光谱总结.docx

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1、1、太阳光谱由丁宇宙是近似真空的，太阳表面温度接近6000K,我们把其放射光谱等同于该温度下的黑体辐射.由普朗克据体辐射定律可知能增密度频谱：/28,t7“1,T)=-1.-Jr2匹-I辐射率，在单位时间内从单位表面积和单位立体角内以单位频率间隔或堆位波长间隔用射出的能量。太阳光经过1.5亿公里传输到达地球大气圈表面的光谱辐射能贵为太阳常数，大约其值为1.367kWm2,因此大气圈外的太阳光谱定义为，WO,其中大气版SUairmass)用来估量因为大气层汲取后，所导致影响太阳光谱表现与总体能城值“图一说明大气质髭的计算方法，大气质出数值常是运用AirMaSS=I/cos0来计算的,其中。-0所

2、代表的是太阳光线从头顶上方直射卜来。地球表面用以衡量太阳光谱的大气膜量值是大于等于1，由于太阳光谱AN1.5更加接近人类生活现实，因此常被我们选用，此时太阳光入射角f6i底头顶48.2度。当太阳光照雄到地球表面时，由于大气层与地表景物的微射与折射的因素，会多增加百分之二十的太阳光入射量，抵达地表上所运用的太阳电池表面，其中这些能量称之为扩散部份，因此针时地表上的太阳光谱能量有M1.5G(g1.oba1.)与AMI.5D(dirccD之分，其中AMI.5G包含扩散部分的太阳光能量，而AM1.5D则没有。图一中人站的位置表示的是海平面位置,假如不是处于海平面，则应引入大气压力对大气质量进行修正。O

3、25151OEmzEMx)/SU8三W6=unso00.511.5wave1.ength(m)图二、大气圈外(AMo)与地表上(AM1.5)太阳光能量光谱图二所表示的即是大气圈外(ANo)与地表上(AM1.5)太阳光能量光谱。AM1.5G光谱的总照度为963.75Wm2,而AMI.5D光i普的总照度为768.31Wm2,为了便利国际标准化组织确定为100OWm21.图三、各省太阳能资源分布图2、大气因素大气成分成分含*分）5三2i林健球会道21.,3Msss三ts-KUIOpX电高姓健费及Tift1.OIPPM陵高姓僦和MMppMID公里水2版用眯主要在5公里以下,n公瞅U1.手段HI龈180

4、-1800个反方事亲(J)狄国王WS5公勖下图四、大气中各成分含量和分布大气对太能辐射的影响主要有反射、汲取、散射。大气散射当太阳光遇到大气中小微粒，且这些分子或者微粒的直径小于或相当于辐射波长时，使传播方向发生变更。大气放射主要形式有：瑞利散射、米氏敢射和非选择性散射。瑞利散射：散射粒子的直径比光波波长要小很多时引起的散射。散射系数于波长的四次方成反比，波长越长，大气散射实力越强，主要由大气分子引起。米氏散射：当微粒的直径和辐射波长接近时(23dS浦10)发生的散射.散射系数于波长的二次方成反比。主要由大气中的微粒如烟、尘土、小水滴及气溶胶等引起。非选择性散射：质点直径大于电/波波长时，散射

5、率与波长没关系.大气反射：太阳辐射穿过大气时，被大气中的云层和较大尘埃将其一部分反射到宇宙空间去，从而减弱到达地面的太阳貂射。大气中的反射对各种波氏没有选择性，反射光呈白色。大气反射物质中云最为全要，其反射强度随云状、云厚而不同，高云反射率约为25%,中云为50%,低云为65%,云层愈厚反射愈强，一般状况下云的平均反射率为5055%大气反射有助于减弱太阳辐射，尤其能削减紫外线对人体的灼伤。图五、大气对太阳辐射的汲取、散射、反射大气汲取光波在大气中传播时，大气中各气体成分会汲取某些波长的波。汲取作用比较显著的气体成分是水汽、二氧化碳和臭氧等，它将所汲取的光波能量转变成热能和电离能等.见氧主要汲取

6、紫外光，太阳光辐射中99的紫外光都被见氧U汲取了。二氧化碳和水主要汲取的是红外光。daIiBOH.COiJbO-C01.一qOchig配30.4C.11.5234j112)3。波及()负、臭裹、二我化碳、水汽及大氯的吸收光环。几种主要的大气红外吸收气体的吸收帝的中心波长成分.ft(m)漏吸收(呷)H,01.41.92.76.30.91.11331000太阳辐射的紫外部分，波长在2000埃以卜.，主要被大气中原子态或分子态的氧和级所汲取，完全不能到达地面。波长短于3400埃的太阳紫外柏射，由臭班的哈特莱汲取带(20003000埃)和哈根斯汲取带(32003600埃)的共同作用，在到达地面之前，也

7、绝大部分被汲取（见）。在可见光窗区，大气汲取较少，这里主要有臭氧的夏普伊汲取带（43007500埃），氧在5384埃和7621埃旁边的汲取，以及水汽在6943.8埃旁边的汲取等。3、太阳能电池及组件系统200m3mm太阳能电池基本结构太阳能电池生产工艺：、表面制绒单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由丁入射光在表面的多次反射和折射，增加光的汲取，提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，可用的碱有氢氧化钠，氮氧化钾、氮氧化锂和乙二胺等。大多运用廉价的浓度约为遥的狙氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为7085

8、C,为了获得匀称的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快畦的腐蚀.制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约2025um,在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面打兑的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结。、扩散制结太阳能电池须要一个大面枳的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备，管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型i片放在管式扩散炉的石英容器内，在850900摄氏度高温卜.运用短气将三氯氧磷带入石英容罂，通过三氯氧磷和

9、硅片进行反应，得到磷原了。经过肯定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结匀称性好,方块电阻的不匀称性小F百分之十,少子寿命可大于Iorns0制造PN结是太阳电池生产最旗本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流淌后不再回到原处，这样就形成了电流,用导线将电流引出，就是直流电.(3)、去磷硅玻璃该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢然酸溶液中浸泡，使我产生化学反应生成可溶性的络和物六慰硅酸，以去除扩散制结后在碎片表面形成的一层磷碎玻璃。

10、在犷散过程中，POC1.3与02反应生成P2O5淀积在硅片表面。P205与Si反应又生成SiO2和磷除子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的Si02,称之为磷硅玻璃。、等离子刻蚀由丁在扩散过程中，即使采纳背靠背扩散，硅片的全部表面包括边绿都将不行避开地扩散上磷，PN结的正面所收集到的光牛.电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必需对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀,以去除电池边缘的PN结。通常采纳等离子刻蚀技术完成这一工艺。、镀减反射膜抛光硅表面的反射率为35%,为J削减表面反射,提高电池的转换效率,须要沉积一层墩化硅减反射膜。现在工业生产中常采纳PECVD设备制备减

11、反射膜.PECVD即等离子增加型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置r低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH1.和NH3,气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表而形成固态薄膜即赳化硅薄膜。股状况下，运用这种等离了增加型化学气相沉积的方法沉枳的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为削减，电池的短路电潦和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。6、丝网印刷太阳电池经过制绒、扩散及PECYD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电潦，为了将产生的电流导出，须要在电

12、池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多，而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采纳压印的方式将预定的图形印刷在基板上，该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。受丝网技术的限制,前表面的金属电极不能做的很窄，从而遮挡了光在硅片内的有效汲取。取决于硅片的电阻率，由丝网印刷技术生产的晶体硅电池的开路电压在580-620mV之间，短路电流密度在28-33mcm2之间，以及填充因子（填充因子是指太阳电池最大功率与开路电压与短路电流乘积的比值，是评价太阳电池输出特性的个重要参数。）在70%-75%之间。对于大面积的电池，电池表面IoV-1

13、5%面积被电池表面电极遮挡了。7、快速烧结经过丝网印刷后的硅片，不能干脆运用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂枯合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。当银电极和晶体硅在湿度达到共晶温度时，晶体硅原子以肯定的比例融入到熔融的银电极材料中去，从而形成上卜电极的欧姆接触，提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数，使其具有电阳特性，以提高电池片的转换效率。烧结炉分为孩烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉，此阶段温度渐渐上升：烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应，形成电阻腴结构，使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值：降温冷却阶

14、段，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上。太阳能电池各部分对电池性能影响（D、表面金字塔结构金字塔形向推体的表面积S,等于四个边长为a正三角形S之和S1=4-aa=Ja22由此可见有绒面的受光而积比光而提高了倍即1.732倍。当一束强度为E)的光投射到图中的点，产生反射光和进入硅中的折射光j反射光可以接着投射到另方俊的B点，产生二次反射光;和进入半导体的折射光,:而对光面电池就不产生这其次次的入射。经计算可知还有Ini的二次反射光可能进行第三次反射和折射，由此可算得绒面的反射率为9.04%.(2)、氮化硅减反射膜我们所用的PECVD制备的SiN薄膜是非晶体膜，其结构与短距离的化学

15、链有关。氮化硅薄膜中除了Si-N成分以外，还含有相当可观的弱健氢和痕量氧。薄膜的含H量较高，可达2()30%(原子百分数)。适员的H会对表面起钝化作用。硅和赳化硅界面处电荷的界面态密度很新，这种界面态对界面旁边的我流子会起到陷阱或及合中心的作用。氢钝化能有效降低表面复合速度，增加少子寿命，从而提高太阳电池效率。氮化硅薄膜的折射率比较高，非晶态赳化硅薄膜的折射率随Si/N比在肯定范圉内波动，折射率n=1.8-2.4o氮原子含量蝌加，折射率降低；硅原子含量增加，折射率增大。此外，还和沉积温度仃美，沉积温度提高，折射率增大，这是由于湿度上升使薄膜致密度提高的原因。减反射原理：照窿到硅片上的光因为反射不能全都被硅汲取。反射百分率的大小取决于硅和外界透亮介质的折射率。垂直入射时，硅片表面的反射率R为ni+nJ其中，ns,为硅的折射率：而为外界介质的折射率。在真空或者空气中，我们近似取心=1。在真空或大气中,假如硅表面没有减反射膜,长波范用(1.