光伏电池关键制造与检测技术问答

第1章光伏电池与太阳能的基础知识1

1?1什么是太阳能？什么是光伏电池？1

1?2光伏电池的种类有哪些？2

1?3世界光伏电池的发展是怎样的？5

1?4中国光伏电池的发展是怎样的？5

1?5光伏电池发电有哪些优点？5

1?6光伏电池发电有哪些局限性？6

1?7哪种光伏电池最好？6

1?8光有什么特性？7

1?9什么是外光电效应？什么是内光电效应？8

1?10什么是光伏效应？什么是LED？8

1?11什么是光伏电池的输入输出特性曲线？8

1?12什么是填充因子？9

1?13怎样计算光伏电池的能量转换效率？10

1?14怎样通过功率来计算光伏电池的能量转换效率？10

1?15怎样通过转换效率计算光伏电池的功率？10

1?16光的照度对光伏电池的性能有何影响？11

1?17温度对光伏电池的性能有何影响？11

1?18电池片厚度对光伏电池的性能有何影响？11

1?19光伏电池的构造是怎样的？光伏电池是怎样发电的？12

1?20生产光伏电池所用的材料主要有哪些？12

1?21什么是光伏电池的光谱特性？13

1?22光伏电池用的半导体材料为什么要有纯度要求？13

1?23多晶硅的纯度对光伏电池有什么影响？14

1?24我国的太阳能资源的分布是怎样的？14

第2章半导体与材料的基础知识16

2?1光伏电池为何要用半导体材料制造？16

2?2什么是本征半导体？什么是杂质半导体？16

2?3什么是施主杂质？什么是受主杂质？17

2?4什么是生产光伏电池最常用的半导体？17

2?5什么是晶胞？什么是晶粒？18

2?6单晶硅属于哪种类型的晶体？19

2?7单晶硅和多晶硅有什么相同和不同？19

2?8什么是晶体缺陷？晶体缺陷有哪几种？20

2?9晶体缺陷与光伏电池有什么关系？21

2?10什么是三维缺陷？21

2?11可以生产光伏电池的半导体材料有哪些？23

2?12什么是少子? 什么是少子寿命?24

第3章硅的还原26

3?1为什么说光伏电池是使用砂石生产的?26

3?2将二氧化硅还原成硅的方法有哪几种?27

3?3碳还原法的具体流程是怎样的?29

3?4碳还原法的化学反应是怎样的?30

3?5工业硅生产对硅石有哪些要求？31

3?6工业硅生产对还原剂有哪些要求？32

3?7什么是蓝碳？33

3?8作为还原剂木炭有什么优势？33

3?9什么是洗精煤？什么是块状炉料？34

3?10工业硅生产如何配料？34

3?11工业硅生产中怎样进行加料、焖烧和捣炉？35

3?12什么是埋弧电炉？埋弧电炉的电能传输是怎样的？36

3?13怎样选择电弧炉？38

3?14怎样选择电极？怎样计算电极的直径？39

3?15极心圆的直径怎样确定？39

3?16炉膛的内径和深度怎样确定？40

3?17怎样提高工业硅生产的热效率？40

3?18工业硅二次精炼的方法有哪几种？41

3?19工业硅的炉渣对产品有何影响?42

3?20光伏电池生产对工业硅有哪些要求？42

第4章硅的化学提纯43

4?1工业硅中的杂质有哪些?43

4?2工业硅为何要提纯？什么是超纯硅？43

4?3硅的化学提纯方法有哪几种?43

4?4多晶硅中的杂质是怎样表示的?45

4?5为何称三氯氢硅氢还原法为改良西门子法?46

4?6什么是氯化氢？氯化氢是怎样合成的？54

4?7什么是三氯氢硅？三氯氢硅是怎样合成的？56

4?8沸腾炉内为何还需要水冷？59

4?9三氯氢硅合成为何要加铜和铝？60

4?10三氯氢硅中有哪些杂质？60

4?11三氯氢硅的提纯用什么方法？61

4?12什么是常规精馏提纯法？62

4?13什么是拉乌尔定律？什么是道尔顿分压定律？63

4?14精馏塔的作用是什么？精馏塔操作中常出现的问题有哪些？65

4?15什么是塔板负荷性能图？什么是塔板适宜操作区域图？65

4?16对于有多种杂质的三氯氢硅怎样提纯？ 68

4?17什么是提馏段和精馏段？74

4?18精馏塔有哪几种？74

4?19对精馏塔的材质有哪些要求？79

4?20对精馏塔的蒸发器和塔釜有哪些要求？80

4?21对精馏塔的塔柱有哪些要求？82

4?22对精馏塔的塔头有哪些要求？86

4?23什么是全回流？什么是回流比？87

4?24一个完整的精馏车间是怎样的？88

4?25影响多晶硅产品质量的主要因素有哪些？90

4?26还原炉为什么要用导热油？为什么不能小看还原炉的冷却剂？90

4?27一个完整的还原车间是怎样的？91

第5章硅的物理提纯93

5?1什么是硅的物理提纯法？93

5?2国外的物理法的工艺路径是怎样的？94

5?3我国的物理法的工艺路径是怎样的？96

5?4物理法生产多晶硅最难去除的是哪种杂质元素？96

5?5为什么有人说物理法中也有化学反应？97

5?6物理法生产多晶硅的原料怎么处理？97

5?7什么是炉外精炼？98

5?8什么是湿法冶金？98

5?9影响酸洗效果的因素有哪些？100

5?10为什么要吹气？100

5?11为什么要造渣？怎样选择造渣剂？101

5?12为什么要真空精炼？101

5?13电磁感应精炼有何好处？103

5?14电子束熔炼的原理是什么？电子束枪对硅有何作用？104

5?15什么是分凝系数？什么是有效分凝系数？105

5?16为什么要定向凝固？107

5?17定向凝固的方法有哪几种？108

第6章单晶硅的制备112

6?1什么是单晶硅？单晶硅有哪几种？112

6?2单晶硅的生产方法有哪几种？113

6?3直拉单晶炉是怎样的？115

6?4直拉法是怎样生产单晶硅的？117

6?5什么是温度梯度？123

6?6温度梯度对单晶硅生长有何影响？125

6?7硅液的流动对拉晶有何影响？127

6?8拉晶时石英坩埚怎样升降？单晶硅的生长量怎样计算？127

6?9单晶硅中为何要掺杂？掺杂量怎样确定？128

6?10单晶硅中的杂质有什么作用？129

6?11怎样降低直拉单晶硅中的杂质含量？131

6?12区熔法是怎样生产单晶硅的？132

6?13区熔法为何能提纯单晶硅？138

6?14直拉单晶硅所用的石英坩埚为何要涂氢氧化钡？139

6?15单晶硅生产时突然停电怎么办？139

6?16单晶硅为什么发白？140

6?17怎样评价单晶硅的质量？141

6?18单晶硅生产对环境有什么要求？142

第7章多晶硅铸锭与切片 144

7?1多晶硅为什么要铸锭？多晶硅铸锭与物理法生产多晶硅有什么不同？144

7?2多晶硅铸锭用什么设备？144

7?3多晶硅铸锭的具体流程是怎样的？146

7?4多晶硅铸锭对石英坩埚有什么要求？多晶硅铸锭所用的石英坩埚为何是方形的？147

7?5多晶硅铸锭所用的石英坩埚为何要涂氮化硅？149

7?6多晶硅铸锭为何要用氦气？150

7?7单晶硅棒切片与多晶硅锭切片有何不同？150

7?8切割机有哪些种类？152

7?9怎样计算硅棒出片率？158

7?10多线切割机是怎样切割硅片的？159

7?11多线切割机的金属线颤动对硅片有何影响？160

7?12多线切割机中的放线轮与收线轮之间有什么关系？160

7?13怎样控制多线切割机走线系统的张力？160

7?14多线切割机切得的硅片为何还要进行处理？164

第8章光伏电池的制备 165

8?1光伏电池制备的工艺流程是怎样的？165

8?2生产光伏电池怎样选择硅片？166

8?3光伏电池为何要制绒？168

8?4怎样在硅片上制绒？169

8?5在硅片上制备PN结的方法有哪些？171

8?6什么是扩散？ 扩散需要什么条件？171

8?7可在硅片上制备PN结的扩散法有哪些？172

8?8怎样在P型硅片上扩散磷原子？175

8?9怎样在N型硅片上扩散硼原子？177

8?10什么是离子注入？178

8?11可在硅片上制备PN结的外延法有哪些？179

8?12什么是边缘刻蚀？180

8?13怎样去除磷硅玻璃？181

8?14光伏电池表面为何要有减反射膜？182

8?15减反射膜为何能使硅片表面光的反射损失减少呢？183

8?16减反射膜的厚度应该是多少？185

8?17可以成为减反射膜的材料有哪些？187

8?18怎样来计算减反射膜的透光量？190

8?19什么是PECVD法？191

8?20双层减反射膜有何优势？194

8?21光伏电池的电极是怎样制作的？195

8?22光伏电池的电极为何还要进行烧结呢？怎样烧结？199

第9章光伏电池生产中的检测201

9?1光伏电池生产中的检测都包括哪些？201

9?2什么是方阻？怎样测定方阻？203

9?3使用四探针测量电阻怎样选择电流？205

9?4硅片测试对环境有何要求？205

9?5什么是无接触测试仪?206

9?6什么是TTV? 206

9?7怎样测量半导体的导电类型? 206

9?8怎样测量半导体的少子寿命?208

9?9怎样测量扩散结深？209

9?10硅片的厚度和厚度变化是怎样测量的？211

9?11测量温度的仪表有哪些？214

9?12流量计有哪些？什么是质量流量计？217

9?13什么是气相色谱仪？221

9?14什么是质谱仪？223附录 226

附录1常用液体密度表226

附录2几种常用光伏电池材料物理性质表226

附录3工业氢、超纯氢、高纯氢、纯氢的纯度标准表227

附录4各行业所需氢气主要技术参数表227

附录5不锈钢材质对照表228参考文献230

本书所列是有关太阳能光伏电池生产企业人员应知和应会的关键制造技术、关键检测技术及基础理论问题等。编者除了根据多年的实践经验进行编写之外，还参考了国内外有关最新资料；同时列举了大量与光伏电池制造有关的工程实例。本书既有操作实践，又有基础理论；力求深入浅出，通俗易懂。全书主要内容涵盖如下：有关光伏电池与太阳能的基础知识；有关半导体与材料的基础知识；有关光伏电池硅材料的关键制造技术，包括硅的还原、硅的化学提纯、硅的物理提纯、单晶硅的制备、多晶硅铸锭与切片等。还对有关光伏电池实际生产的最新关键制备技术、光伏电池生产的最新关键检测技术等进行了重点介绍。本书适于广大太阳能生产企业工人、技术人员和管理人员参考，也适于新能源材料研究人员和技术人员参考，还可作为职业院校光伏专业教学参考书使用。