基于模拟仿真的太阳能电池制备实验教学创新

发布时间：2024-12-22 21:45

　　 针对太阳能电池制备工艺课程实验性和应用性强的特点,设计了基于PV Factory软件的仿真实验教学方法。以工业上常规的铝背场p型电池片为例,给出了实验教学的实践过程。该实验方法简单明了,可操作性强。学生无需进入存有危险化学品的实验室,就能对实际电池片的制造工艺有所了解,且方便学生在课余时间开展实验,缓解教学资源不足的问题。该实验教学方法还弥补了普通实验教学中知识点不连贯的问题,通过把分散的制备工艺步骤整合到一个实验中,使整个制备工艺知识点串接起来,促进了学生对各知识点的融会贯通。通过对表征数据的分析以及对工艺参数的优化,还能提高学生发现问题、解决问题的能力。

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【部分图文】：

图1 制绒后的硅片表面形态的SEM图

在硅片的切割过程中，硅片的表面通常会留下大约10μm的切割损伤，这会严重影响电池片的表面形貌，增大电池片的少子复合率，直接影响电池片的效率。制备电池片的第一个步骤就是去除切割损伤，制绒工艺通常就是被用来进行损伤处理的。制绒工艺是通过氢氧化钾（KOH）和添加剂的混合溶液，对晶体硅表....

图2 PV Factory中的工艺步骤及顺序

PVFactory软件将上述5个主要工艺步骤细分成12个（见图2）。学生可以自由地设定每个步骤的参数，可调整的参数如表1所示。通过表1，我们可以看到，PVFactory软件可供学生输入的参数很多。工艺中使用的化学药品的浓度、温度及工艺时间都可以由学生自由调整。在输入相应的参数....

图3 PV Factory软件输出的电池效率及产出率

在图3中，我们可以看到，软件直接输出了10片电池片的效率结果。除了效率之外，软件还计算出在生产过程中的产出率，不同的参数设定会导致不同程度的碎片，例如温度太高或气体流量太大，都会引起碎片。PVFactory软件将这些因素都考虑在内，使学生在关注器件效率的同时，也能注意到实际生产....

图4 制绒、镀膜和刻蚀工艺后的表面反射率曲线

如图2所示，在选择硅片后，第一个步骤就是制绒，我们输入常规的制绒工艺参数进行仿真：2%浓度的NaOH,5%浓度的IPA（异丙醇），制绒温度70℃，制绒时间20min，水洗5min。仿真结果显示，在这一参数的设定下，制绒后的平均金字塔高度是2.6μm，平均金字塔覆盖面积为43.....

本文编号：4019771