.7%（未用RIE）提高到达15.1%7； 韩国UNIV KOREA IND&ACADEMIC COLL
6、ABORATION的太阳能电池硅片表面制绒方法包括模板制备，即首先制备包含系列凹部的模具，将模板熔体沉积在模具上然后硬化，除去模具获得包含与所述凹部对应之空洞的模板，以模板作为掩膜对多晶硅基体进行蚀刻，模板包含聚二甲硅氧烷8。参考文献1 GERHARDS C,MARCKMANN C,TONE R,et a1.Mechanically V-textured low cost multi-crystalline silicon solar cells with a novel Pr-inting metallization C/Proc of the 26th Photovohaic Specia
7、l-ists Conference.Anaheim,CA，USA,1997,23（7）:43-46. 2 RUBY D S,ZAIDI S H,NARAYANAN S,et a1.RIE-texturing of industrial Mul-ticrysta1line silicon solar cellsJ.So1.Engrgy Eng,2005,127(1):146-149.3 PARK S W ,KIM J.Application of acid texturing to Multi-Crystalline silicon wafersJ.Journal of the Korean P
8、hysical Society,2003,43(3):423-426.4 中山大学.一种多晶硅太阳电池绒面制作方法P.中国专利,CN,200810218734.15 常州天合光能有限公司.多晶硅酸法制绒工艺P.中国专利,CN,200910029714.4 6 厦门大学.多晶硅太阳能电池织构层的制备方法P.中国专利,CN,200810070747.9 7 BHARAT HEAVY ELECTRICALSLTD.Improvement in efficiency of Multi-crystalline silicon solar cells using self-masking and low-
9、energy reactive- ion etching process for texturizationP.USA patent,IN,20070710168.98 UNIV KOREA IND&ACADEMIC COLLABORATION (UYKO-N) Silicon sur-face texturing method for silicon solar battery,involves manufacturing templateby preparing mold comprising set of concave parts,and obtaining template comp
10、-rising set of holes corresponding to concave parts by removing moldP.USA patent, KR855682,2008.09.033. 课题设计（或研究）的内容本设计是通过对清洗工艺的研究来控制减薄量并确定其对多晶硅片电性能的影响1.熟练掌握清洗工序的工艺原理2.研究减薄量对多晶硅电池片电性能的影响3.确定工艺参数4. 主要技术指标(或研究目标)1. 了解电池片的制造过程，掌握清洗制绒工序的作用；2. 掌握制定实验方案的基本思路和实验操作基本技能；3. 掌握对实验结果数据的分析及总结；撰写8000字毕业论文，完成12000字符的外文翻译；5. 实施计划13周 文献调研、开题报告的撰写、实验方案设计412周 进行工艺实验1213周 实验结果分析1417周 论文撰写，答辩指导教师意见指导教师签字： 2011 年3月8日教研室意见教研室主任签字： 2011 年3月8日
