制作太阳能电池主要是以硅材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电子转换反应。硅（Si），原子序数为14，相对原子质量为28.085 5，硅有晶态和无定形两种形式。

表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等。表面改性的方法大体上可以归结为：表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。表面改性技术则是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理（渗氮、渗碳、渗金属等）；表面涂层[低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等薄膜镀层（物理气相沉积、化学气相沉积等）和非金属涂层技术等]。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。

1.晶硅太阳能电池

生产晶硅电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结和检测分装等主要步骤。其中涉及表面改性的步骤如下。

（1）表面制绒。按硅原料分类有单晶制绒与多晶制绒；按腐蚀液的酸碱性可分为酸制绒与碱制绒。

单晶制绒：单晶硅片在一定浓度范围的碱溶液中被腐蚀时是各向异性的，不同晶向上的腐蚀速率不一样。利用这一原理，将特定晶向的单晶硅片放入碱溶液中腐蚀，即可在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了电池的短路电流和转换效率。单晶制绒剂主要有EPW （乙二胺、邻苯二甲酸和水），TMAH（氢氧化四甲基铵）等，无机腐蚀剂主要有KOH， NaOH，Na2SiO3，Na3PO4等。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm厚度，经过腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。

多晶酸制绒：常规条件下，硅与单纯的HF，HNO3（硅表面会被钝化，二氧化硅与HNO3不反应）被认为是不反应的。但在两种混合酸的体系中，硅则可以与溶液进行持续的反应，不管是单晶硅片还是多晶硅片，都可以用酸或者碱来处理。无论用哪种方法处理，一般情况下，用碱处理是为了得到金字塔状绒面；用酸处理是为了得到虫孔状绒面。不管是哪种绒面，都可以提高硅片的陷光作用。

（2）扩散制结。太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换，而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内，在850～900℃高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器，通过三氯氧磷和硅片进行反应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于10％，少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成，才使电子和空穴在流动后不再回到原处，这样就形成了电流，用导线将电流引出就是直流电。(www.daowen.com)

（3）去磷硅玻璃。该工艺是将硅片放在氢氟酸中浸泡，使其产生化学反应，生成可溶性的配合物六氟硅酸，以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中， PO（2l3与O2反应生成P2O5沉积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水、热排风和废水。

（4）等离子刻蚀。由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体CF4的母体分子在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面，在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应，并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面，被真空系统抽出腔体。

（5）镀减反射膜。抛光硅表面的反射率为35％，为了减少表面反射，提高电池的转换效率，需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。PECVD即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体Si H4和NH3，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下，使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大为减少，电池的短路电流和输出就有很大增加，效率也有相当的提高。

2.薄膜硅太阳能电池

多晶硅薄膜太阳能电池的制备过程中：衬底材料有玻璃，C-Si，P-Si，SiC，Al2O3，SiO2膜等；隔离层是在衬底上再沉积一层薄膜，如在玻璃衬底上沉积SiO2薄膜，起介质层（绝缘）和隔膜层（阻止衬底中杂质掺入多晶硅薄膜）的作用；籽晶层一般用低温等离子体法（LPCVD）制备；通过再结晶等方法使晶粒增大；用CVD等方法在其上生长多晶硅薄膜；PN结可在沉积多晶硅薄膜的同时掺硼、磷等获得；光学限制即上下表面织构化和减反射；电学限制即制备前后电极的欧姆接触；电极制备方法主要有丝网印刷、光刻、电子束蒸发和电子镀等；钝化包括晶粒晶界钝化和表面钝化。

多晶硅薄膜是多晶硅薄膜太阳能电池的主体部分，薄膜质量的好坏直接影响太阳能电池性能的好坏。多晶硅薄膜制备工艺的主要区分点在其沉积温度和沉积方式，因此不同的沉积温度和沉积方式的控制直接影响薄膜的质量，从而影响着多晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率。主要的多晶硅薄膜的制备方法有：化学气相沉积法（CVD）、再结晶法、液相外延法（LPE）、溅射沉积法和等离子喷涂法（PSM）。