【摘要】：太陽能電池光伏發(fā)電是解決全球能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的重要途徑，其中近90%采用的是硅片太陽能電池。金剛石線鋸切割技術(shù)近年來開始應(yīng)用于晶體硅片的切割生產(chǎn)，與現(xiàn)行主流的碳化硅磨料砂漿線切割技術(shù)相比，它具有切割速率高、環(huán)境負(fù)荷小、硅片表面機(jī)械損傷小、硅鋸屑少且易回收、硅片的彎曲度和總厚度偏差小等優(yōu)點(diǎn)，已在單晶硅片的切割生產(chǎn)上得到應(yīng)用，但是對于占中國光伏主導(dǎo)地位的多晶硅片，金剛石線鋸切割技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化尚存在突出障礙：金剛石切割多晶硅片難于沿用現(xiàn)行酸性濕法制絨技術(shù)制備減反射絨面，硅片表面反射率偏高，切割紋難以去除。 本文針對金剛石切割多晶硅片難于沿用現(xiàn)行酸性濕法制絨技術(shù)制備減反射絨面、以及切割紋難以去除的問題，研究了金剛石切割多晶硅片的表面性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上開展了金剛石切割多晶硅片制絨方法研究，取得如下主要研究結(jié)果與結(jié)論： 1.金剛石切割硅片表面反射率，在可見光范圍內(nèi)，比砂漿切割硅片高3~5%；其粗糙度比砂漿切割硅片低~20%。金剛石切割硅片表面存在兩種尺度的切割紋：由鋸絲往復(fù)運(yùn)動形成的周期~0.5mm的亞毫米尺度的往復(fù)紋，及由金剛石顆�？虅澰斐傻膶挾仍�0.2~5μm的微米尺度的劃痕。金剛石線鋸切割硅片的表面由塑性光滑劃痕區(qū)、劃痕間粗糙交界區(qū)、脆性崩裂坑三種區(qū)域組成，其中光滑區(qū)占整個硅片表面積的~33%，其表面形成非晶硅薄層。 2.金剛石切割多晶硅片在從富HNO3到富HF配比范圍的HF-HNO3-H2O酸混合溶液中刻蝕制絨，其反射率均不能使降低到現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足太陽電池生產(chǎn)要求，并且也不能去除硅片表面切割紋。 3.采用堿性濕法刻蝕預(yù)處理金剛石切割多晶硅片，對接近（001）取向的晶粒表面有良好制絨效果，而且微觀劃痕和宏觀往復(fù)紋均能夠被徹底去除。但對其它取向晶粒則無此效果。 4.采用涂覆一層表面保護(hù)性有機(jī)薄膜再進(jìn)行酸性濕法刻蝕以增強(qiáng)其局部選擇性的方法，對減輕金剛石切割多晶硅片切割紋有一定效果，光反射率也有所降低。 5.采用基于HF-HNO3-H2O酸混合溶液與硅料反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕性氣體噴射刻蝕硅片的反應(yīng)法氣相刻蝕，可在金剛石切割多晶硅片表面制備微米級蝕坑絨面，使其光反射率降低到約19%，同時(shí)完全去除切割紋。 6.采用基于加熱蒸發(fā)HF-HNO3-H2O酸混合溶液產(chǎn)生腐蝕性氣體噴射刻蝕硅片的熱蒸法氣相刻蝕，可在金剛石切割多晶硅片表面制備亞微米級二次蝕坑絨面，使其光反射率降低到約12%，同時(shí)完全去除切割紋。 7.反應(yīng)法氣相刻蝕過程呈拋物線性動力學(xué)特征；而熱蒸法氣相刻蝕過程呈線性動力學(xué)特性。
【圖文】：

第一章 緒論1.1 光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及晶硅光伏技術(shù)的主導(dǎo)地位從圖 1.1 可以看到，全世界能源消耗，主要以石油、煤、水力發(fā)電、核能、天然氣組成，其中極少部分為可再生能源。隨著世界人口激增、經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，能源消耗呈逐年增長的態(tài)勢[1]，能源需求與傳統(tǒng)化石能源存量越來越少及開采運(yùn)輸越來越難、成本越來越高之間存在矛盾，導(dǎo)致除了非洲世界上所有其他地區(qū)的主要能源消耗的平均增長在 2012 年均低于 1.8 %。石油仍是全世界最主要的能源，2012 年消耗的石油占全部消耗能源的 33.1 %，但這個數(shù)據(jù)是 13 年來，市場的最低占有率；可再生能源所占比重很低，僅 1.9 %，盡管如此，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可再生能源從無到有的質(zhì)的突破。分析這些數(shù)據(jù)，可以看出，世界各國皆對可再生能源傾注了更多的心血。

相比光化學(xué)與光熱技術(shù)，光電技術(shù)具有清潔、無污染，，可與傳統(tǒng)電力并網(wǎng)傳輸，可儲存，使用形式多樣等優(yōu)勢，促使光伏產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。如圖 1.2 所示為世界各國及地區(qū)自 2005 年到 2012 年每年的光伏生產(chǎn)量，可以看到，在過去的近十年，全世界各國及地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其迅猛，其中中國的光伏組件年產(chǎn)量增長最為突出。圖 1.2 世界各國及地區(qū)自 2005 年到 2012 年每年的光伏生產(chǎn)量(GW)[3]Fig. 1.2 PV annual productions of countries and regions on the world from 2005 to 2012(GW)[3]圖1.3為世界各國及地區(qū)自2005年到2013年每年的光伏組件安裝量(GWP)，可以看到，世界各國各地區(qū)光伏組件每年的安裝量均呈上升趨勢。盡管如此，
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4;TQ127.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2549926