异质结光伏电池制作过程（光伏异质结技术）
本文目录一览：
光伏电池片加工流程？
层压
一、准备工作
1. 工作时必须穿工作衣、工作鞋异质结光伏电池制作过程，戴工作帽,佩戴绝热手套；
2. 做好工艺卫生（包括层压机内部和高温布的清洁）；
3．确认紧急按扭处于正常状态；
4．检查循环水水位。
二、所需材料、工具和设备
1、叠层好的组件 2、层压机 3、绝热手套 4、四氟布（高温布） 5、美工刀6、1cm文具胶带 7、汗布手套 8、手术刀
三、操作程序
1．检查行程开关位置；
2．开启层压机，并按照工艺要求设定相应的工艺参数，升温至设定温度；
3．走一个空循环，全程监视真空度参数变化是否正常，确认层压机真空度达规定要求；
4．试压，铺好一层纤维布，注意正反面和上下布，抬一块待层压组件；
5．取下流转单，检查电流电压值，察看组件中电池片、汇流条是否有明显位移，是否有异物，破片等其异质结光伏电池制作过程他不良现象，如有则退回上道工序；
6．戴上手套从存放处搬运叠层完毕并检验合格的组件，在搬运过程中手不得挤压电池片（防止破片），要保持平稳（防止组件内电池片位移）；
7．将组件玻璃面向下、引出线向左，平稳放入层压机中部，然后再盖一层纤维布（注意使纤维布正面向着组件），进行层压操作；
8．观察层压工作时的相关参数（温度、真空度及上、下室状态），尤其注意真空度是否正常，并将相关参数记录在流转单
9．待层压操作完成后，层压机上盖自动开启，取出组件（或自动输出）；
10．冷却后揭下纤维布，并清洗纤维布；
11．检查组件符合工艺质量要求并冷却到一定程度后，修边；（玻璃面向下，刀具斜向约45°，注意保持刀具锋利，防止拉伤背板边沿）；
12．经检验合格后放到指定位置，若不合格则隔离等待返工。
层压前检查
1． 组件内序列号是否与流转单序列号一致；
2． 流转单上电流、电压值等是否未填或未测、有错误等 ；
3． 组件引出的正负极（一般左正右负）；
4． 引出线长度不能过短（防止装不入接线盒）、不能打折；
5． TPT是否有划痕、划伤、褶皱、凹坑、是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确；
6． EVA的正反面、大小、有无破裂、污物等；
7． 玻璃的正反面、气泡、划伤等；
8． 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、黑点、纤维、互连条或汇流条的残留等；
9． 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐或未剪；
10．间距（电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等）
层压中观察
打开层压机上盖，上室真空表为-0.1MPa、下室真空表为0.00MPa，确认温度、参数
符合工艺要求后进料；组件完全进入层压机内部后点击下降；上、下室真空表都要
达到-0.1MPa （抽真空）（如发现异常按“急停”，改手动将组件取出，排除故障后再试压一块组件）等待设定时间走完后上室充气（上室真空表显示）0.00MPa、
下室真空表仍然保持-0.1MPa开始层压。层压时间完成后下室放气（下室真空表变
为0.00MPa、上室真空表仍为0.00MPa）放气时间完成后开盖（上室真空表变为
-0.1MPa、下室真空表不变）出料；接着四氟布自动返回至原点。
层压后再次检查
1． TPT是否有划痕、划伤，是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确、是否平整、有无褶皱、有无凹凸现象出现；
2． 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、纤维等；
3． 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐；
4． 间距（电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等）；
5． 色差、负极焊花现象是否严重；
6． 互连条是否有发黄现象，汇流条是否移位；
7． 组件内是否出现气泡或真空泡现象；
8． 是否有导体异物搭接于两串电池片之间造成短路；
四、质量要求
1．TPT是无划痕、划伤，正反面要正确；
2．组件内无头发、纤维等异物，无气泡、碎片；
3．组件内部电池片无明显位移，间隙均匀，最小间距不得小于1mm；
4．组件背面无明显凸起或者凹陷；
5．组件汇流条之间间距不得小于2mm；
6．EVA的凝胶率不能低于75%，每批EVA测量二次。
五、注意事项
1．层压机由专人操作，其他人员不得进入红；
2．修边时注意安全；
3．玻璃纤维布上无残留EVA,杂质等；
4．钢化玻璃四角易碎，抬放时须小心保护；
5．摆放组件，应平拿平放，手指不得按压电池片；
6．放入组件后，迅速层压，开盖后迅速取出；
7．检查冷却水位、行程开关和真空泵是否正常；
8．区别画面状态和控制状态，防止误操作；
9．出现异常情况按“急停”后退出，排除故障后，首先恢复下室真空；
10．下室放气速度设定后，不可随意改动，经设备主管同意后方可改动，并相应调整下室放气时间，层压参数由技术不来定，不得随意改动；
11．上室橡胶皮属贵重易耗品，进料前应仔细检查，避免利器、铁器等物混入，划伤胶皮；
12．开盖前必须检查下箱充气是否完成，否则不允许开盖，以免损伤设备；
13．更换参数后必须走空循环，试压一块组件。
组件装框
一、准备工作
1．工作时必穿工作衣、鞋，戴工作帽。
2．做好工艺卫生，清洁整理台面，创造清洁有序的装框环境。
二、所需材料、工具和设备
1、层压好的电池组件 2、铝边框 3、硅胶 4、酒精 6、擦胶纸 7、接线盒 8、气动胶枪 9、橡胶锤 10、装框机 11、剪刀 12、镊子 13、抹布 14、小一字起 15、卷尺 16、角尺 17、工具台 18、预装台
三、操作程序
1．按照图纸选择相对应的材料，铝型材，并对其检验，筛选出不符合要求的铝型材，将其摆放到指定位置；
2．对层压完毕的电池组件进行表面清洗，同时对上道工序进行检查，不合格的返回上道工序返工；
3．用螺丝钉（素材将长型材和短型材作直角连接，拼缝小于0.5mm）将边型材和E型材作直角连结，并保证接缝处平整；
4．在铝合金外框的凹槽中均匀地注入适量的硅胶；
5．将组件嵌入已注入硅胶的铝边框内，并压实；
6．将组件移至装框机上（紧靠一边，关闭气动阀，将其固定）；
7．用螺钉（素材）将铝边框其余两角固定，并调整玻璃与边框之间的距离以及边框对角线长度；
8．用补胶枪对正面缝隙处均匀地补胶；
9．除去组件表面溢出的硅胶，并进行清洗；
10．打开气动阀，翻转组件，然后将组件固定；
11．用适当的力按压TPT四角，使玻璃面紧贴铝合金边框内壁，按压过程中注意TPT表面
12．用补胶枪对组件背面缝隙处进行补胶（四周全补）；
13．按图纸要求将接线盒用硅胶固定在组件背面，并检查二极管是否接反；
14．对装框完毕的组件进行自检（有无漏补、气泡或缝隙）；
15．符合要求后在“工艺流程单”上做好纪录，将组件放置在指定区域，流入下道工序。
四、质量要求
1．铝合金框两条对角线小于1m的误差要求小于2mm，大于等于1m的误差小于3mm；
2．外框安装平整、挺直、无划伤；
3．组件内电池片与边框间距相等；
4．铝边框与硅胶结合出无可视缝隙；
5．接线盒内引线根部必须用硅胶密封、接线盒无破裂、隐裂、配件齐全、线盒底部硅胶厚度1~2毫米，接线盒位置准确，与四边平行；
6． 组件铝合金边框背面接缝处高度落差小于0.5mm；
7．组件铝合金边框背面接缝处缝隙小于1mm；
8．铝合金边框四个安装孔孔间距的尺寸允许偏差±0.5mm。
五、注意事项
1．轻拿轻放抬未装框组件是注意不要碰到组件的四角。
2注意手要保持清洁
3．将已装入铝框内的组件从周转台抬到装框机上时应扶住四角，防止组件从框内滑落。
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太阳能电池的结构工作原理和制造技术
近几年来异质结光伏电池制作过程，受世界太阳能电池发展“热潮”的影响，异质结光伏电池制作过程我国太阳能电池产业发展空前高涨，本文收集了太阳能电池的一些有关技术，以供读者参考。
（一）太阳能电池的发展历史：
太阳能电池是产生光生伏打效应（简称光伏效应）的半导体器件。因此，太阳能电池又称为光伏电池，太阳能电池产业又称为光伏产业。
1954年世界第一块实用化太阳能电池在美国贝尔实验室问世，幷首先应用于空间技术。当时太阳能电池的转换效率为8％。1973年世界爆发石油危机，从此之后，人们普遍对于太阳能电池关注，近10几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免维护以及资源可再生性等优点更加显现。一些发达国家制定了一系列鼓舞光伏发电的优惠政策，幷实施庞大的光伏工程计划，为太阳能电池产业创造了良好的发展机遇和巨大的市场空间，太阳能电池产业进入了高速发展时期，幷带动了上游多晶硅材料业和下游太阳能电池设备业的发展。在1997－2006年的10年中，世界光伏产业扩大了20倍，今后10年世界光伏产业仍以每年30％以上的增长速度发展。
世界太阳能电池的发展历史如表1所示：
表1 世界太阳能电池发展的主要节点
年份 重要节点
1954 美国贝尔实验室发明单晶硅太阳能电池，效率为6％
1955 第一个光伏航标灯问世，美国RCA发明Ga As太阳能电池
1958 太阳能电池首次装备于美国先锋1号卫星，转换效率为8％。
1959 第一个单晶硅太阳能电池问世。
1960 太阳能电池首次实现并网运行。
1974 突破反射绒面技术，硅太阳能电池效率达到18％。
1975 非晶硅及带硅太阳能电池问世
1978 美国建成100KW光伏电站
1980 单晶硅太阳能电池效率达到20％，多晶硅为14.5％，Ga As为22.5％
1986 美国建成6.5KW光伏电站
1990 德国提出“2000光伏屋顶计划”
1995 高效聚光Ga As太阳能电池问世，效率达32％。
1997 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划
日本提出“新阳光计划”
1998 单晶硅太阳能电池效率达到24.7％，荷兰提出“百万光伏屋顶计划”
2000 世界太阳能电池总产量达287MW，欧洲计划2010年生产60亿瓦光伏电池。
（二）、太阳能电池的种类
（三）、硅太阳能电池的结构及工作原理
硅太阳能电池的外形及基本结构如图1。基本材料为P型单晶硅，厚度为0.3—0.5mm左右。上表面为N+型区，构成一个PN＋结。顶区表面有栅状金属电极，硅片背面为金属底电极。上下电极分别与N＋区和P区形成欧姆接触，整个上表面还均匀覆盖着减反射膜。
当入发射光照在电池表面时，光子穿过减反射膜进入硅中，能量大于硅禁带宽度的光子在N+区，PN＋结空间电荷区和P区中激发出光生电子——空穴对。各区中的光生载流子如果在复合前能越过耗尽区，就对发光电压作出贡献。光生电子留于N＋区，光生空穴留于P区，在PN＋结的两侧形成正负电荷的积累，产生光生电压，此为光生伏打效应。当光伏电池两端接一负载后，光电池就从P区经负载流至N＋区，负载中就有功率输出。
太阳能电池各区对不同波长光的敏感型是不同的。靠近顶区湿产生阳光电流对短波长的紫光（或紫外光）敏感，约占总光源电流的5－10％（随N＋区厚度而变），PN＋结空间电荷的光生电流对可见光敏感，约占5 ％左右。电池基体区域产生的光电流对红外光敏感，占80－90％，是光生电流的主要组成部分。
（四）、太阳能电池的制造技术
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
1、 具体的制造工艺技术说明如下：
（1） 切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
（2） 清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。
（3） 制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
（4） 磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。
（5） 周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
（6） 去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。
（7） 制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。
（8） 制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3 ，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
（9） 烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
（五）、太阳能电池的芯片尺寸：
规模化生产太阳能电池的芯片尺寸分别为（103×103）mm2、（125×125）mm2、（156×156） mm2和（210×210）mm2的方片。目前的主流仍是（156×156）mm2，2007年将过渡到（210×210）mm2为主流芯片。最近德国已推出了代表国际最先进的（210×210）mm2硅片全自动生产设备。
芯片的厚度也愈来愈薄，从→300→ 270→ 240 →210 →180 um，目前晶体硅片主要使用厚度为210—240um。
（六）、太阳能电池的芯片材料及转换效率：
1、 晶体硅（单晶硅和多晶硅）太阳能电池：
2004年晶体硅太阳能电池占总量的84.6 ％，生产技术成熟，是光伏产业的主导产品。在光伏产业中占据着统治地位。
对于高效单晶硅太阳能电池，国际公认澳大利亚新南威尔士大学达到了最高转换效率为24.7％，目前世界技术先进产品转换效率为19－20 ％。对于多晶硅太阳能电池澳大利亚新南威尔士大学多晶硅电池效率已突破19.8％，技术先进产品的效率为15－18 ％。
2、 非晶体硅太阳能电池：
α－Si（非晶硅）太阳能电池一般采用高频辉光使硅烷分解沉积而成。由于分解温度低（250－500 0C），可在薄玻璃、陶瓷、不锈钢和塑料底片上沉积1um厚的薄膜，且易于大面积化。非晶硅太阳能电池多数采用PIN结构，有时还制成多层叠层式结构。
非晶硅太阳能电池大量生产的大面积产品的转换效率为10－12 ％，小面积产品转换效率已提高到14.6％，叠层结构电池的最高效率为21 ％。
3、 砷化镓（GaAs）太阳能电池：
GaAs太阳能电池多数采用液相外延法或MOCVD技术制备，GaAs太阳能电池的效率可高达29.5％，一般在19.5％左右。产品具有耐高温和抗辐射特点，但生产成本较高，产量受限，主要用作空间电源。以硅片为衬底，拥MOCVD方法制造GaAs /Si异质结太阳能电池是降低成本很有希望的方法，最高效率23.3 ％，GaAs 叠层结构的太阳能电池效率接近40 ％。
4、 其他化合物半导体太阳能电池：
这方面主要有CIS （铜铟硒）薄膜、CdTe (碲化镉)薄膜和InP(磷化铟) 太阳能电池等。这些太阳能电池的结构与非晶硅电池相似。但CIS薄膜一般厚度为2－3um，已达到的转换效率为17.7 ％。CdTe薄膜很适合于制作太阳能电池。其理论转换效率达30 ％，目前国际先进水平转换效率为15.8 ％，多用于空间方面。2004年世界各种太阳能电池产量的种类分布如表2
表2 2004年世界各种太阳能电池产量的种类分布
序号 太阳能电池种类 总产量（MW） 百分比（ ％ ）
1 单晶硅平板电池 314.4 28.6
2 多晶硅平板电池 669.2 56.0
3 非晶硅（室内室外） 47.1 3.9
4 带硅电池 41..0 3.4
5 CdTea（碲化镉）电池 13.0 1.1
6 CIS (铜铟硒) 3.0 0.25
7 非晶硅/单晶硅电池 80.0 6.7
总量 1195.2 100
（七）、提高太阳能电池效率的特殊技术：
晶体硅太阳能电池的理论效率为25％（AMO1.0光谱条件下）。太阳能电池的理论效率与入射光能转变成电流之前的各种可能损耗的因素有关。其中，有些因素由太阳能电池的基本物理决定的，有些则与材料和工艺相关。从提高太阳能电池效率的原理上讲，应从以下几方面着手：
1、 减少太阳能电池薄膜光反射的损失
2、 降低PN结的正向电池（俗称太阳能电池暗电流）
3、 PN结的空间电荷区宽度减少，幷减少空间电荷区的复合中心。
4、 提高硅晶体中少数载流子寿命，即减少重金属杂质含量和其他可作为复合中心的杂质，晶体结构缺陷等。
5、 当采取太阳能电池硅晶体各区厚度和其他结构参数。
目前提高太阳能电池效率的主要措施如下，而各项措施的采用往往引导出相应的新的工艺技术。
（1） 选择长载流子寿命的高性能衬底硅晶体。
（2） 太阳能电池芯片表面制造绒面或倒金字塔多坑表面结构。电池芯片背面制作背面镜，以降低表面反射和构成良好的隔光机制。
（3） 合理设计发射结结构，以收集尽可能多的光生载流子。
（4） 采用高性能表面钝化膜，以降低表面复合速率。
（5） 采用深结结构，幷在金属接触处加强钝化。
（6） 合理的电极接触设计以达到低串联电阻等。
（八）、太阳能电池的产业链
（九）、上海太阳能电池产业概况：
上海对于光电转换器件的研究起步于1959年。当时在中科院技术物理研究所和上海科技大学等单位作为光电探测器件课题进行研究。上世纪八十年代，上海仪表局所属的上海半导体器件八厂等单位生产小功率的兰硅光电池在市场上销售。八十年代后期，受世界太阳能电池产业迅速发展的影响，上海开始建立专业的太阳能电池芯片生产企业和专业的研究机构。近10年多来，随着我国太阳能电池“热潮”的到来，制造太阳能电池组件的企业纷纷建立，而且随着单晶硅和多晶硅材料供应紧张，许多小型的硅单晶企业也蜂涌而至。从上世纪九十年代以来，上海的太阳能电池产业逐步形成规模。
目前，上海地区从事太阳能电池芯片、组件、硅材料和设备生产和技术研究的单位共20余个。
其中，太阳能电池芯片制造的主要企业有上海太阳能科技有限公司、上海泰阳公司等。2006年中芯国际（上海）公司Fab 10建成投产，利用8英寸硅单晶硅片制造太阳能电池芯片，开创了上海利用8英寸多晶硅片制造太阳能电池的新范例。目前，上海太阳能电池芯片的产量在30－40MW左右。上海太阳能电池组件的生产企业共有10个左右。主要企业仍有上海太阳能科技有限公司和上海泰阳公司（与上海交通大学合作）等。目前上海太阳能电池组件的产量为50－70 MW左右。由于太阳能电池组件生产技术及设备要求较为简单，因此，太阳能电池组件生产企业中，有多家为民营企业。由于国内太阳能电池芯片供应不足，这些企业往往采用进口芯片组装后绝大部分返销境外，仅少数投放国内市场。
近几年来，由于可提供太阳能电池芯片生产的硅单晶片和硅多晶硅片严重短缺，价格不断大幅度上升，例如2003年进口电子级多晶硅每公斤为22－25美元，而2006年进口同样多晶硅的价格上升200％至300％，有些经销商转手倒卖时，价格甚至抬高5至8倍。在这种情况下，许多中小型的硅单晶生产企业蜂涌而至。从上世纪九十年代以来，在上海及周边地区建立中小型太阳能电池硅单晶（或硅多晶）的生产企业达4至5个之多。上海通用硅有限公司和上海卡姆丹克公司（合资企业）是其中有代表性的企业。它们各具有许多直拉单晶炉，可以拉制5.5〃，6〃，6.5〃和8〃直径的硅单晶，形成了可供年产25——30MW太阳能电池芯片的市场。但是由于多晶硅原材料供应不足，这些企业拉制的硅单晶原材料只能供给生产20MW太阳能电池芯片所用。因此，硅材料缺乏已成为抑制上海（乃至全国）太阳能电池产业封装的瓶颈。因此，通过上海与外省市的合作发展多晶硅产业已是涉及到微电子产业和太阳能电池产业的战略问题。
（十）中芯国际（上海）的经验：
中芯国际（上海）为国内集成电路（或半导体器件）芯片制造企业开展太阳能电池芯片或组件生产走出了一条成功之路，从中芯国际（上海）Fab10投产的实践来看，证明了以下事实，即集成电路（或半导体器件）芯片制造企业太阳能电池芯片具有许多有利条件：
● 基本工艺相同异质结光伏电池制作过程；
● 废旧硅圆片可充分利用，有利于降低制造成本异质结光伏电池制作过程；
● 生产线设备基本上可用进口设备或国产设备节省投资；
● 太阳能电池芯片制造若延伸至组件制造，更有利于企业获得较好效益。
但由于集成电路（或半导体器件）芯片制造企业的可利用的单晶硅片数量有限，因此当太阳能电池芯片生产规模扩大时必须考虑其他晶体硅的来源
异质结太阳能电池毕设谁会
异质结，两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。按照两种材料的导电类型不同，异质结可分为同型异质结（P-p结或N-n结）和异型异质(P-n或p-N)结，多层异质结称为异质结构。通常形成异质结的条件是：两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术，都可以制造异质结。异质结常具有两种半导体各自的PN结都不能达到的优良的光电特性，使它适宜于制作超高速开关器件、太阳能电池以及半导体激光器等。
所谓半导体异质结构，就是将不同材料的半导体薄膜，依先后
异质结
次序沉积在同一基座上。例如图1所描述的就是利用半导体异质结构所作成的雷射之基本架构。半导体异质结构的基本特性有以下几个方面。
(1) 量子效应：因中间层的能阶较低，电子很容易掉落下来被局限在中间层，而中间层可以只有几十埃（1埃=10-10米）的厚度，因此在如此小的空间内，电子的特性会受到量子效应的影响而改变。例如：能阶量子化、基态能量增加、能态密度改变等，其中能态密度与能阶位置，是决定电子特性很重要的因素。
(2) 迁移率(Mobility)变大：半导体的自由电子主要是由于外加杂质的贡献，因此在一般的半导体材料中，自由电子会受到杂质的碰撞而减低其行动能力。然而在异质结构中，可将杂质加在两边的夹层中，该杂质所贡献的电子会掉到中间层，因其有较低的能量（如图3所示）。因此在空间上，电子与杂质是分开的，所以电子的行动就不会因杂质的碰撞而受到限制，因此其迁移率就可以大大增加，这是高速组件的基本要素。
(3)奇异的二度空间特性：因为电子被局限在中间层内，其沿夹层的方向是不能自由运动的，因此该电子只剩下二个自由度的空间，半导体异质结构因而提供了一个非常好的物理系统可用于研究低维度的物理特性。低维度的电子特性相当不同于三维者，如电子束缚能的增加、电子与电洞复合率变大，量子霍尔效应，分数霍尔效应[1]等。科学家利用低维度的特性，已经已作出各式各样的组件，其中就包含有光纤通讯中的高速光电组件，而量子与分数霍尔效应分别获得诺贝尔物理奖。
(4)人造材料工程学：半导体异质结构之中间层或是两旁的夹层，可因需要不同而改变。例如以砷化镓来说，镓可以被铝或铟取代，而砷可以用磷、锑、或氮取代，所设计出来的材料特性因而变化多端，因此有人造材料工程学的名词出现。最近科学家将锰原子取代镓，而发现具有铁磁性的现象，引起很大的重视，因为日后的半导体组件，有可能因此而利用电子自旋的特性。此外，在半导体异质结构中，如果邻近两层的原子间距不相同，原子的排列会被迫与下层相同，那么原子间就会有应力存在，该应力会改变电子的能带结构与行为。现在该应力的大小已可由长晶技术控制，因此科学家又多了一个可调变半导体材料的因素，产生更多新颖的组件，例如硅锗异质结构高速晶体管。
2应用作用编辑
发光组件
因为半导体异质结构能将电子与电洞局限在中间层内，电子与电洞的复合率因而增加，所以发光的效率较大；同时改变量子井的宽度亦可以控制发光的频率，所以现今的半导体发光组件，大都是由异质结构所组成的。半导体异质结构发光组件，相较其它发光组件，具有高效率、省电、耐用等优点，因此广泛应用于刹车灯、交通号志灯、户外展示灯等。值得一提的是在1993年，日本的科学
异质结
家研发出蓝色光的半导体组件，使得光的三原色红、绿、蓝，皆可用半导体制作，因此各种颜色都可用半导体发光组件得到，难怪大家预测家庭用的灯炮、日光灯，即将被半导体发光组件所取代。
镭射二极管
半导体镭射二极管的基本构造，与上述的发光组件极为类似，只不过是镭射二极管必须考虑到受激发光(stimulated emission)与共振的条件。使用半导体异质结构，因电子与电洞很容易掉到中间层，因此载子数目反转(population inversion)较易达成，这是具有受激发光的必要条件，而且电子与电洞因被局限在中间层内，其结合率较大。此外，两旁夹层的折射率与中间层不同，因而可以将光局限在中间层，致使光不会流失，而增加镭射强度，是故利异质结构制作雷射，有很大的优点。第一个室温且连续发射的半导体异质结构镭射，是在1970年由阿法洛夫领导的研究群所制作出来的，而克拉姆则在1963年发展了有关半导体异质结构镭射的原理。半导体镭射二极管的应用范围亦相当广泛，如镭射唱盘（如图4所示），高速光纤通讯、激光打印机、雷射笔等。
异质结构双极晶体管
在半导体异质结构中，中间层有较低的能带，因此电子很容易就由旁边的夹层注入，是故在晶体管中由射极经过基极到集极的电流，就可以大为提高，晶体管的放大倍率也为之增加；同时基极的厚度可以减小，其掺杂浓度可以增加，因而反应速率变大，所以异质结构得以制作快速晶体管。利用半导体异质结构作成晶体管的建议与其特性分析，是由克接拉姆在1957提出的。半导体异质结构双极晶体管因具有快速、高放大倍率的优点，因而广泛应用于人造卫星通讯或是行动电话等。
高速电子迁移率晶体管
高速电子迁移率晶体管，就是利用半导体异质结构中杂质与电子在空间能被分隔的优点，因此电子得以有很高的迁移率。在此结构中，改变闸极(gate)的电压，就可以控制由源极(source)到泄极(drain)的电流，而达到放大的目的。因该组件具有很高的向应频率(600GHz)且低噪声的优点，因此广泛应用于无限与太空通讯（如图5所示），以及天文观测。
其它应用
半导体异质结构除了用于上述组件外，亦大量使用于其它光电组件，如光侦测器、太阳电池、标准电阻或是光电调制器．．．等。又因为长晶技术的进展，单层原子厚度的薄膜已能控制，因此半导体异质结构提供了高质量的低维度系统，让科学家能满足探求低维度现象的要求。除了在二度空间观测到量子与分数量子霍尔效应外，科学家已进一步在探求异质结构中的一维与零维的电子行为，预期将来还会陆续有新奇的现象被发掘，也会有更多新颖的异质结构组件出现。
太阳能电池制作流程
太阳能电池是PV发电系统中最核心的器件，节能是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳电池又称为“光伏电池”，用于太阳电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质。
科学家为了降低太阳电池的制造成本，沿着2条路径：一条是开发新颖的太阳电池的材料，另一条路径就是提高太阳电池自身的转换效率。将取之不尽的阳光转换成为为人类造福的电能，最核心的技术就是太阳电池的光电转换率。
制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的、市场应用最广的太阳电池是硅太阳电池。
硅太阳能电池制造工艺流程图
1、 硅片切割，材料准备：
工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（全球节能环保网掺硼）。
2、 去除损伤层：
硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、 制绒：
制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、 扩散制结：
扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、 边缘刻蚀、清洗：
扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、 沉积减反射层：
沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
7、 丝网印刷上下电极：
电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。
8、 共烧形成金属接触：
晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。
9、 电池片测试：
完成的电池片经过测试分档进行归类。
太阳能光伏电池板如何制作
将单晶硅棒切成片，一般片厚约0.3毫米。硅片经过抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。加工太阳能电池片，首先要在硅片上掺杂和扩散，一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成PN结。然后采用丝网印刷法，精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。到此，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了
