太陽電池加工技術問答（第二版）

《太陽電池加工技術問答（第二版）》是2016年化學工業出版社出版的圖書，作者是劉寄聲。

基本介紹

• 中文名：太陽電池加工技術問答（第二版）
• 作者：劉寄聲
• 出版時間：2016年1月
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：247 頁
• ISBN：978-7-122-24601-1
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

本書從提高太陽電池加工企業人員素質和能力入手，系統地敘述了太陽能光伏電池生產企業人員應知和應會的技術和理論問題，並對大量疑問與難題進行了詳細解答。編者除了根據多年的實踐經驗進行編寫之外，還參考了國內外有關最新資料，既有操作實踐，又有基礎理論；力求深入淺出，通俗易懂。有關內容較第一版在廣度和深度上做了相當大的拓展。全書主要內容如下：有關能源和太陽能方面的基礎知識；半導體的基礎知識；太陽能光伏電池的基礎知識；有關矽材料的基礎知識；矽烷、三氯氫矽、二氯二氫矽和四氯化矽的生產；多晶矽的製備；單晶矽的製備；太陽能光伏電池的生產工藝；太陽能光伏電池組件與發電系統；有關其他材料的性質及製造；有關用電的知識和電氣設備；有關環保節能的問題；有關安全生產、事故防範與處理；有關對矽太陽能光伏電池生產工藝的改進及展望。

本書適於廣大從事太陽光伏電池生產、加工、製造、管理人員閱讀，也適合新能源材料研究人員和在校大中專師生參考。

目錄

第1章有關能源和太陽能方面的基礎知識1

1-1什麼是能源？當前能源存在的主要問題是什麼？1

1-2什麼是太陽能？太陽能具有哪些優勢？2

1-3太陽的構造是怎樣的？太陽能的資源有多少？2

1-4到達地球的太陽能是多少？3

1-5什麼是光？什麼是輻射光譜？4

1-6什麼是日照強度？什麼是日照量？ 5

1-7什麼是太陽常數？太陽常數是多少？7

1-8太陽輻射有什麼規律？我國哪些地區太陽輻射量大？8

1-9太陽能能量的轉換方式有幾種？太陽能發電的方式有幾種?9

第2章半導體的基礎知識 10

2-1什麼是半導體？ 半導體有哪些獨特性能？10

2-2半導體材料的種類有多少？11

2-3什麼是電阻率？什麼是電導率？12

2-4半導體與（金屬）導體有什麼不同？13

2-5為什麼半導體的導電不如導體？14

2-6雜質在半導體中有什麼作用？15

2-7什麼是純度？ 15

2-8什麼是3N？什麼是ppb？16

2-9為何採用硼含量來表示純度？為何採用測量電阻率來測定純度？16

2-10半導體中的雜質可分為哪兩類？電中性雜質對半導體有哪些作用？17

2-11雜質在半導體的晶格中占什麼位置？18

2-12什麼是載流子？什麼是帶正電的載流子？18

2-13什麼是載流子濃度？18

2-14什麼是載流子遷移率？19

2-15什麼是載流子複合？什麼是平衡狀態？什麼是壽命？ 20

2-16什麼是多數載流子？什麼是少數載流子？20

2-17什麼是P型半導體？什麼是N型半導體？20

2-18什麼是P-N結？P-N結是怎樣形成的？21

2-19P型和N型半導體獨立存在時是怎樣的情況？形成P-N結後又是怎樣的情況？21

2-20什麼是P-N結的單嚮導電性？22

2-21什麼是光生伏特效應？23

2-22什麼是漂移電流？什麼是擴散電流？23

2-23什麼是P-I-N結？24

2-24半導體是怎樣導電的？24

2-25什麼是本徵半導體？什麼是雜質半導體？ 24

2-26什麼是正離子？什麼是負離子？25

2-27什麼是電子云？什麼是自由電子？25

2-28什麼是共價鍵？什麼是空穴？26

2-29什麼是能級？什麼是能帶？26

2-30什麼是禁帶？什麼是價帶、導帶和滿帶？27

2-31為什麼說電子在滿帶中是不能導電的？為什麼說電子在導帶中是可以導電的？28

2-32導體、半導體和絕緣體的能帶有什麼不同？28

2-33什麼是淺能級雜質？什麼是深能級雜質？29

2-34什麼是分凝係數？30

2-35什麼是偏析提純法？30

2-36什麼是晶體缺陷？什麼是位錯？31

2-37什麼是晶胞？什麼是各種晶系與晶格？32

2-38什麼是霍爾效應？33

第3章太陽能光伏電池的基礎知識34

3-1什麼是太陽能光伏電池？太陽能光伏電池有幾種類型？34

3-2太陽能光伏電池是什麼時候發明的？它的發展歷史是怎樣的？36

3-3太陽能光伏發電有哪些優點？太陽能光伏發電的前景如何？38

3-4怎樣來分辨太陽能光伏電池是用哪種材料製造的？39

3-5用不同材料製造的太陽能光伏電池有哪些特點？40

3-6太陽能光伏電池除了用於人造衛星等及日常生活的小型電子產品外，還可用於哪些方面？42

3-7太陽能光伏電池是怎樣發電的？43

3-8單晶矽太陽能光伏電池的主要結構是怎樣的？44

3-9什麼是等效電路？44

3-10什麼是照度特性?太陽能光伏電池的照度特性是怎樣的？46

3-11什麼是太陽能光伏電池的轉換效率？怎樣計算？46

3-12太陽能光伏電池的光譜特性是怎樣的？47

3-13太陽能光伏電池能吸收紫外線嗎？48

3-14太陽能光伏電池的溫度特性是怎樣的？48

3-15目前太陽能光伏電池的效率是怎樣的？49

3-16影響太陽能光伏電池轉換效率的主要因素有哪些？ 49

第4章有關矽材料的基礎知識51

4-1為什麼說矽占據電子半導體材料當之無愧的“第一把交椅”？51

4-2什麼是矽？矽有什麼性質？52

4-3何謂非晶矽？何謂單晶矽？何謂多晶矽？52

4-4何謂工業矽？53

4-5工業矽是怎樣生產的？53

4-6對工業矽有什麼要求？54

4-7什麼是微晶矽？55

4-8為何太陽能光伏電池多以矽為原料？55

4-9什麼是矽石？ 55

4-10什麼是石英粉？ 56

4-11什麼是白炭黑？56

4-12矽材料的電阻與純度有何關係？57

4-13什麼是太陽能級多晶矽？57

4-14原子的基本結構是怎樣的？58

4-15為什麼說矽是四族元素？58

第5章矽烷、三氯氫矽、二氯二氫矽和四氯化矽的生產60

5-1什麼是矽烷？60

5-2矽烷是怎樣製備的？61

5-3矽化鎂是怎樣製備的？61

5-4工業矽是怎樣選擇與處理的？62

5-5對生產四氯化矽所用的氯是怎樣處理的？62

5-6四氯化矽是怎樣製備的？63

5-7對製備三氯氫矽所用的氯化氫是怎樣處理的？65

5-8什麼是三氯氫矽？三氯氫矽是怎樣製備的？65

5-9什麼是固定爐？什麼是沸騰爐？67

5-10一般四氯化矽和三氯氫矽中有哪些伴隨物？68

5-11什麼是二氯二氫矽？二氯二氫矽是怎樣生產的？69

5-12何謂沸點？何謂飽和蒸氣、飽和蒸氣壓？70

5-13何謂物理提純？何謂化學提純？70

5-14何謂易揮發組分？何謂難揮發組分？何謂低沸點、高沸點？71

5-15何謂回流比？71

5-16何謂理論塔板？何謂塔的全流量？72

5-17何謂液泛現象？何謂液泛溫度？72

5-18什麼是精餾法？72

5-19精餾塔有哪幾種？72

5-20什麼是填料塔？73

5-21什麼是篩板塔？74

5-22怎樣區分精餾中的三個組分？四氯化矽或三氯氫矽是怎樣精餾的？74

5-23四氯化矽的顏色太重是什麼原因？77

5-24什麼是吸附提純法？77

5-25精餾塔中的爆響是怎么回事？77

5-26什麼是濕氮去磷法？78

第6章多晶矽的製備79

6-1什麼是物理法和化學法？常見的提純方法有哪幾種？79

6-2多晶矽的傳統生產方法有幾種？80

6-3什麼是四氯化矽氫還原法？81

6-4什麼是改良西門子法？它的優缺點是什麼？82

6-5什麼是矽烷裂解法？83

6-6什麼是三氯氫矽和四氯化矽混合源生產多晶矽的方法？84

6-7什麼是多晶矽和石英玻璃聯合製備法？84

6-8多晶矽和石英玻璃的聯合製備法有哪些優點？86

6-9三氯氫矽合成的尾氣是怎樣回收的？88

6-10還原爐尾氣中的氫氣、四氯化矽和三氯氫矽是怎樣回收的？89

6-11什麼是乾法回收？90

6-12四氯化矽加氫是怎么回事？92

6-13一種沒有四氯化矽排放的多晶矽生產法是怎么回事？92

6-14四氯化矽和三氯氫矽的氫還原的溫度是多少？94

6-15還原爐的啟動方法有幾種？94

6-16有幾種吸附方法？94

6-17什麼是還原爐？95

6-18在多晶矽生產中對氫氣的純度有哪些要求？98

6-19什麼是流化床？98

6-20什麼是鑄造多晶矽？ 99

6-21用於拉制單晶矽的多晶矽材料一般為什麼形態？100

6-22為何說多晶矽是光伏產業大廈的基石？100

6-23什麼是還原爐節能器？100

6-24什麼是夾層？101

6-25什麼是冶金法生產太陽能級多晶矽？101

6-26什麼是氣液沉積法生產粒狀太陽能級多晶矽？ 101

6-27生產多晶矽最難去除的是哪種雜質元素？101

6-28什麼是多晶矽的物理生產法？103

6-29多晶矽物理生產法的工藝流程是怎樣的？103

6-30生產多晶矽為何要對原料進行粉碎和酸洗？104

6-31什麼是爐外精煉？105

6-32物理法生產多晶矽為何要真空冶煉？106

6-33什麼是乾法冶金？什麼是濕法冶金？107

第7章單晶矽的製備109

7-1什麼是單晶矽？單晶矽的生產方法有哪幾種？109

7-2直拉法是怎樣製造單晶矽的？111

7-3什麼是區熔提純法？區熔提純法有哪些優點？哪些材料不宜採用區熔提純法？114

7-4什麼是懸浮區熔法？ 116

7-5懸浮區熔法生長單晶有什麼優缺點？117

7-6有分解壓的材料怎么拉單晶？117

7-7什麼是液封直拉法？118

7-8摻雜方法有哪幾種？118

7-9拉單晶時會出現哪些不正常現象？119

7-10直拉法和區熔法生產單晶矽各有哪些缺點？120

7-11單晶矽是必須要以多晶矽為原料嗎？120

7-12直拉單晶爐中的晶體和坩堝是怎樣旋轉的？坩堝里的固液界面是怎樣變化的？120

7-13什麼是直拉單晶爐？什麼是區熔單晶爐？121

7-14什麼是基磷？什麼是基硼？121

7-15單晶矽中都含有哪些雜質？ 122

7-16氧雜質對單晶矽有什麼影響？什麼是內吸雜工藝？122

7-17碳雜質對單晶矽有什麼影響？122

7-18金屬雜質對單晶矽有什麼影響？123

7-19單晶矽中有哪些缺陷？123

7-20單晶矽中的位錯對太陽能光伏電池有何影響？怎樣避免產生位錯？124

7-21晶體旋轉和坩堝旋轉對單晶生長界面有何影響？124

7-22為使單晶生長界面儘量平坦，在拉晶時採取哪些措施？124

7-23直拉單晶生長界面為什麼出現凸、平、凹變化？124

7-24在直拉單晶整個生長過程中，熱傳輸方式如何變化？125

7-25哪些因素影響矽單晶徑向電阻率均勻性？為了使徑向電阻率均勻，可採取哪些方法？125

7-26哪些因素影響矽單晶縱向電阻率均勻性？如何使矽單晶電阻率均勻？125

7-27什麼是溫度振盪？如何消除溫度振盪？125

7-28如何防止產生矽跳、掛邊和搭橋？一旦出現如何處理？125

7-29什麼是籽晶？什麼是石英坩堝？126

7-30什麼是真空？什麼是真空度？126

第8章太陽能光伏電池的生產工藝127

8-1太陽能光伏電池是用石頭生產的嗎?晶矽太陽能光伏電池的生產主要包括哪些部分？127

8-2什麼是晶體矽片？晶體矽片與太陽能光伏電池片有什麼區別？128

8-3單晶矽片是怎樣生產的？多晶矽片是怎樣生產的？128

8-4晶體矽太陽能光伏電池片是怎樣生產的？134

8-5什麼是絨面結構？絨面是怎樣製作的？135

8-6單晶矽太陽能光伏電池的P-N結是怎樣製備的？137

8-7什麼是鋁背場？鋁背場是怎樣製備的？138

8-8金屬電極是怎樣製備的？138

8-9什麼是減反射層？減反射層是怎樣製備的？139

8-10多晶矽太陽能光伏電池有哪些優缺點？141

8-11多晶矽鑄錠爐是生產多晶矽的嗎？為什麼說多晶矽鑄錠爐對矽也有提純作用？144

8-12為什麼說太陽電池的“祖先”是矽二極體？144

8-13什麼是熔鑄法？什麼是印帶法？145

8-14單晶矽棒是怎樣變成矽片的？145

8-15我國的多絲切割技術和拋光技術已達到何種水平？146

8-16配製切割料漿應該注意的事項有哪些？線切割矽片上的線痕是怎么形成的？147

8-17什麼是外延？ 148

8-18外延生長工藝有什麼新的進展？149

8-19什麼是擴散？150

8-20什麼是離子注入？150

8-21什麼是氧化？151

8-22什麼是薄膜太陽能光伏電池？152

8-23太陽能光伏電池生產為何要檢測？太陽能光伏電池的生產都有哪些檢測？153

8-24什麼是電致發光？154

第9章太陽能光伏電池組件與發電系統156

9-1什麼是太陽能光伏電池組件？156

9-2什麼是太陽能光伏電池的失配？失配的原因有哪些？失配有哪些危害？156

9-3什麼是熱島效應？158

9-4太陽能光伏電池片是怎樣串聯的？怎樣並聯的？158

9-5太陽能光伏電池組件上的電池片是怎樣連線的？162

9-6電池組件與電池組件怎樣連線？163

9-7太陽能光伏電池組件的功能是什麼？太陽能光伏電池組件的封裝方法有哪幾種？164

9-8對太陽能光伏電池組件的基本要求是什麼？165

9-9什麼是環氧樹脂膠封裝？環氧樹脂膠封裝的具體方法是怎樣的？165

9-10什麼是透明PET層壓板封裝？透明PET層壓板封裝有哪些特點？166

9-11什麼是鋼化玻璃封裝？ 166

9-12除了上述常規的太陽能光伏電池組件之外，還有哪些新式的組件？167

9-13什麼是面板玻璃？169

9-14什麼是EVA膠膜？169

9-15什麼是TPT背板？170

9-16太陽能光伏電池組件的生產工藝是怎樣的？170

9-17太陽能光伏電池片手工焊接的具體工藝是怎樣的？173

9-18什麼是太陽能光伏電池發電系統？175

9-19太陽能光伏電池發電系統有哪幾種？176

9-20什麼是太陽能光伏電池的直流發電系統？176

9-21什麼是太陽能光伏電池的交流發電系統？177

9-22什麼是併網太陽能光伏發電系統？併網光伏發電系統的優勢有哪些？ 178

第10章有關其他材料的性質及製造180

10-1製造太陽能光伏電池都用什麼材料？180

10-2什麼是氫氣？氫氣有哪些用途？氫氣是怎樣生產的？180

10-3什麼是氯氣？氯氣有哪些用途？氯氣是怎樣生產的？184

10-4什麼是氯化氫？氯化氫有哪些用途？氯化氫是怎樣生產的？185

10-5什麼是氧氣？氧氣有哪些用途？氧氣是怎樣生產的？187

10-6什麼是氮氣？氮氣有哪些用途？188

10-7什麼是氬氣？氬氣有哪些用途？189

10-8氫氣是怎樣淨化的？ 189

10-9什麼是鈀膜？什麼是鈀管？194

10-10什麼是變壓吸附法？194

10-11什麼是矽膠？什麼是分子篩？195

10-12氯鹼工業的副產品氫氣能用來生產多晶矽嗎？氯鹼氫氣怎樣淨化？196

10-13氮氣是怎樣生產的？ 197

10-14氮氣中的氧是怎樣除掉的？氮氣中除氧後為何還要通過分子篩處理才可以用？197

10-15什麼是天然水？什麼是純水？198

10-16什麼是蒸餾水？ 198

10-17什麼是去離子水？ 199

10-18什麼是純水？什麼是高純水？199

10-19什麼是石英玻璃？200

10-20什麼是天然石英玻璃？什麼是合成石英玻璃？201

10-21石英玻璃在太陽能光伏工業中有何用處？202

10-22什麼是析晶？怎樣來防止石英玻璃析晶呢？ 203

10-23什麼是砷化鎵？203

10-24什麼是氮化鎵？204

10-25什麼是碳化矽？204

10-26什麼是工業氫、超純氫、高純氫、純氫？205

10-27各種行業對氫氣有什麼要求？205

10-28什麼是不鏽鋼？“不銹”的原理是什麼？206

10-29不鏽鋼為什麼會有吸磁與不吸磁？206

10-30什麼是304不鏽鋼？207

第11章有關用電的知識和電氣設備208

11-1什麼是電？什麼是直流電？什麼是交流電？208

11-2什麼是電流強度？什麼是電流密度？208

11-3什麼是電阻？208

11-4什麼是電能量？什麼是電功率？209

11-5什麼是電流的熱效應？怎樣計算電流的熱效應？209

11-6什麼是有功功率？什麼是無功功率？什麼是視在功率？209

11-7什麼是功率因數？怎樣才能提高功率因數？210

11-8怎樣選擇電阻爐電阻絲的直徑？210

11-9什麼是趨膚效應？為什麼交變電流會產生趨膚效應？211

11-10什麼是導體的歐姆電阻和有效電阻？212

11-11什麼是電流透入深度？它有什麼實際意義？212

11-12什麼是可控矽？可控矽的工作原理是什麼？212

11-13什麼是整流和逆變？213

11-14還原爐為何要採用交流電加熱？213

11-15何謂無觸點開關？213

11-16多晶矽有怎樣的導電特性？213

11-17還原爐的伏安特性是怎樣的？214

11-18還原爐熱載體的種類有哪幾種？214

11-19用矽芯作為發熱體為何要用高壓電擊穿？215

11-20鉬絲爐有什麼優點？215

11-21什麼是短路電流和開路電壓？215

11-22什麼是峰值電流、峰值電壓和峰值功率？216

11-23什麼是填充因子？216

第12章有關環保節能的問題217

12-1為何要環保節能？217

12-2還原爐為何要用油冷卻？217

12-3可以採用蒸汽冷卻還原爐嗎？217

12-4怎樣採用熱油製冷？217

12-5精餾塔怎么節能？218

12-6增加還原爐的矽棒數可以節能嗎？218

12-7多晶矽生產為何要與石英玻璃聯產？218

12-8為何要用還原尾氣來生產白炭黑？219

12-9為何要用還原尾氣來生產鹽酸？219

12-10為何要用還原尾氣來生產有機矽？219

12-11可以讓四氯化矽與三氯氫矽一起進還原爐嗎？220

12-12為何從還原爐排出的尾氣首先要進入節能器？220

12-13為何還原爐的尾氣最終還需用淋洗法處理後才可排放？220

第13章有關安全生產、事故防範與處理221

13-1在太陽能光伏電池的生產中為何非要強調安全生產呢？221

13-2氫氣有哪些危險性？221

13-3氧氣有哪些危險性？221

13-4三氯氫矽有哪些危險性？221

13-5四氯化矽有哪些危險性？222

13-6氫氣設備對廠房有什麼要求？222

13-7對四氯化矽合成和提純廠房有什麼要求？223

13-8對三氯氫矽合成和提純廠房有什麼要求？223

13-9對氫氣淨化廠房有什麼要求？224

13-10對多晶矽氫還原廠房有什麼要求？224

13-11對石英玻璃制砣廠房有什麼要求？224

13-12對四氯化矽或三氯氫矽合成和提純設備有什麼要求？224

13-13對氫氣淨化設備有什麼要求？224

13-14對多晶矽氫還原設備有什麼要求？225

13-15對石英玻璃制砣設備有什麼要求？225

13-16對氫氣管道有什麼要求？225

13-17對氧氣管道有什麼要求？226

13-18為什麼氫氣管路上要加阻火器？227

13-19為什麼使用氫氣的廠房不宜採用有井字梁的結構？227

13-20為什麼使用氫氣的廠房屋頂不宜採用機械排風？227

13-21為何多晶矽和外延生產廠房要上下都有通風口？228

13-22為什麼矽烷的儲存需要用高純氮或氫稀釋？228

13-23為什麼三氯氫矽的儲罐需要用水降溫？228

13-24多晶矽生產中跑漏料該怎么辦？228

13-25何謂氣體置換？229

13-26為什麼氧氣閥門不能碰到油污？229

13-27電氣設備發生火災應採取怎樣的滅火措施？229

13-28為什麼四氯化矽跑漏時要用氨水去處理？231

13-29三氯氫矽操作應注意哪些問題？231

13-30什麼是靜電效應？ 232

13-31靜電有哪些危害？怎樣防止？233

13-32為何非要等還原爐、單晶爐降溫後才能讓產品出爐？233

13-33什麼是石英化？234

13-34對於四氯化矽和三氯氫矽儲運方面都有什麼規定？234

13-35為什麼氧氣瓶在使用中要留有一定壓力的餘氣?234

13-36為什麼氫氣、氧氣瓶絕對不能混用?235

第14章有關對矽太陽能光伏電池生產工藝的改進及展望236

14-1多晶矽生產對環境有什麼影響？如何改進？236

14-2多晶矽生產耗能為何高？如何改進？236

14-3怎樣提高單位時間的厚度沉積速率？237

14-4加大矽芯直徑對產率有什麼影響？240

14-5加大矽棒的最終直徑對產率有什麼影響？242

14-6有哪些新式精餾方法？有哪些新式精餾塔？243

14-7為何說多晶矽生產廠最好建在氯鹼工廠旁邊？244

14-8為何說多晶矽生產廠最好建在大海中？244

14-9什麼是帶矽？目前有幾種帶矽的生產技術？244

14-10有可以替代矽的材料嗎？245

14-11太陽能光伏電池的前景是怎樣的？245

參考文獻247