第二版前言
對于晶體硅太陽電池而言，基本原理與工藝路線基本形成，但是所用的材料與工藝還是在不斷發展之中。經過這幾年的發展，我國晶體硅電池的產量已經牢牢占據世界第一位置，而且在整個產業方面形成了一個完整的體系，包括生產裝備、關鍵材料、檢測儀器及認證標準體系等，并且形成了很強的創新能力。
晶體硅太陽電池是光伏發電系統的心臟。從本質上來看，太陽電池就是一個可以實現光電直接轉換的半導體電力器件。一直以來，對太陽電池的發展要求主要基于三點：高效率，主要取決于電池的材料、結構及工藝水平；穩定性，電池都要封裝成組件并要經受室外嚴酷條件的長期考驗，而不出現明顯的性能衰減；低成本，電力作為生活與生產必需品，電池生產成本要低，這樣才有利于光伏發電推廣應用。
本書自第一版出版以來，深受廣大院校師生的好評，由于科學技術的發展和教學的需要，本書修訂第二版。修訂中堅持立德樹人的指導思想，注重素質培養。第二版中對涉及過時的技術進行了更新，增加了n型晶體硅電池技術一章。
本書主要內容包括緒論、硅片生產技術、太陽電池物理基礎、晶體硅電池的整個生產過程及工藝、電池性能檢測、n型晶體硅電池技術及新技術發展等。晶體硅太陽電池發展歷史悠久，作為光伏發電的主導產品仍將持續很長時間。晶體硅電池還在不斷發展與進步，目前晶體硅電池產業正處于技術提升階段。預計不久，多種高效晶體硅電池產品將陸續規�；M入應用市場。
本書由沈輝博士組織、策劃，并編寫第1～3章、第10章部分內容及最終統稿。楊岍女士提供了初稿大部分內容，并編寫第4～6章。吳偉梁博士編寫第7～10章，并對全書部分圖片和文字進行校正。陶龍忠博士主要負責全書的審閱和修改。書中有部分插圖加工處理由黃嘉培先生完成。廣東省太陽能協會秘書長朱薇樺女士提供了CIGS太陽電池和組件的相關數據。德國Juelich氣候與能源研究所邱開富博士，中山大學太陽能系統研究所研究生劉宗濤、謝琦、姚志榮等人及泰州中來光電科技有限公司的包杰、趙影文和東莞南玻光伏科技有限公司的賴海文先生，對本書的編寫與內容修正給予了必要的幫助，并提供了部分圖片。北京航空航天大學周鵬宇先生，通威股份光伏技術中心資深工程師陳浩、周凡及王志康先生，晉能清潔能源科技股份公司白炎輝先生，提供了本書第二版新增的n型晶體硅電池部分資料，并提出修改建議。本書能夠最終成稿與許多人的幫助是分不開的，筆者在此對給予幫助的所有同事與光伏同仁表示誠摯的感謝。
本書可以作為高等院校相關專業的教材或教學參考書，也適合光伏產業技術人員參考，還可供光伏技術愛好者選用。晶體硅太陽電池技術還在不斷發展之中。由于筆者學術水平所限，本書一定會存在一些不足之處，筆者將會收集讀者反饋的有關意見，在再版時進行修改與完善。
沈輝
廣州南國奧園
第1章緒論1
1.1太陽輻射概述1
1.2太陽電池概述2
1.2.1國外發展歷程2
1.2.2國內發展歷程4
1.3晶體硅太陽電池5
1.3.1單晶硅電池5
1.3.2多晶硅電池6
1.3.3硅帶電池7
1.3.4典型的高效晶體硅電池8
1.4硅基薄膜太陽電池9
1.4.1非晶硅薄膜電池9
1.4.2多晶硅薄膜電池10
1.4.3硅基疊層太陽電池11
1.5化合物半導體太陽電池12
1.5.1碲化鎘（CdTe）薄膜太陽電池12
1.5.2銅銦鎵硒（CuInGaSe2）薄膜太陽電池13
1.5.3砷化鎵（GaAs）太陽電池13
1.6新型太陽電池研發進展14
復習思考題15
參考文獻15
第2章硅片生產技術17
2.1概述17
2.2硅的性能18
2.3硅的制備19
2.3.1高純硅材料生產19
2.3.2單晶硅的制備22
2.3.3多晶硅錠生產24
2.4硅片生產技術25
2.4.1單晶硅片的加工25
2.4.2多晶硅片的加工28
2.4.3硅片的檢驗29
復習思考題30
參考文獻30
第3章太陽電池物理基礎32
3.1概述32
3.2基本結構與原理34
3.2.1太陽電池結構34
3.2.2太陽電池發電過程34
3.3太陽電池的I-V特性與主要技術參數35
3.3.1I-V曲線主要性能參數35
3.3.2其他參數38
3.4太陽電池的損失分析39
3.4.1光學損失39
3.4.2電學損失41
3.4.3極限效率44
復習思考題45
參考文獻45
第4章硅片制絨工藝47
4.1概述47
4.2制絨工藝目的48
4.2.1硅片清洗48
4.2.2表面制絨49
4.3工藝原理49
4.3.1單晶硅制絨原理49
4.3.2影響因素分析50
4.3.3多晶硅制絨原理53
4.3.4影響因素分析54
4.4生產設備與工藝57
4.4.1單晶硅制絨生產設備57
4.4.2多晶硅制絨生產設備59
4.5檢測方法63
4.5.1正常片生產過程控制63
4.5.2常見異常及解決辦法63
復習思考題64
參考文獻64
第5章硅片摻雜工藝66
5.1工藝目的66
5.2工藝原理67
5.2.1熱擴散機制67
5.2.2磷摻雜67
5.3擴散設備與工藝69
5.3.1擴散設備69
5.3.2擴散工藝流程70
5.3.3擴散工藝注意事項72
5.4刻蝕工藝72
5.4.1刻蝕技術分類72
5.4.2干法刻蝕設備與工藝74
5.4.3濕法刻蝕設備與工藝76
5.5相關檢測78
5.5.1方塊電阻測量78
5.5.2擴散分布與結深79
5.5.3導電類型測量79
復習思考題80
參考文獻81
第6章減反射膜工藝82
6.1工藝目的82
6.2減反射原理與材料83
6.2.1減反射原理83
6.2.2減反射膜基本參數及減反射材料84
6.3減反射膜制備工藝與設備85
6.3.1PECVD鍍膜技術85
6.3.2ALD鍍膜技術86
6.3.3減反射膜生產工藝與設備87
6.4減反射膜生產流程89
6.5相關檢測90
6.5.1SiNx膜外觀的檢驗91
6.5.2SiNx膜的厚度及折射率檢驗92
復習思考題93
參考文獻93
第7章電極制備工藝94
7.1工藝目的94
7.2工藝原理94
7.2.1前電極圖形設計94
7.2.2絲網印刷原理96
7.2.3燒結原理97
7.2.4燒結工藝對電池性能的影響98
7.3絲網印刷設備與生產99
7.3.1絲網印刷基本工具與漿料99
7.3.2絲網印刷工藝流程與生產線設備104
7.3.3設備參數對印刷的影響106
7.4燒結工藝107
7.5相關檢測108
7.5.1外觀檢測108
7.5.2柵線高寬比108
7.5.3接觸電阻率108
復習思考題110
參考文獻111
第8章電池測試、分檔及修復112
8.1光電性能測試112
8.1.1電流-電壓（I-V）特性曲線測試112
8.1.2量子效率測試114
8.1.3電致發光測試114
8.1.4光致發光測試115
8.2電池分檔117
8.2.1效率/功率分檔117
8.2.2顏色及外觀分檔118
8.3電池缺陷分析與修復118
8.3.1缺陷檢測119
8.3.2修復技術121
復習思考題121
參考文獻122
第9章n型晶體硅電池技術123
9.1TOPCon電池123
9.1.1概述123
9.1.2電池結構與原理124
9.1.3設備與工藝125
9.1.4電池生產流程135
9.1.5相關檢測138
9.2HIT電池138
9.2.1概述138
9.2.2電池結構與原理139
9.2.3設備與工藝140
9.2.4電池生產流程145
9.2.5相關檢測146
復習思考題147
參考文獻147
第10章太陽電池技術發展149
10.1概述149
10.2新工藝發展149
10.2.1制絨工藝149
10.2.2摻雜新工藝155
10.2.3鈍化新工藝158
10.2.4電極新工藝160
10.2.5薄硅片電池170
10.3高效晶體硅電池發展171
10.3.1PERC及TOPCon太陽電池171
10.3.2IBC與HBC電池177
10.3.3MWT電池179
復習思考題180
參考文獻180
附錄183
附錄1AM1.5G太陽輻射光譜數據183
附錄2晶體硅太陽電池分類186
附錄32023年太陽電池最高效率記錄表187
附錄4國際著名太陽電池研究機構187
附錄5太陽電池生產安全與防護化學用品使用的急救措施188
附錄6太陽能級多晶硅片合格產品規格書（企業標準）189
附錄7單晶硅片A級品合格產品規格書（江蘇潤陽悅達光伏標準）191
附錄8n型單晶硅片A級品合格產品規格書192
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