毕业设计（论文）开题报告-晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：材料学院 2011年3 月 8日课题名称晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究学生姓名童振华专业班级硅光伏071课题类型论文指导教师郭耀昌、张永伟/李谦职称工程师/副教授课题来源生产1. 设计（或研究）的依据与意义（1）依据：太阳辐射的光子带有能量, 当光子照射半导体材料时, 光能便转换为电能, 这个现象称为光生伏特效应( 简称光伏效应) 。太阳电池就是利用半导体的光生伏特效应制成的一种光电器件, 是一种物理性质电源。太阳电池产业化所面临的主要问题之一是如何在保证电池高转换效率前提下提高产能。扩散制作p n结是晶体硅太阳电池的核心，也是电池质量好坏的关键之一。本课题就太阳能电池的生产应用展开研究，题目是“晶体硅太阳能电池的扩散工艺研究”。（2） 意义：太阳能作为新生能源，太阳能电池引起了人们的浓厚兴趣。近年来，太阳能电池的技术已经取得了很大的进展，很可能称为未来主要电力来源之一，因此研究太阳能电池尤其其光电转化效率有极其重要的意义。 太阳电池制作中的工艺优化也是非常重要的。太阳电池产业化所面临的重要问题之一是如何在保证电池高转换效率前提下提高产能。扩散制作p-n结是晶体硅太阳电池的核心，是电池质量好坏的关键之一。对于扩散工序而言，确保高效电池的高产能面临的最大问题在于如何保障扩散的均匀性。扩散均匀性好的电池，其后续工艺参数可控性高，可以较好地保证电池电性能和参数的稳定性。 太阳电池是直接将太阳能转换成电能的器件，无疑转换效率是衡量器件质量的最重要参数之一。影响转换效率的主要因素包括：硅材料质量；表面结构(限光)；电极；寿命(钝化)等。 具体到制造工艺过程，p-n结制作过程中的扩散工艺对电池的性能具有至关重要的影响，包括扩散死层的减少、接触电阻损失的降低，开路电压的提高，短路电流和填充因子的增加，都为最终获得高光电转换效率的电池发挥至关重要的作用。目前在扩散这方面的理论虽然比较成熟，但是对工业化生产涉及的具体工艺的系统研究在国内还没有相关报导。本次设计就是建立在生产实践的基础上，在现有的生产设备的条件下，通过对工艺参数的调节，总结出影响扩散质量的因素，并对相关数据进行记录分析，为提高扩散均匀性和可重复性提出合理化的建议，最终在生产上实现太阳能电池片的转换效率，本次设计很具有实际意义。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 目前生产中应用于扩散工艺的是闭管技术（1）闭管扩散技术的原理主要原理是通过高温下炉门密封装置、尾气收集装置、超长恒温区加热炉体设计制造以及温度的测量与控制技术，在确保高产能、扩散均匀性优的前提下减少液态源pocl3以及其它工艺气体的用量，从而降低偏磷酸（hpo3）与cl2生成量以及对这些有毒害副产物进行定向回收、集中处理。其扩散装置如图所示。（2）扩散方式 三氯氧磷（pocl3）液态源扩散pocl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到pn结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。（3）关键设备*自动推舟炉门密封装置*尾气回收冷却装置*温度、气流控制及安全保护系统（4） 国内外扩散炉的发展概况晶体硅产业化扩散制作p-n结所采用的扩散炉主要为管式电阻加热方式(国内外普遍选用kanthal加热炉丝)，装载系统主要有悬臂式(10adingunloading)和软着陆(scl， soft contact loading)两种，国内扩散炉以悬臂式为主，国外以scl为主。相对于配置悬臂装载机构的扩散炉，scl式扩散炉因其炉口密封性更易保障，并不采用石英保温档圈来保证炉门低温状态，工艺反应过程中sic桨退出反应石英管外，这些设计上的优点减少了扩散均匀性的影响因素，在工艺生产中能更好地保证扩散的均匀性；同时也极大地降低了工艺粘污风险，这为高效太阳电池的产业应用提供了硬件保障。这也是scl式扩散炉逐步取代悬臂装载式扩散炉的原因所在。 本次设计研究的主要是怎样合理的控制掺杂源和工艺气体用量，保证扩散的均匀性和可重复复性。3. 课题设计（或研究）的内容1. 太阳能电池生产工艺及原理介绍。2. 对磷扩散的认识（包括扩散的定义、磷扩散的目的和方式）。3. 熟悉磷扩散的原理。4. 扩散工艺的控制及改善实验。4. 设计（或研究）方法1. 熟悉扩散炉性能及工艺参数。2. 通过对扩散工艺的认识，尝试改进或完善生产线上的扩散工艺。3. 经毕业论文阶段锻炼后，具有初步的科研能力（实验方案制定和独立实验操作能力）。翻译8000字符的外文文献，写出10000字数以上的毕业论文。5. 实施计划第 1-4 周 查找资料，确定实验方案。英文文献翻译；第 5-7 周 通过生产实践熟悉太阳能电池片的生产工艺，提出扩散工艺的实验