第一篇：水果電池的研究

水果電池的研究》教案

活動(dòng)內(nèi)容

小學(xué)六年級(jí)綜合實(shí)踐活動(dòng)（課程資源開發(fā)）；研究性學(xué)習(xí)。活動(dòng)目標(biāo)

1.科學(xué)探究：學(xué)會(huì)制作簡(jiǎn)單的水果電池；初步嘗試畫簡(jiǎn)單的電路圖。

2.科學(xué)知識(shí)：知道電池的組成。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：形成合作與分享的意識(shí)；初步意識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

4.培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)單的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力?；顒?dòng)過程

一、活動(dòng)啟動(dòng)階段

師：同學(xué)們，在日常生活中，你見過哪些電池？收集了哪些電池？

（干電池、鈕扣電池、鋰電池）

師：你知道電池是怎么發(fā)明的嗎？

介紹相關(guān)知識(shí)。(關(guān)鍵詞：1800年；意大利；伏打；伏打電池)

師：我們今天這堂課，就來創(chuàng)造個(gè)小電池，做一個(gè)有趣的“水果電池”。

二、實(shí)驗(yàn)探究階段

1、教師當(dāng)場(chǎng)示范制作水果電池，邊出示材料，邊介紹。

分別介紹電流表、導(dǎo)線、鱷魚夾、金屬片。

電流表：很多科學(xué)實(shí)驗(yàn)中都會(huì)用到它，它的上面一部分可以顯示出電流強(qiáng)度，下面幾個(gè)是接線柱，今天我們就使用兩邊的接線柱，一個(gè)黑，一個(gè)紅。電流表它能幫助我們測(cè)出今天的水果電池有沒有電，電流有多大。

金屬片，銀白色的這塊是鋅片，褐色的這塊是銅片。使用時(shí)我們把兩根導(dǎo)線的鱷魚夾分別接在電流表的兩個(gè)接柱上，再把它們的另一頭夾住住兩塊金屬片。這樣我們的初步工作就完成了。

2、學(xué)生用鱷魚夾把電流表和金屬片連接好。

3、教師往水果里插入銅片和鋅片，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

4.學(xué)生嘗試。

溫馨提示：①實(shí)驗(yàn)時(shí)要小心，注意安全；②要愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器材。

觀察電流表，發(fā)現(xiàn)什么情況，讀一讀電流有幾格。

出現(xiàn)3種情況：指針偏向正極，指針偏向負(fù)極，指針不偏轉(zhuǎn)。

4、學(xué)生質(zhì)疑。

如果出現(xiàn)指針不偏轉(zhuǎn)的情況，是因?yàn)槎搪罚瑑蓧K電極板碰到一起了，可以讓其他成功組的學(xué)生找一找病因，然后糾正。

說一說，為什么有的指針偏向正極，有的偏向右極。

比較兩種不同結(jié)果兩組的接線方法。

原因：偏向正的應(yīng)是負(fù)接線柱（黑柱）接鋅片，正接線柱（紅柱）接銅片。偏向負(fù)的為接反了。然后調(diào)整。

5、提出疑問：這真的是電嗎？

用音樂小喇叭（來自新年卡上）來驗(yàn)證。水果電池產(chǎn)生的電，足以使音樂小喇叭發(fā)出聲音。

學(xué)生畫，師巡回指導(dǎo)，然后將畫得好的投影儀上展示，并請(qǐng)學(xué)生來說一說。（師在學(xué)生的畫上用不同顏色標(biāo)出來各部分，并指出：這是電路實(shí)物圖，隨著我們學(xué)習(xí)的深入，我們以后可以用符號(hào)來畫，那時(shí)，就是電路圖了。）

2、講解水果電池的組成

師：我們剛才動(dòng)手做了實(shí)驗(yàn)，又畫了圖，那么你覺得我們的水果電池可能分成幾部分呢？（金屬片，水果，電流表和導(dǎo)線）

師：是的，我們分別把它們稱作電極板、電解質(zhì)溶液、外電路。

3、師：你覺得這三個(gè)概念，理解最困難的是哪一個(gè)？（電解質(zhì)溶液）

出示資料卡：什么是電解質(zhì)；什么是電解質(zhì)溶液。

4、師：現(xiàn)在你們對(duì)電解質(zhì)溶液一定有所了解了！那么大家估計(jì)一下，大概還有哪些東西我們也可以來制作這樣的電池？（梨、桔子、蘿卜、土豆等）其實(shí)不只是水果蔬菜可以制作電池，你們，老師，一個(gè)個(gè)活生生的人也可以是一個(gè)電池。人也可做成電池？你有辦法嗎？我們?cè)趺窗央姌O板和人連起來？

方法：

1、雙手捏住電極板。

2、將電極放到舌頭上。

（這時(shí)，要注意衛(wèi)生，當(dāng)心短路。舌頭感覺。）

四、實(shí)驗(yàn)拓展階段

1、師：我們已經(jīng)做了一組蘋果做成的水果電池，細(xì)心的同學(xué)們不知有沒有發(fā)現(xiàn)，它們產(chǎn)生的電流都一樣大嗎？（不一樣）

師：你認(rèn)為可能和什么因素有關(guān)，（學(xué)生會(huì)說很多）我們一邊實(shí)驗(yàn)，一邊可以填寫這種實(shí)驗(yàn)記錄單。大家經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過討論，可以把實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，研究的結(jié)論記錄下來。

2、學(xué)生做各種電池實(shí)驗(yàn)，并填單。

匯報(bào)，各小組推薦一名同學(xué)來說一說研究成果。

3、師：大家都玩過玩具電動(dòng)汽車吧！有的電池只要一節(jié)，有的會(huì)要兩節(jié)、四節(jié)甚至更多，電池的多少會(huì)影響它們嗎？那么我們的水果電池如果一個(gè)一個(gè)聯(lián)起來，估計(jì)它的能量會(huì)怎么樣？（課外研究課題）

五、活動(dòng)總結(jié)階段

師：同學(xué)們，科學(xué)是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，就以一個(gè)小小的水果電池來說，我們做得可能不一定完美，因?yàn)楹芏嗖淮_定因素會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以做實(shí)驗(yàn)時(shí)我們要細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)。

師：我們今天做了水果電池，也研究了它們的一些小秘密，你認(rèn)為有什么收獲嗎？

師：我們下課后可以結(jié)合今天的活動(dòng)，繼續(xù)研究其他水果電池，通過上網(wǎng)查找資料，或閱讀書籍，來寫寫科技小日記，或者科技小論文。我想，這樣會(huì)很意義的。

第二篇：水果電池教案

水果電子表

一、教學(xué)目標(biāo)：

1、會(huì)用檸檬等酸性水果制作電池

2、研究電如何流動(dòng)

3、檢驗(yàn)?zāi)愕臋幟孰姵卦诓煌瑮l件下工作效果如何

二、教學(xué)用品：

鮮檸檬、銅片、鋁片、發(fā)光二極管、剪刀、電池 兩端帶鱷魚夾的電線

三、教學(xué)過程：

1、引課

電在我們的現(xiàn)代生活中扮演著重要的角色，它也正驅(qū)動(dòng)著現(xiàn)代社會(huì)。（1）電的兩種類型：A 靜電（干燥時(shí)產(chǎn)生的）

B流動(dòng)的電：電荷從一個(gè)地方流到另一個(gè)地方所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

（常用電路）

（2）電的威力很大----閃電（雷擊）

2、新授課

電池是一種便利的電儲(chǔ)存器，用于驅(qū)動(dòng)便攜式電器。多數(shù)電池是由一個(gè)或多個(gè)小單位的電池，而這些更小單位的電池是由一些令人驚奇的材料制成的。

制作檸檬電池：根據(jù)檸檬電池教材的步驟來制作檸檬電池。

知識(shí)點(diǎn)：（Ⅰ）所有的電池都有三部件組成：

A：正極（銅片）-----“ ＋” B：負(fù)極（鋁片）-----“－”

C：電解質(zhì)。電解質(zhì)的作用是把終端分開，充當(dāng)電子載體。

（Ⅱ）電池是便利的電儲(chǔ)存器，電池有各種形狀和型號(hào)，但它們的工作原理都是將化學(xué)能儲(chǔ)存起來并將其轉(zhuǎn)化為電能。

（Ⅲ）所有的電池都含有液體，糊劑或固體電解質(zhì)，正電極和負(fù)電極。電解質(zhì)是酸，儲(chǔ)存電子，正電極吸收電子，負(fù)電極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電子流。電池在與電器相連時(shí)，電子將由負(fù)極流向正極，產(chǎn)生電流。

（Ⅳ）當(dāng)你用不同的水果或蔬菜制作電池時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)水果或蔬菜越酸，電壓就越高。

（2）將幾個(gè)檸檬電池串聯(lián)起來，再測(cè)驗(yàn)一下電量的大小，你發(fā)現(xiàn)什么？

注意：要將電池的正極與另一個(gè)電池的負(fù)極相連接，剩下的兩極再分別與伏特表相連接。

3、課堂小結(jié)（鞏固提問，做作業(yè)）

四、實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展

1、電池是產(chǎn)生電的最基本單位，電池的作用如同水泵，促使電子流動(dòng)產(chǎn)生電，每種電池都有固定的電壓。

2、電路暢通的兩個(gè)條件：電流和電壓

3、電壓是電子會(huì)在正負(fù)極兩點(diǎn)間的流動(dòng)，因?yàn)檎?fù)極之間具有電位差，這個(gè)電位差就是電壓。

第三篇：水果電池教學(xué)設(shè)計(jì)

水果電池

一、活動(dòng)目標(biāo)

1.科學(xué)探究：學(xué)會(huì)制作簡(jiǎn)單的水果電池；初步嘗試畫簡(jiǎn)單的電路圖。

2.科學(xué)知識(shí)：知道電池的組成。

3.情感態(tài)度價(jià)值觀：形成合作與分享的意識(shí)；初步意識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

4.培養(yǎng)學(xué)生簡(jiǎn)單的科學(xué)研究能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

二、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

水果（西紅柿、橘子）、導(dǎo)線、銅片、鋅片、生日音樂卡等

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

教師演示實(shí)驗(yàn)：西紅柿音樂卡片

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：

方案1：電極插入單瓣橘子，觀察電流表指針變化；

方案2：電極插入兩瓣分開的橘子，觀察電流表指針變化（若無變化，如何改進(jìn)）；

方案3：電極插入兩瓣未分開的橘子，觀察電流表指針變化。（注意：兩個(gè)電極插入不同的橘瓣中）

識(shí)記：離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。

第四篇：水果電池研究性學(xué)習(xí)報(bào)告

水果電池研究性學(xué)習(xí)報(bào)告

-----------高二（14）

內(nèi)容摘要：從化學(xué)課上我們知道了，有一種電池叫水果電池，那這種電池真的能導(dǎo)電么？又或者用什么樣的水果的導(dǎo)電性會(huì)好？還有要用什么樣的電極呢？于是，我們帶著這些問題開始了我們的研究性學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，通過大量實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)水果都能導(dǎo)電，但不同的水果所產(chǎn)生的電流和電壓是不同的，同一個(gè)水果在使用不同的電極，所產(chǎn)生的電流和電壓也不一樣，同一種水果進(jìn)行串聯(lián)時(shí)，其產(chǎn)生的電壓是成倍增加的，同一個(gè)水果的電流會(huì)不會(huì)因?yàn)樗氖欠裢暾l(fā)生改變呢？這還需要我們的大量探究和實(shí)驗(yàn)，下面開始了我們的實(shí)驗(yàn)。一：課題方案

1：課題背景：我們只知道有水果電池這樣?xùn)|西，但沒有真的去了解他，研究它，對(duì)于其中的問題，如同一種水果串聯(lián)起來或并聯(lián)起來所產(chǎn)生的電流和電壓是怎樣的呢？水果為什么能發(fā)電？他對(duì)于實(shí)際有什么應(yīng)用呢？這些都是我們的同學(xué)非常感興趣，也同時(shí)讓我們十分疑惑，所以就這些問題，我們開始了我關(guān)于水果電池的研究。

二：研究?jī)?nèi)容，目的和要求

1：實(shí)驗(yàn)探究各種水果的發(fā)電情況。電壓，電流強(qiáng)度。

2：實(shí)驗(yàn)探究各種水果間串聯(lián)、并聯(lián)后的發(fā)電情況。

3：理論研究水果電池的原理

4：試圖探究水果電池原理的應(yīng)用

5：掌握探究實(shí)驗(yàn)的基本方法，提高自己的探究能力

6：從這次活動(dòng)中鍛煉我們的團(tuán)隊(duì)精神

三：探究方法

實(shí)驗(yàn)法 文獻(xiàn)法報(bào)告撰寫法。

探究一，橘子能發(fā)電么？

一：建立假設(shè)：1，橘子可能會(huì)發(fā)電2：橘子可能不會(huì)發(fā)電

二：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

1：器材準(zhǔn)備：橘子，銅片，鋅片，靈敏電流計(jì)

2：實(shí)驗(yàn)操作步驟：分別用鋅片和銅片作電極，用軟電線做導(dǎo)線，用靈敏電流計(jì)測(cè)出通過他的電流，用電壓表測(cè)出電壓。

3：得出結(jié)論，假設(shè)一成立

探究二：多個(gè)橘子串聯(lián)能導(dǎo)電么？

進(jìn)行試驗(yàn)：我們將多個(gè)橘子串聯(lián)起來，來測(cè)他們兩端的電壓和電流，此實(shí)驗(yàn)完畢后，再把橘子并聯(lián)起來，再測(cè)一次他們兩端的電壓和電流。我們得到了以下結(jié)論：

所以，我們得出，多個(gè)橘子串聯(lián)，不僅能夠發(fā)電，而且他的電流和電壓強(qiáng)度比單個(gè)橘子的電壓和電流強(qiáng)度要強(qiáng)

探究三，對(duì)蘋果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

找一些銅片和鋁片，再剪一些比銅片和鋁片大一些的紙片在醋里浸一下。在一個(gè)鋁片的上面放一個(gè)紙片，在紙片上放個(gè)銅片，一個(gè)簡(jiǎn)易的化學(xué)電池就做好了，銅片是正極，鋁片是負(fù)極，浸濕的紙片就是電解質(zhì)。不過，這樣的一個(gè)“電池”產(chǎn)生的電實(shí)在太微弱了，只能用靈敏的電表測(cè)到。如果把許多這樣的“小電池”壘起來，讓一個(gè)“電池”的鋁片放在另一個(gè)“電池”的銅片上（這時(shí)鋁片和銅片之間不要放紙片），這時(shí)產(chǎn)生的電流就強(qiáng)了一些，幾個(gè)“電池”壘起來就能點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管（一種通過很小電流就能發(fā)光的半導(dǎo)體元件）。如果很多這樣的電池壘起來，電流就會(huì)很強(qiáng)了。也可以把銅片和鋁片插進(jìn)一些蔬菜水果里，如插在蘋果里，這樣就可以做成一個(gè)有趣的“水果電池”。

蘋果中含有大量的水果酸，是一種很好的電解質(zhì)。如果在水果中插入兩個(gè)電極，就會(huì)象化學(xué)電池一樣能產(chǎn)生出電流。影響水果產(chǎn)生電流大小的因素很多，有水果自身的原因（如水果的種類、水果的大小和成熟程度），還有外界的原因，如插入水果的兩個(gè)電極的大小、兩電極間距和插入的深度等因素。在研究多種變量的探究中，關(guān)鍵是要控制好變量，即在探究某個(gè)變量產(chǎn)生的電流的影響時(shí)，其它的各種變量保持不變，并在對(duì)照中發(fā)現(xiàn)該變量的影響效果。我們制造水果“電源”，這款電源，主要原料是蘋果，大約有150多個(gè)。

由于蘋果本身帶有含磷的酸性物質(zhì)，通過與銅絲和采用鍍鋅的釘子連接便可產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在把鍍鋅的釘子插入蘋果后，用銅絲再把每個(gè)蘋果連接起來便可產(chǎn)生微弱的電量，理論上，任何帶有酸性物質(zhì)的蘋果都可通過此方法提供電力。

考慮到需要足夠的電力才能讓帶動(dòng)音響進(jìn)行工作，我們總共使用了500磅蘋果，每個(gè)蘋果可產(chǎn)生大約0．5伏特、0．2毫安的電量。通過并聯(lián)，500磅重的馬鈴薯一共產(chǎn)生了5伏特、4毫安的電力。

把這些蘋果放入卡車之后，該“蘋果電源”成功地對(duì)收音機(jī)進(jìn)行音樂播放提供了電源，音箱里發(fā)出了悅耳的聲音。當(dāng)然，這些用過的蘋果不能食用。電池很快就腐爛。

又經(jīng)過其他實(shí)驗(yàn)我們得出，其他的瓜果也能導(dǎo)電，所以我們得出以下表格：

在這次試驗(yàn)中，我們還明白了，不同的電極對(duì)水果的導(dǎo)電性也不同但大多都是活潑金屬，如鉀、鈉、鈣、鎂、鋁、錫、鐵、鋅、鉛等，他們的金屬活動(dòng)性是依次增強(qiáng)的。

實(shí)驗(yàn)總結(jié)，通過這次試驗(yàn)，我們充分的感受到了集體團(tuán)結(jié)的重要性，我們大家在這次活動(dòng)中互幫互助，分工明確，通過大家一起的努力，終于，這次研究性實(shí)驗(yàn)我們很成功的完成了，我們也都明白了關(guān)于水果電池的原理，以及對(duì)于他我們所不懂得方面也得到了充分的驗(yàn)證，也提高了我們的動(dòng)手能力和思考能力，我希望下次還能有這樣的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力，是我們的生活更加豐富。

第五篇：晶體硅電池漏電研究

【干貨】晶體硅電池漏電都有哪些原因？

2016-01-26

摘要本文描述了晶體硅太陽能電池片局部漏電現(xiàn)象，分析了晶體硅硅片及電池生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的漏電原因及預(yù)防措施。電池生產(chǎn)過程中刻蝕不完全或未刻蝕、點(diǎn)狀燒穿和印刷擦片或漏漿等情況會(huì)產(chǎn)生漏電，嚴(yán)重影響電池片的品質(zhì)，另外發(fā)現(xiàn)Si3N4顆粒、多晶硅晶界等也有可能造成電池片漏電。

關(guān)鍵詞：漏電流;點(diǎn)狀燒穿;印刷擦片;刻蝕不完全

太陽能發(fā)電由于其具有環(huán)保、高效、節(jié)能以及取之不盡、用之不竭等特點(diǎn)，已成為新能源中最受矚目的能源。太陽能電池是一個(gè)巨大的半導(dǎo)體二極管，以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。目前，光伏行業(yè)中晶體硅太陽能電池還是占主導(dǎo)位置。晶體硅太陽電池主要分為兩種，一種是將圓柱形的單晶硅棒切割成單晶硅片;一種是通過鑄錠方式生成多晶硅片。單晶硅棒和多晶鑄錠的質(zhì)量很大程度上可以影響晶體硅電池片的質(zhì)量。隨著晶體硅電池利用的日益廣泛，晶體硅太陽電池局部漏電問題逐漸受到人們的關(guān)注與重視。因此晶體硅電池漏電原因的分析與討論成為晶體硅電池研究的熱點(diǎn)之一。

在晶體硅太陽電池生產(chǎn)過程中，部分晶體硅太陽電池難免會(huì)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е戮植柯╇?，甚至短路。晶體硅片在制作生產(chǎn)過程中導(dǎo)致局部漏電主要原因?yàn)?)通過PN結(jié)的漏電流;2)沿電池邊緣的表面漏電流;3)金屬化處理后沿著微觀裂紋或晶界形成的微觀通道的漏電流[1]。本文主要探究了晶體硅電池漏電的原因，并進(jìn)行具體分析。

一、晶體硅太陽電池工作原理

如圖1所示，當(dāng)處于開路的情況下，當(dāng)光生電流和正向電流相等的時(shí)候，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費(fèi)米能級(jí)比P區(qū)的費(fèi)米能級(jí)高，在這兩個(gè)費(fèi)米能級(jí)之間，P-N結(jié)兩端將建立起穩(wěn)定的電勢(shì)差Voc(P區(qū)為正,N區(qū)為負(fù))。如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過，這個(gè)電流稱作短路電流，只要光生電流不停止，就會(huì)有源源不斷的電流通過電路，P-N結(jié)起到了一個(gè)電源的作用。這就是太陽能電池的工作原理[2]。來源：Solarbe 作者：李吉，靳迎松，嚴(yán)金梅，王惠，麻增智，趙江雷

圖2是利用P/N結(jié)光生伏特效應(yīng)做成的理想光電池的等效電路圖。

圖中把光照下的p-n結(jié)看作一個(gè)理想二極管和恒流源并聯(lián)，恒流源的電流即為光生電流IL，由于前面和背面的電極和接觸，以及材料本身具有一定的電阻率，基區(qū)和頂層都不可避免的要引入附加電阻。流經(jīng)負(fù)載的電流，經(jīng)過它們時(shí)，必然引起損耗。在等效電路中，可將它們的總效果用一個(gè)串聯(lián)電阻RS來表示。由于電池邊沿的漏電和制作金屬化電極時(shí)，在電池的微裂紋、劃痕等處形成的金屬橋漏電等，使一部分本應(yīng)通過負(fù)載的電流短路，這種作用的大小可用一并聯(lián)電阻RSH來等效。本文主要研究的就是在實(shí)際太陽電池生產(chǎn)中的漏電原因[3]。

二、晶體硅太陽電池漏電分析

從晶體硅太陽電池生產(chǎn)工藝流程看，以下幾個(gè)因素與電池片漏電有關(guān)：1)刻蝕不完全或未刻蝕;2)點(diǎn)狀燒穿;3)印刷擦片或漏漿。對(duì)上述三方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，在研究過程中發(fā)現(xiàn)除了以上三種漏電原因外，還有Si3N4顆粒、多晶晶界等也會(huì)造成電池片漏電[4,5]。

1刻蝕不完全或未刻蝕造成的漏電

擴(kuò)散工藝中在硅片的上表面和周邊都擴(kuò)散上了N型結(jié)，如果不去除周邊的N型結(jié)會(huì)導(dǎo)致電池片正負(fù)極被周邊的N型結(jié)聯(lián)接起來，使電池正負(fù)極接通，起不到電池的作用了，我們用等離子刻蝕去除太陽能電池的周邊結(jié)，其腐蝕反應(yīng)方程為：

CF4------C+4F*(1)Si+4F------SiF4* ↑(2)

等離子體刻蝕是采用高頻輝光放電反應(yīng)，使反應(yīng)氣體激活成活性粒子，如原子或游離基，這些活性粒子擴(kuò)散到需刻蝕的部位，在那里與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。

如果硅片未刻蝕或刻蝕不完全沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并且下傳印刷，將產(chǎn)生局部漏電的電池片，我們可以通過IR紅外熱成像儀，判斷局部漏電硅片是否刻蝕原因產(chǎn)生的。

IR紅外熱成像儀的工作原理是在連接電池片的正負(fù)極時(shí)，使電池片上會(huì)形成一個(gè)電流回路，當(dāng)有區(qū)域漏電時(shí)，該區(qū)域的電流就會(huì)特別大，產(chǎn)生的熱量就會(huì)比較多，紅外成像儀可以根據(jù)硅片表面產(chǎn)生的不同熱量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而在顯示器上形成熱圖像，可以對(duì)發(fā)熱的異常區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別。

刻蝕不完全或未刻蝕的硅片在IR下表現(xiàn)為電池片邊緣發(fā)紅，如圖3所示?？涛g不完全或未刻蝕的電池片在進(jìn)行四周打磨后漏電流會(huì)減少到2A以下，如表1所示。

以上幾點(diǎn)可以判斷為刻蝕不完全或未刻蝕造成的。刻蝕不完全主要是由于硅片邊結(jié)由于設(shè)備原因或人為原因未去除干凈，導(dǎo)致漏電過大的異?，F(xiàn)象主要有以下原因：1)刻蝕功率過小;2)刻蝕時(shí)間不足;3)刻蝕壓力波動(dòng)導(dǎo)致刻蝕不均;4)刻蝕時(shí)機(jī)臺(tái)故障，以致刻蝕未進(jìn)行完全;5)刻蝕時(shí)，硅片底部托盤未旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致刻蝕不均;6)人為原因，將未刻蝕硅片下傳;針對(duì)以上原因需要加強(qiáng)刻蝕機(jī)的監(jiān)控，增加人員的責(zé)任意識(shí)。

2點(diǎn)狀燒穿造成的漏電

點(diǎn)狀燒穿通常意義上指IR拍攝出呈現(xiàn)點(diǎn)狀發(fā)紅的漏電現(xiàn)象，具體表現(xiàn)如圖4所示，其主要由以下三種因素引起，1)隱裂引起的點(diǎn)狀燒穿;2)微隱裂引起的點(diǎn)狀燒穿;3)未知因素引起的點(diǎn)狀燒穿。

隱裂引起的點(diǎn)狀燒穿主要有兩種方式產(chǎn)生，1)擴(kuò)散前隱裂即在擴(kuò)散步磷源順著裂縫擴(kuò)散，從而導(dǎo)致上下導(dǎo)通，產(chǎn)生點(diǎn)狀燒穿;2)印刷前隱裂即在印刷過程中，漿料恰巧印過裂縫，銀漿通過裂縫滲透到背面產(chǎn)生點(diǎn)狀燒穿。對(duì)于由隱裂而產(chǎn)生的點(diǎn)狀燒穿，我們必須規(guī)范生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作，盡量避免產(chǎn)生隱裂片的可能。比如裝舟卸舟時(shí)輕拿輕放，保持印刷機(jī)臺(tái)干凈平整等等。

微隱裂引起的點(diǎn)狀燒穿主要是因?yàn)楣杵旧砭w結(jié)構(gòu)存在缺陷，在燒結(jié)過程中會(huì)破壞晶體結(jié)構(gòu)，銀漿順著晶界滲透至基區(qū)，從而產(chǎn)生漏電。我們通常也稱此現(xiàn)象為微隱裂。判斷是硅片本身的缺陷還是晶體硅電池生產(chǎn)過程中導(dǎo)致的點(diǎn)狀燒穿，我們需要借助掃描電鏡進(jìn)行分析。

由掃描電鏡即掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，簡(jiǎn)稱SEM)，主要用于觀察樣品的表面形貌、割裂面結(jié)構(gòu)、管腔內(nèi)表面的結(jié)構(gòu)等，所獲得的圖像立體感強(qiáng)，可用來觀察樣品的各種形貌特征。

由SEM圖片可知：微隱裂正面與背面均存在凹槽缺陷，導(dǎo)致點(diǎn)狀燒穿，如圖5所示。對(duì)于此類由晶體缺陷引起的點(diǎn)狀燒穿，如果要降低其產(chǎn)生的可能性，則需要在進(jìn)料時(shí)加一道檢測(cè)工序，測(cè)量每片原料片的少子壽命分布，剔除異常片。但該工序費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可行性有待進(jìn)一步商榷。

3擦片或漏漿造成的漏電

擦片主要是指在印刷過程中出現(xiàn)的印刷不良片用酒精等將柵線擦拭干凈后重新印刷的電池片。這些電池片如果沒有處理好，可以看到如圖6所示的形貌。在顯微鏡下觀察可以看到還有部分漿料殘留在硅片表面，IR圖像顯示有大面積漏電，EL圖像顯示表面有大面積污染，SEM圖像顯示可以看到密密麻麻的細(xì)點(diǎn)，這些細(xì)點(diǎn)即為銀漿，在擦片的過程中銀漿滲進(jìn)電池片里;小顆粒銀漿是團(tuán)狀銀漿在燒結(jié)過程中形成玻璃態(tài)造成的大面積漏電。

造成擦片漏電的原因主要為人為操作不規(guī)范導(dǎo)致的，1)人為的擦片破壞Si3N4膜面，使Si3N4鈍化效果失效;2)絨面凸起部分在人為摩擦過程中極易受損，使電池片p型裸露，印刷后直接與金屬電極導(dǎo)通發(fā)生短路;3)即使擦片后表觀看來已無漿料，但仍會(huì)有少量漿料殘留在絨面凹陷處，燒結(jié)后成為金屬復(fù)合中心，降低少子壽命，漏電明顯增大;4)擦片過程中難免使電池片四周沾到漿料，造成pn結(jié)導(dǎo)通，發(fā)生漏電。

漏漿主要包含邊緣漏漿和表面漏漿兩種，邊緣漏漿是指電池片四周沾到漿料，造成pn型導(dǎo)通，發(fā)生漏電如圖7所示;邊緣漏漿和刻蝕不完全只看IR圖像很難區(qū)分，必須在SEM或者基恩士下觀察方能準(zhǔn)確判斷。

表面漏漿是指電池片在印刷前有隱裂，印刷時(shí)隱裂處沾染上鋁漿，燒結(jié)時(shí)鋁漿隨銀漿一起被燒進(jìn)PN結(jié)，而導(dǎo)致PN結(jié)被燒穿，引起的漏電如圖8所示。平面圖上明顯看到漿料(紅色線條包圍的區(qū)域)，這些漿料以鋁漿為主。其他原因造成的漏電

Si3N4顆粒有可能造成漏電如圖9所示，Si3N4顆粒主要來源：1)鑄造多晶硅時(shí)在坩堝表面噴涂的Si3N4脫落融入硅錠所致;2)鍍膜時(shí)SiH4的含量偏高，形成Si3N4顆粒。Si3N4顆粒的晶粒貫穿電池片的層錯(cuò)，使PN結(jié)導(dǎo)通而導(dǎo)致漏電。

晶界缺陷有可能造成漏電如圖10所示，其原因主要為1)雜質(zhì)原子容易在晶界位置集中，形成各類缺陷和復(fù)合中心;2)高溫?cái)U(kuò)散的原子也容易沿著位錯(cuò)和晶界形成微小的橋路漏電。

三、結(jié)論

分析了晶體硅硅片及電池生產(chǎn)階段可能產(chǎn)生的漏電原因及預(yù)防措施。在電池生產(chǎn)過程中產(chǎn)生漏電的主要原因?yàn)椋?)刻蝕不完全或未刻蝕 2)點(diǎn)狀燒穿3)印刷擦片或漏漿等，嚴(yán)重影響電池片的品質(zhì)。在分析過程中還發(fā)現(xiàn)Si3N4顆粒、多晶晶界等也有可能造成電池片漏電，在以后的研究中也需要重點(diǎn)關(guān)注。

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