第五章 單晶矽及多晶矽 太陽能電池 5-1 單晶矽及多晶矽太陽能電池的發展 及其演進 5-2 單晶矽及多晶矽太陽能電池的基本結構及其特性 第五章　單晶矽及多晶矽 太陽能電池　 5-1 單晶矽及多晶矽太陽能電池的發展　　　　及其演進 5-2 單晶矽及多晶矽太陽能電池的基本結構及其特性 5-3 單晶矽及多晶矽太陽能電池的製程技術

內容大綱 本章節將討論以及探討的內容，主要有三大部分 ： 單晶矽及多晶矽太陽能電池的發展及其演進 單晶矽及多晶矽太陽能電池的基本結構及其特性 單晶矽及多晶矽太陽能電池的製程技術 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 126

5-1-1單晶矽及多晶矽太陽能電池的 發展及其演進 兩面受光型太陽能電池胞的基本結構，是一種n-p-p 堆疊而成的構造 圖5-1　兩面受光型太陽能電池胞的基本結構示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 128

5-1-1單晶矽及多晶矽太陽能電池的 發展及其演進 典型的結構以及其外觀尺寸示意圖 圖5-2 兩面受光型太陽能電池模組的基本結構 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 129

5-1-1單晶矽及多晶矽太陽能電池的 發展及其演進 圖5-3　兩面受光型太陽能電池的輸出特性 (a) 以及發電特性 (b) 的關係圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 130

5-2-1單晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-4 單晶矽太陽能電池的基本結構，有一般接合型構造、淺接合型構造、以及背表面場型構造等三種 圖5-4 單晶矽太陽能電池的基本結構，有一般接合型構造、淺接合型構造、以及背表面場型構造等三種 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 133

5-2-1單晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-5 光電流的產生是由擴散電流以及漂移電流等兩種不同物理機制的電流所組成的 134 圖5-5 光電流的產生是由擴散電流以及漂移電流等兩種不同物理機制的電流所組成的 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 134

5-2-2多晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-6 單一接面式的 (a)、雙重接面式的 (b)、以及多重接面式的 (c) 結構示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 135

5-2-2多晶矽太陽能電池基本結構及其特性 在薄膜狀太陽能電池的結構上差異： 單一接面式的，如圖5-6(a)所示 雙重接面式的，如圖5-6(b)所示 多重接面式的或堆疊式的，如圖5-6(c)所示 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 136

5-2-2多晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-7 代表性球狀矽太陽能電池的實體以及用於光學模擬計算的解剖體 139 圖5-7 代表性球狀矽太陽能電池的實體以及用於光學模擬計算的解剖體 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 139

5-2-2多晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-7 代表性球狀矽太陽能電池的實體以及用於光學模擬計算的解剖體 139 圖5-7 代表性球狀矽太陽能電池的實體以及用於光學模擬計算的解剖體 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 139

5-2-2多晶矽太陽能電池基本結構及其特性 圖5-9 球狀矽太陽能電池在氫鈍化處理之前與之後，其輸出特性以及量子轉換效率 141 圖5-9 球狀矽太陽能電池在氫鈍化處理之前與之後，其輸出特性以及量子轉換效率 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 141

5-2-3多晶矽薄膜型太陽能電池基本結構及其特性 圖5-11 在不同溫度 (a) 以及照射強度 (b) 之下，微結晶多層接面式堆疊太陽能電池的電壓 - 電流特性圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 144

5-2-3多晶矽薄膜型太陽能電池基本結構及其特性 圖5-12 並列接線以及直列接線等兩種模組配線連接方式 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 144

5-3-1單晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-13 以規則性以及週期性進行三度空間分布地排列而成的鑽石結構 145 圖5-13 以規則性以及週期性進行三度空間分布地排列而成的鑽石結構 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 145

5-3-1單晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-14 非晶矽的、多晶矽的、以及單晶矽的三種不同的結晶型態 145 圖5-14 非晶矽的、多晶矽的、以及單晶矽的三種不同的結晶型態 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 145

5-3-1單晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-15 柴可夫斯基長晶法 (a) 以及浮動帶熔融長晶法 (b) 146 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 146

5-3-1單晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-16 零度空間型的點缺陷、一度空間型的線缺陷、二度空間型的面缺陷、以及三度空間型的體缺陷 147 圖5-16 零度空間型的點缺陷、一度空間型的線缺陷、二度空間型的面缺陷、以及三度空間型的體缺陷 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 147

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 150

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-17 冶金級矽材料的製程流程 - 碳熱還原製程法的示意圖 151 圖5-17 冶金級矽材料的製程流程 - 碳熱還原製程法的示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 151

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process) 主反應 SiO2(s)  2C(s)  Si(l)  2CO(g)  CO2(g) 副反應 Si(l)  1/2O2(g)  SiO(g) SiO(g)  1/2O2  SiO2(s) 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 152

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 碳熱還原製程 (Carbothermic Reduction Process) 2SiO2(l)  SiC(s)  3SiO(g)  CO(g) SiO (g)  SiC(s)  2Si(l)  CO(g) 在外層低溫冷區：反應溫度小於1900C SiO(g)  2C  SiC(s)  CO(g) 2SiO(g)  Si(l)  SiO2(s) 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 152

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 精煉製程 (Refining Process) 其主要的反應式如下： 3(SiO2)  4Al  3Si(l)  2(Al2O3) SiO2  2Ca  Si(l)  2(CaO) SiO2  2Mg  Si(l)  2(MgO) Si(l)  O2  (SiO2) 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 152

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 圖5-18 西門子製程法的製作流程示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 153

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 第一階段化學反應式 Si(s)3HClSiHCl3H2 Si(s)  4HCl  SiCl4  2H2 SiCl4  H2  SiHCl3  HCl 3SiCl4  2H2Si  4SiHCl3 2SiHCl3  SiCl4  Si  2HCl 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 154

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 鑄型壓碎製程 (Casting Scratch Process) 第二階段化學反應式 2SiHCl3  SiH2Cl2  SiCl4 SiH2Cl2  Si  2HCl HSiCl3  H2  Si  3HCl HSiCl3  HCl  SiCl4  H2 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 154

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-19 聯合碳化物製程法的製作流程示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 155

5-3-2多晶矽太陽能電池的製程技術 圖5-20 乙西爾製程法的製作流程示意圖 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 156

5-3-3多晶矽薄膜型太陽能電池的製程技術 圖5-21 基板型太陽能電池 (a) 以及表板型太陽能電池 (b) 的基本結構示意圖 158 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 158

5-3-3多晶矽薄膜型太陽能電池的製程技術 圖5-22 基板型太陽能電池的製作流程 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 159

5-3-3多晶矽薄膜型太陽能電池的製程技術 圖5-23 就非晶矽、微晶矽或多晶矽、以及單晶矽等薄膜而言，其太陽能光譜的吸收特性以及其穿透係數 圖5-23 就非晶矽、微晶矽或多晶矽、以及單晶矽等薄膜而言，其太陽能光譜的吸收特性以及其穿透係數 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 160

5-3-4單晶矽及多晶矽太陽能電池的量測系統 現階段太陽能電池的量測設備系統種類： 四點探針量測儀 (Four-Point Probe) 非接觸式晶圓片電阻值量測儀 (Contact-Less Resistivity Tester) 非接觸式晶圓片厚度量測儀 (Contact-Less Thickness Tester) 非接觸式晶圓片彎曲度量測儀 (Contact-Less Warp or Bowl Tester) 微波壽命量測儀 (Microwave Lifetime Tester) 輝光放電質譜分析量測儀 (Glow Discharge Mass Spectroscope) 三度空間高解析度顯微鏡 (3-D High Resolution Microscope) 第五章　單晶矽及多晶矽太陽能電池　P 162