多晶及單晶太陽(yáng)能電池制程簡(jiǎn)介教學(xué)課件

1、多晶及單晶太陽(yáng)能電池製程簡(jiǎn)介四技科管一甲報(bào)告人:鄭宇雯 49654003 張貴閔 49654006 徐穎貞 49654015 郭美秀 49654018 林惠雯 49654091報(bào)告大綱一. 太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介二.昱晶能源科技股份有限公司簡(jiǎn)介 三.各式太陽(yáng)能電池生產(chǎn)方式介紹四.太陽(yáng)能電池未來(lái)發(fā)展及展望五.參考資料網(wǎng)址一.太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介1.什麼是太陽(yáng)能電池?太陽(yáng)能電池是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，它只要一照到光，瞬間就可輸出電壓及電流。而此種太陽(yáng)能光電池(Solar Cell)簡(jiǎn)稱為太陽(yáng)能電池，或太陽(yáng)電池(在臺(tái)灣的早期翻譯書籍上直接引用日文中的漢字,其實(shí)不是battery而是cell)，又

2、可稱為太陽(yáng)能晶片。在中國(guó)大陸稱為硅晶片，因?yàn)橹形墓枋?矽的古字，矽為現(xiàn)代譯音字。在物理學(xué)上稱為光生伏打(Photovoltaic)，簡(jiǎn)稱PV(photo=light光線，voltaics=electricity電力)。3.各式太陽(yáng)能電池種類太陽(yáng)電池(Solar Cell)的材料種類非常的多 ，簡(jiǎn)單的說(shuō)，凡光照後，而產(chǎn)生電能的，就是太陽(yáng)電池尋找的材料。 主要是透過(guò)不同的製程和方法，測(cè)試對(duì)光的反應(yīng)和吸收，做到能隙結(jié)合寬廣，讓短波長(zhǎng)或長(zhǎng)波長(zhǎng)都可以全盤吸收的革命性突破，來(lái)降低材料的成本。 (A)單晶矽太陽(yáng)電池 發(fā)電力與電壓範(fàn)圍廣，轉(zhuǎn)換效率高，使用年限長(zhǎng)(一般保證可達(dá)20-25年)，製作成本較高 , 及

3、製作時(shí)間冗長(zhǎng)1. 高效率大面積之PERL結(jié)構(gòu)2. 增加可利用的光波長(zhǎng)範(fàn)圍的新結(jié)構(gòu)3. 提昇安定性。 (B)多晶矽太陽(yáng)電池 製程步驟較簡(jiǎn)單，不須使用CZ法或FZ法成長(zhǎng)的單晶圓，故成本較單晶矽太陽(yáng)電池低約便宜20%，可用於陸上電力等應(yīng)用。 效率較單晶矽低，1. 新材料的製造2. 大面積、高效率、安定性提昇3. 新結(jié)構(gòu)(C) 非晶矽電池 為目前成本最低的商業(yè)化太陽(yáng)能電池，且無(wú)需封裝, 生產(chǎn)也最快 ，產(chǎn)品種類多，使用廣汎，多用於消費(fèi)性電子產(chǎn)品，且新的應(yīng)用產(chǎn)品不斷在開發(fā)中。 a-Si戶外設(shè)置後輸出功率減少1520%的光劣化現(xiàn)象 1. 改善光劣化(安定性)2. 低成本化3. 採(cǎi)用tandem cell結(jié)構(gòu)

4、、薄層化層4. 透明a-Si太陽(yáng)電池。 4. 太陽(yáng)能電池構(gòu)造與發(fā)電原理 太陽(yáng)電池是一種可以將能量轉(zhuǎn)換的光電元件，其基本構(gòu)造是運(yùn)用P型與N型半導(dǎo)體接合而成的。半導(dǎo)體最基本的材料是矽，它是不導(dǎo)電的，但如果在半導(dǎo)體中摻入不同的雜質(zhì)，就可以做成P型與N型半導(dǎo)體，再利用P型半導(dǎo)體有個(gè)電洞，與N型半導(dǎo)體多了一個(gè)自由電子的電位差來(lái)產(chǎn)生電流，所以當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)，光能將矽原子中的電子激發(fā)出來(lái)，而產(chǎn)生電子和電洞的對(duì)流，這些電子和電洞均會(huì)受到內(nèi)建電位的影響，分別被N型及P型半導(dǎo)體吸引，而聚集在兩端。此時(shí)外部如果用電極連接起來(lái)，形成一個(gè)迴路，這就是太陽(yáng)電池發(fā)電的原理。 簡(jiǎn)單的說(shuō)，太陽(yáng)光電的發(fā)電原理，是利用太陽(yáng)電池吸收

5、0.4m1.1m波長(zhǎng)(針對(duì)矽晶)的太陽(yáng)光，將光能直接轉(zhuǎn)變成電能輸出的一種發(fā)電方式。 由於太陽(yáng)電池產(chǎn)生的電是直流電，因此若需提供電力給家電用品或各式電器則需加裝直/交流轉(zhuǎn)換器，換成交流電，才能供電至家庭用電或工業(yè)用電。二.昱晶能源科技股份有限公司簡(jiǎn)介本公司成立於2005年，以發(fā)展環(huán)保能源為志業(yè)，全力投入太陽(yáng)能電池之研發(fā)與生產(chǎn)，矢志成為臺(tái)灣最專業(yè)的太陽(yáng)能電池領(lǐng)導(dǎo)品牌，並躋身全球前三大太陽(yáng)能電池製造廠商，促使太陽(yáng)能成為全球供電主流。本公司於2008年2月獲頒臺(tái)灣優(yōu)良品牌獎(jiǎng)，未來(lái)將繼續(xù)以七大經(jīng)營(yíng)策略穩(wěn)健成長(zhǎng)七大經(jīng)營(yíng)策略： ()最新技術(shù)的設(shè)備我們引進(jìn)世界最先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，使生產(chǎn)設(shè)備的水準(zhǔn)與國(guó)際 一 級(jí)

6、大廠並駕齊驅(qū)，甚至超越其表現(xiàn)，以達(dá)到最高的生產(chǎn)效率與最佳的產(chǎn)出品質(zhì)。(二)最高的良率與轉(zhuǎn)換效率我們擁有最優(yōu)秀的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力於原料及成品之研發(fā)與製程改善，提昇良率與轉(zhuǎn)換效率至最高水準(zhǔn)，提供高效能產(chǎn)品。(三)最低的生產(chǎn)成本我們?cè)谏a(chǎn)成本上不斷力求改進(jìn)，使人力、物力、財(cái)力發(fā)揮最大效用，在物價(jià)波動(dòng)的環(huán)境下，有效降低生產(chǎn)成本。(四)最大的生產(chǎn)規(guī)模順應(yīng)太陽(yáng)光電市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)，我們掌握原料供應(yīng)，逐年擴(kuò)充產(chǎn)能，達(dá)成最大生產(chǎn)規(guī)模，發(fā)揮規(guī)模效益，普及太陽(yáng)光電能源之全世界運(yùn)用。(五)最佳的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)我們利用臺(tái)灣半導(dǎo)體完整的產(chǎn)業(yè)鏈，延攬資深、優(yōu)秀的研發(fā)人員，並結(jié)合太陽(yáng)光電、電子業(yè)的菁英，在技術(shù)上持續(xù)超越自我；同時(shí)

7、，與國(guó)外太陽(yáng)能技術(shù)機(jī)構(gòu)、工研院等密切交流，網(wǎng)羅國(guó)外技術(shù)顧問(wèn)，厚植技術(shù)實(shí)力。(六)最強(qiáng)的供應(yīng)鏈整合我們與上游原料與晶片廠商、下游模組廠商及系統(tǒng)通路商建立策略聯(lián)盟，垂直整合起太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈體系，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，共創(chuàng)雙贏。(七)最好的服務(wù)我們不僅能提供客戶高品質(zhì)的產(chǎn)品，滿足客戶對(duì)產(chǎn)品應(yīng)用和可靠度之客製化的需求，更擅長(zhǎng)以完善、有效率的行銷及服務(wù)，創(chuàng)造附加價(jià)值，行銷全世界，獲得全球客戶一致的推崇與讚譽(yù)。三.各式太陽(yáng)能電池生產(chǎn)方式介紹拉晶：主原料為二氧化矽，經(jīng)純化後(目前全球僅有少數(shù)純化原料廠，供不應(yīng)求)，再用拉晶爐成長(zhǎng)成晶柱。修角：早期製造太陽(yáng)能電池的晶柱因無(wú)修角，直接將圓晶柱切片，所以成品為圓形晶片，現(xiàn)

8、在大多先將晶柱修角成近似四方柱形。切片：用切片機(jī)將修成近似四方柱形的晶柱，一片片的切成薄片(像切方形火腿片)，一般切到約0.40.5mm的厚度?？涛g:化學(xué)刻蝕及拋光成為0.3mm的薄片(wafer)。清洗：用純水將薄片洗淨(jìng)。擴(kuò)散及銀漿印刷：經(jīng)由擴(kuò)散爐處理後，製成N型上層及P型下層，再將晶片表面及背面分別用銀漿印刷成輸出電路，一般表面為負(fù)極，背面為正極，經(jīng)由摹擬陽(yáng)光儀作功率檢測(cè)及品管分級(jí)後，即為商業(yè)成品。蒸鍍：如將表面及背面不經(jīng)過(guò)絲網(wǎng)印刷，而改採(cǎi)光刻及坩鍋蒸鍍式製造抗反射層與表面的輸出導(dǎo)線，再加上其他特殊技術(shù)，如此可提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。但坩鍋的容納有限生產(chǎn)量較少，蒸鍍耗時(shí)生產(chǎn)速度較慢，其成

9、本及售價(jià)將提高許多；太空式單晶片即採(cǎi)用此法。(製造常規(guī)商業(yè)級(jí)的薄片電阻約0.5 3歐姆，有些太空式的薄片電阻需低於0.01歐姆以下-馬丁格林電池E24%，澳洲)(A)單晶太陽(yáng)能電池此類型薄膜光電池在薄膜式光電池中歷史最久，也是被密集探討的一種之一。再1982年時(shí)Kodak首先做出光電效率超過(guò)10的此類型光電池，目前實(shí)驗(yàn)室達(dá)成最高的光電效率是16.5，由美國(guó)NREL實(shí)驗(yàn)室完成，其作法是將已建立多年的電池構(gòu)造，在進(jìn)一步增量修改，並改變部分材質(zhì)。典型的CdTe光電池結(jié)構(gòu)的主體是由約2m層的P-type CdTe層與後僅0.1m的n-type CdS形成，光子吸收層主要發(fā)生於CdTe層，西光效率細(xì)數(shù)大

10、於105-1，因此僅數(shù)微米厚及可吸收大於90的光子。CdS層的上沿先接合TCO，再連接基材，CdTe上沿則接合背板，以形成一個(gè)光電池架構(gòu)。目前已知為製備高光電效率CdTe光電池，不論電池結(jié)構(gòu)如何，均需要使用氯化鎘活化半導(dǎo)體層，方法上可採(cǎi)濕式或乾式蒸氣法。乾式法較為工業(yè)界所採(cǎi)用。參考資料:.tw/public/Attachment/562714495371.doc (C)鎘碲薄膜太陽(yáng)能電池 四.太陽(yáng)能電池未來(lái)發(fā)展及展望在臺(tái)灣方面，目前生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的主要廠商有光華、茂迪和士林電機(jī)等公司。光華開發(fā)科技公司從 1988 年，就以生產(chǎn)非晶矽太陽(yáng)能電池為主，主要應(yīng)用在消耗性電子產(chǎn)品上，像手表、計(jì)算機(jī)等。

11、在 1999 年，茂迪公司開始在臺(tái)南科學(xué)工業(yè)園區(qū)設(shè)廠，以生產(chǎn)單晶矽和多晶矽的太陽(yáng)能電池為主。士林電機(jī)也曾經(jīng)派研發(fā)團(tuán)隊(duì)到美國(guó)接受訓(xùn)練，學(xué)習(xí)衛(wèi)星所使用的太陽(yáng)能電池板的製造和封裝技術(shù)，同時(shí)在 1999 年成功發(fā)射中華衛(wèi)星一號(hào)後，更進(jìn)一步投入民生用途的太陽(yáng)能電池研發(fā)。 此外，工業(yè)技術(shù)研究院材料所也成功地開發(fā)出太陽(yáng)能電池的製造與封裝技術(shù)，並把技術(shù)轉(zhuǎn)移給茂迪公司及士林電機(jī)公司，以推廣國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能發(fā)電事業(yè)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商對(duì)太陽(yáng)能電池事業(yè)的投資也逐漸感到興趣，主要原因除了國(guó)際市場(chǎng)的供不應(yīng)求外，另一因素則是政府從 1999 年起，開始大力推展太陽(yáng)能電池發(fā)電，並且著手推動(dòng)各項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)措施，因此投入這一個(gè)事業(yè)的業(yè)者也

12、明顯增加。 目前，國(guó)內(nèi)在推行太陽(yáng)能發(fā)電的工作上還有一些難題，最主要的原因是若比較一般的市電和太陽(yáng)能發(fā)電的申請(qǐng)手續(xù)，申請(qǐng)市電顯然方便很多，而且太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)置必須先投入一筆資金?；督?jīng)濟(jì)方面的考量，對(duì)一般民眾來(lái)說(shuō)確實(shí)比較難以接受。 即使如此，換一個(gè)角度來(lái)看，臺(tái)灣具有日照量充足、半導(dǎo)體和電力電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展健全和政府極力推廣等優(yōu)厚條件，再加上可能的能源危機(jī)，以及環(huán)保意識(shí)普及等，太陽(yáng)能發(fā)電事業(yè)在臺(tái)灣確實(shí)具有非常大的發(fā)展空間。相信只要能夠大幅降低製造成本，便可以迎頭趕上其他國(guó)家，並占有一席之地。 展望:夜間不能發(fā)電是太陽(yáng)能電池的一大缺點(diǎn)，但是針對(duì)這一個(gè)缺點(diǎn)有兩種方式可以克服。第一種方式是把白天的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)

13、成其他的能量形式加以儲(chǔ)存，例如蓄電池、飛輪裝置、抽蓄發(fā)電廠等，到黑夜的時(shí)候再把儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái)。 另外一種方式是美國(guó)和日本兩國(guó)正在進(jìn)行的衛(wèi)星太陽(yáng)能發(fā)電廠計(jì)畫（Satellite Solar Power Station, SPSS），這一個(gè)計(jì)畫的工作項(xiàng)目就是在太空中找到一個(gè)能夠不斷接受太陽(yáng)光的地方，例如在赤道附近上空，發(fā)射具有太陽(yáng)能電池或熱能發(fā)電系統(tǒng)的衛(wèi)星，利用人造衛(wèi)星在太空中吸收太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電。由於免除了晝夜、溫差及氣候等因素影響，人造衛(wèi)星可以連續(xù)不停且穩(wěn)定地接收太陽(yáng)能，再把它轉(zhuǎn)換為電能，然後以微波的方式傳回地球，經(jīng)過(guò)地球微波接收站接收後，再轉(zhuǎn)換回來(lái)成為電能，輸送到各個(gè)地方。 在目前，由於科學(xué)家們不斷的研究，再加上半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，太陽(yáng)能電池的效率也逐漸增加，而且發(fā)電系統(tǒng)的單位成本也正逐年下降。因此，隨著太陽(yáng)能電池效率的增加、成本的降低以及環(huán)保意識(shí)的高漲，太陽(yáng)能電池的使用也會(huì)愈來(lái)愈普遍?，F(xiàn)在，太陽(yáng)能電池已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在日常生活中，例如手表、計(jì)算機(jī)、汽車、飛機(jī)等，可見它有很大的發(fā)展?jié)摿?，相信未?lái)太陽(yáng)能電池可以在能源的運(yùn)用上