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| 內容簡介： |
《光伏硅晶体材料的制备、表征及应用技术》介绍了单晶硅、多晶硅和太阳能电池生产的基本原理、主要设备和工艺过程，涵盖了大部分光伏产业链，涉及了硅材料相关的理论基础、生产工艺、生产设备、检测手段等。全书共分为四部分：*部分直拉单晶硅；第二部分铸造多晶硅；第三部分硅片加工；第四部分硅片的光伏应用太阳能电池。
《光伏硅晶体材料的制备、表征及应用技术》由学校专业老师与企业专家共同编写，有针对性地介绍晶硅生产应掌握的理论知识和操作技能，将目前企业的实用知识编入教材，适用于高等院校及高职院校与太阳能光伏产业、硅材料技术相关专业的师生教学用书，也可作为从事光伏行业及硅材料生产企业的培训教材及相关专业技术人员和工程师的参考用书。
《光伏硅晶体材料的制备、表征及应用技术》介绍了单晶硅、多晶硅和太阳能电池生产的基本原理、主要设备和工艺过程，涵盖了大部分光伏产业链，涉及了硅材料相关的理论基础、生产工艺、生产设备、检测手段等。全书共分为四部分：*部分直拉单晶硅；第二部分铸造多晶硅；第三部分硅片加工；第四部分硅片的光伏应用太阳能电池。
《光伏硅晶体材料的制备、表征及应用技术》由学校专业老师与企业专家共同编写，有针对性地介绍晶硅生产应掌握的理论知识和操作技能，将目前企业的实用知识编入教材，适用于高等院校及高职院校与太阳能光伏产业、硅材料技术相关专业的师生教学用书，也可作为从事光伏行业及硅材料生产企业的培训教材及相关专业技术人员和工程师的参考用书。
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| 目錄：
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第一部分直拉单晶硅
第1章结晶理论2
1.1热场与单晶生长2
1.1.1晶体生长系统中的能量关系2
1.1.2热场对单晶生长的影响2
1.2晶核的形成和晶体的长大6
1.2.1晶核的形成6
1.2.2晶体的长大9
1.3生长界面结构模型11
1.4分凝效应12
习题14
第2章区熔单晶硅的制备15
2.1区熔法简介15
2.2区熔单晶硅的生长过程17
2.3区熔单晶硅的掺杂17
习题20
第3章直拉单晶硅的制备21
3.1直拉单晶硅的原辅料及主要设备21
3.1.1原辅料21
3.1.2直拉单晶炉28
3.1.3自动硅料清洗机35
3.2直拉单晶硅的生长技术36
3.2.1原辅料的准备36
3.2.2直拉单晶硅的工艺过程39
3.2.3拉速、温度曲线及埚升速度的计算49
3.2.4异常情况及处理方法51
3.3其他直拉技术53
3.3.1磁控直拉技术53
3.3.2连续直拉生长技术54
3.3.3液体覆盖直拉技术54
3.4直拉单晶硅的掺杂55
3.4.1杂质分布规律55
3.4.2掺杂量计算55
习题60
第二部分铸造多晶硅
第4章多晶硅铸锭基础理论63
4.1定向凝固生长原理63
4.1.1成分过冷理论63
4.1.2界面稳定性动力学理论MS理论65
4.2多晶硅的定向凝固68
4.2.1平面凝固技术68
4.2.2凝固界面形态70
4.2.3晶粒尺寸的控制71
习题72
第5章多晶硅铸锭73
5.1多晶硅铸锭技术简介73
5.2铸锭的主要原辅料及设备76
5.2.1原辅料76
5.2.2铸锭主要设备76
5.3多晶硅铸锭工艺79
5.3.1坩埚喷涂80
5.3.2装料82
5.3.3长晶过程83
5.3.4铸锭出炉84
习题84
第6章铸造多晶硅中的杂质85
6.1铸造多晶硅中的氧85
6.1.1氧杂质的来源和浓度分布85
6.1.2多晶硅中氧的存在状态86
6.2铸造多晶硅中的碳、氮和氢87
6.2.1铸造多晶硅中的碳87
6.2.2铸造多晶硅中的氮88
6.2.3铸造多晶硅中的氢89
6.3铸造多晶硅中的金属杂质和吸杂90
6.3.1铸造多晶硅中的金属杂质90
6.3.2金属杂质的控制92
6.4铸造多晶硅中的缺陷94
6.4.1铸造多晶硅的晶界94
6.4.2铸造多晶硅中的位错95
习题96
第三部分硅片加工
第7章硅片加工原辅料和主要设备98
7.1原辅料98
7.1.1传统砂浆线切割用原辅料98
7.1.2金刚线100
7.1.3清洗用化学试剂103
7.1.4其他原辅料106
7.2切片主要设备108
7.2.1滚磨、开方设备108
7.2.2清洗设备114
7.2.3切片设备115
习题116
第8章硅片加工工艺117
8.1单晶硅片切片工艺117
8.1.1切断117
8.1.2滚磨、开方118
8.1.3切片123
8.1.4硅片脱胶、清洗127
8.1.5检验、分选和包装138
8.2多晶硅片切片工艺146
8.3硅片切割质量影响因素149
8.4新型切割技术151
习题152
第九章硅材料的表征153
9.1硅锭的表征153
9.1.1红外探伤153
9.1.2少子寿命测试154
9.1.3PN型测试155
9.1.4电阻率测试157
9.2硅片的表征160
9.2.1单晶切片工序相关硅片参数160
9.2.2硅片参数检验162
9.3硅片自动分选机165
习题169
第四部分硅片的光伏应用太阳能电池
第10章太阳能光电物理基础171
10.1半导体物理基础171
10.1.1能带结构171
10.1.2半导体的光吸收和光复合174
10.1.3载流子的传输179
10.2太阳能电池基本原理181
10.2.1P-N结181
10.2.2光生伏特效应185
10.2.3太阳能电池的特性参数188
习题192
第11章太阳能电池的制备193
11.1太阳能电池制备工艺193
11.1.1硅片检测194
11.1.2表面制绒194
11.1.3扩散制结204
11.1.4刻蚀和去磷硅玻璃215
11.1.5镀减反射膜219
11.1.6金属电极制备220
11.2太阳能电池的测试和分选221
11.2.1分选机自动分选221
11.2.2外观分选224
11.2.3硅片常见不良227
11.3新型高效电池技术229
11.3.1P-PERC和N-PERT电池229
11.3.2HIT电池231
11.3.3TopCon电池231
11.3.4IBC电池232
习题234
参考文献236
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| 內容試閱：
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目前能源安全、生态环境及气候变化等问题日益严重，许多国家已将可再生能源作为新一代能源技术的战略制高点，其中太阳能光伏发电是可再生能源利用的重要组成部分之一。晶硅太阳能电池由于其规模化生产和高的电池转化效率，占据了90%左右的市场份额。在我国领跑者计划和产业转型升级的推动下，先进晶体硅电池技术发展呈现多样化，黑硅制绒、背面钝化（PERC）、N型双面、非晶硅晶体硅异质结（HIT）等一批高效晶硅电池工艺技术产业化加速，单晶和多晶电池平均转换效率达到20.5%和19.1%。组件方面，半片组件、叠瓦组件、MBB等技术不断涌现。此外，光伏制造业逐步向智能制造发展，生产线自动化程度不断提升，电池转换效率不断刷新。我国以阿特斯、天合集团、晶科能源、晶澳太阳能等为代表的光伏产业的制造商，加大了工艺技术研发力度，生产工艺水平和转换效率得到提升，大幅降低了光伏发电成本。
目前，光伏行业技术的突飞猛进和蓬勃发展与人才培养滞后的现状形成矛盾，对光伏专业人才的需求日益旺盛。课程是人才培养的基础，教材是课程的重要组成部分。本书编写人员根据光伏行业发展及人才培养的需要，编写了《光伏硅晶体材料的制备、表征及应用技术》。本教材为学校专业老师与企业专家共同编写，参照光伏企业技术人员的实际操作，有针对性地介绍晶硅生产各工序应掌握的理论知识和操作技能，将目前企业的实用知识编入教材，为学生就业及适应岗位打下扎实的基础。
本教材介绍了单晶硅、多晶硅和太阳能电池生产的基本原理、主要设备和工艺过程，涵盖了大部分光伏产业链，涉及了硅材料相关的理论基础、生产工艺、生产设备、检测手段等。全书共分为四部分：第一部分直拉单晶硅，介绍了单晶生长的基础理论、区熔和直拉单晶硅的主要设备和工艺步骤；第二部分铸造多晶硅，介绍了定向凝固理论，重点介绍了铸造多晶硅的原辅料、设备及生产过程，对铸造多晶硅中的杂质和缺陷及其控制进行了详尽分析；第三部分硅片加工，分析了金刚线切割的优点并介绍了硅片加工所用的原辅料、主要设备及工艺流程，对硅片和硅锭的表征手段进行了详细的分析；第四部分硅片的光伏应用太阳能电池，讨论了太阳能电池的结构及物理基础，重点介绍了太阳能电池的制造工艺与关键技术，对新型太阳能电池进行了展望。
本书由洛阳理工学院贾铁昆教授任主编，其中，第1、2和4章由洛阳理工学院李继利和王玉江共同编写，第3和8章由洛阳理工学院付芳编写，第5、6和11章由洛阳理工学院贾铁昆和桂林理工大学龙飞、莫淑一共同编写，第7、9和10章由阿特斯光伏电力（洛阳）有限公司熊震和洛阳理工学院贾铁昆共同编写。
全书由武汉理工大学王为民教授审阅，提出了许多宝贵的意见和建议，在此表示衷心的感谢。此外，波士顿大学蒋犇骊硕士参与了文献查阅与整理工作，在此一并表示感谢！
教材编写以实践性内容为主，辅以理论性指导，适用于高等院校及高职院校太阳能光伏产业、硅材料技术相关专业师生教学用书，可供从事光伏、材料科学与工程等领域的师生作为教学参考书，也可作为从事光伏行业及硅材料生产企业的培训教材，供相关专业技术人员和工程师学习参考。
由于编者水平有限，在教材编写过程中难免存在不足之处，恳请读者批评指正，编者将在今后的工作中不断完善和改进。希望本书的内容可以为晶硅太阳能电池的发展做出贡献。
编者
2020年1月
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