至今为止，大多数太阳电池厂家都是通过扩散工艺，在p型 硅片上形成n型区，在两区交界就形成了一个p-n结（即 n+/p）。太阳电池的基本结构就是一个大面积平面p-n结。 由于在结区附近电子和空穴的相互扩散，从而在结区形成一 个由n区指向p区的内建电场。
太阳电池在无光照时，在界面层附近的相反的空间电荷相互 作用，使载流子的继续交换停止。在界面层附近的空间电荷 区的厚度一般为0.5 -1 µm左右。 对于太阳电池来说，界面 层应当处于硅片表面的附近位置。
如果光线照射在太阳电池上并且光在界面层被吸收，具有足 够能量的光子能够在p型硅和n型硅中将电子从共价键中激发， 以至产生电子-空穴对。
界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电 场作用被相互分离。电子向带正电的n区和空穴向带负电的p 区运动。通过界面层的电荷分离，将在p区和n区之间产生一 个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接 入电压表。对晶体硅电池来说，开路电压的典型数值为0.50.6 V。用一个电流表也可测量电流的强度。
去磷硅玻璃：用化学方法除去扩散层SiO2与HF生成 可溶于水的SiF，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺 P2O5的SiO2）溶解，化学反应为：
SiO2 ＋6HF → H2（SiF6）＋2H2O
减反射膜制备：采用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 技术在电池表面沉积一层氮化硅 （SiNx）减反射膜，不但可以减少光的反射，而且 因为在制备SiNx 减反膜过程中大量的氢原子进入， 能够起到很好的表面钝化和体钝化的效果。
Q1-Q2 2002 Distribution
SiN
Ti02
5%
14%
22%
22%
1%
14%
3%
8%
6%
5%
10%
3%
13%
2%
15%
15%
3%
12%
9%
6%
1%
9%
1%
1%
Full distribution Average power: 2.24
2.01
Motech Multicrystalline Silicon Solar Cell
硅片腐蚀：首先用NaOH腐蚀硅片，以去除硅片表面机械切痕 与损伤, p型硅片每面腐蚀深度可为5-10 m。用Na2CO3溶 液进行硅片表面绒化，现在常用的硅片的厚度为200-300 m 左右。去除硅片表面损伤层是太阳电池制造的第一道常规工序， 目前主要是通过化学腐蚀，此法可有效地消除由于切片造成的 表面损伤，同时还可以制作绒面表面构造，从而减少光反射。 化学腐蚀常用碱腐蚀方法：
表面金属化 采用丝网印刷,键式炉加热烧结
检测分级 根据电池效率，每0.4或0.5分级包装
晶体硅太阳电池生产工艺流程
这里主要介绍晶体硅太阳电池生产工艺流程。 以单晶硅电池为例：首先拉制p型单晶硅棒，通过切
片设备将单晶硅棒切成约300 m左右的硅片，硅片 要进行腐蚀、清洗，然后将硅片置于扩散炉石英管 内，用三氯氧磷在硅片上扩散磷原子，以在p型硅片 上形成深度约0.5 m左右的n型导电区，在界面形 成p-n 结，接着在受光面上制作减反射薄膜，并通 过真空蒸发或丝网印刷制作上下电极。在受光面采 用栅线电极，以便最大限度地采光。 下面就太阳电池的主要制造过程：去除硅片表面损 伤层、扩散制结、等离子边缘腐蚀、去除磷硅玻璃、 沉积减反射膜、制作上下电极等工序,作一具体说明。
太阳电池的原理与生产工艺
主要内容
太阳电池原理 晶体硅太阳电池工艺流程 太阳电池标准生产过程简介 工厂与产品说明 减反射薄膜制备及特点
单晶硅-SiOx, 热氧化，TiO2 , APCVD 多晶硅- TiO2, APCVD, SiNx , PECVD TiO2 和 SiNx 减反射薄膜的性能比较
扩散制结：多数厂家都选用p型硅片来制作太阳电池， 那么一般用POCL3液态源作为扩散源。扩散设备可 用横向石英管或链式扩散炉,进行磷扩散形成n 型层。 扩散的最高温度可达到850-900℃。这种方法制出 的结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少 子寿命可大于10 Ms。扩散过程遵从如下反应式：
表面金属化：太阳电池制造的最后一道制作工序是印刷电极， 最早是采用的真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网 印刷法，即通过特殊的印刷机和模板将银浆、铝浆印制在太阳 电池的正、背面，以形成正、负电极引线，再经低温烘烤、高 温烧结，最终即可制成太阳电池。
在电池的背面制作电极毫无问题，可在整个背面加上一层薄的 金属层，为了容易焊接必要时要镀上一层锡。但电池的正面必 须保证对光线透明，因此，电池的正面的电极呈梳子状形式或 丝网状树枝状结构。
丝网印刷技术近年来不断改进，自动化程度不断提 高。先进的丝网印刷的模板采用镍板激光刻槽制成， 以保证模板的耐久和栅格的精度。一般丝网印刷的 正面电极对光线有7%左右的遮挡，采用先进的模板 印刷工艺可减少对光的遮挡，同时接触电阻又有一 定程度的降低，制造出的电池效率也会有所提高。
检测分级：电极印刷后到高温烧结结束，整个太阳 电池制造过程也就完成了，在太阳光下将太阳电池 正、负极用导线接上，就有电流通过了。为了保证 产品质量得一致性，通常要对每个电池测试，并按 电流和功率大小进行分类，可根据电池效率，每0.4 或0.5分级包装。但要使太阳电池能很好的满足用户 发电需要，还须将太阳电池封装成太阳电池组件。
4POCL3 ＋3O2（过量）→ 2P2O5＋2CL2（气）， 2P2O5＋5Si → 5SiO 2 + 4P
近年来，SheI1 Solar开发了新的扩散工艺，即采用 红外加热的办法，明显提高了工效，扩散速度可以 达到每秒完成一片电池。
等离子边缘腐蚀：扩散过程中，在硅片的周边表面 也形成扩散层，使电池短路，必须除去。利用辉光 放电中氟离子与硅发生反应，产生挥发性的产物 SiF4，可达到边缘腐蚀的目的。
太阳电池原理
太阳电池的原理是基于半导体的光生伏特效应将太 阳辐射直接转换为电能。
在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以 p型-硅和n型-硅对外部来说是电中性的。
如将p型-硅或n型-硅放在阳光下照射，仅是被加 热，外部看不出变化。尽管通过光的能量电子从化 学键中被释放，由此产生电子-空穴对，但在很短 的时间内（在µs范围内）电子又被捕获，即电子 和空穴“复合”。
通过光照在界面层产生的电子-空穴对愈多，电流愈大。界面 层吸收的光能愈多和界面层即电池面积愈大，在太阳电池中 形成的电流也愈大。
对于太阳电池来说，光能到电流的转换仅是在界面层附近才 是有效的。这取决于光线在界面层周围被吸收和尽可能地将 能量传输给晶体。因此，太阳电池的光线入射的一面应该相 应做得薄一些，以便光线可几乎无衰减的到达界面层。
总而言之，在光照条件下，只有具有足够能量的光子进入p-n 结区附近才能产生电子-空穴对。
对于晶体硅太阳电池来说，太阳光谱中波长小于1.1 µm的光线 都可产生光伏效应。
对不同材料的太阳电池来说，尽管光谱响应的范围是不同的， 但光电转换的原理是一致的：如图所示，在p-n结的内建电场 作用下，n区的空穴向p区运动，而p区的电子向n区运动，最 后造成在太阳电池受光面（上表面）有大量负电荷（电子）积 累，而在电池背光面（下表面）有大量正电荷（空穴）积累。 如在电池上、下表面做上金属电极，并用导线接上负载，在负 载上就有电流通过。只要太阳光照不断，负载上就一直有电流 通过。
晶体硅太阳电池原理示意图
晶体硅太阳电池生产工艺流程
硅片腐蚀 (NaOH) 用腐蚀硅片表面机械损伤, p型硅每面腐蚀深度为10 m;
硅片表面绒化 (Na2CO3) 每面腐蚀深度为5-10 m, 最后硅片厚度 300-350 m;
扩散制结 用横向石英管扩散炉,进行磷扩散形成n 型层;
减反射膜制备 用PECVD制作SiNx 减反膜 (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)
MHC103P MHC103S MHC103 EMHC103 TMHC125P MHC125S MHC125E MHC125T
Conversion Efficiency
11-11.99 12-12.99 13-13.49 13.5-14.99 11-11.99 12-12.99 13-13.49 13.5-14.99
Standard Solar Cell Technology
View inside a Solar Cell Production Line
Standard Solar Cell Technology
Mono-Si and Poly-Si Solar Cell
Standard Solar Cell Technology
EFG-Solar Cells prepared by RWE Schott towatt)
Solar Cells (Photowatt)
Class
Ae Ad Ac Ab Aa A0 A1 A2 A3 B C D E F-J KL
Typ Power
2.39 2.35 2.30 2.26 2.22 2.18 2.13 2.09 2.05 2.01 1.96 1.92 1.88 1.75 1.5
当p型-材料和n型-材料相接，将在晶体中p型-和n型-材料之 间形成界面，即一个p-n结。此时在界面层n型材料中的自由 电子和p型材料中的空穴相对应。由于正负电荷之间的吸引 力，在界面层附近n型材料中的电子扩散到p型材料中，并且 将在原子作用力允许范围内，与p型材料中的电子缺乏实现 平衡。与此相反，空穴扩散到n型材料中与自由电子复合。 这样在界面层周围形成一个无电荷区域。在之前p型和n型材 料是电中性的，这样通过界面层周围的电荷交换形成两个带 电区：通过电子到p型材料的迁移在n型区形成一个正的空间 电荷区和在p型区形成一个负空间电荷区。