太陽能光伏講稿

太陽能光伏電池的工藝特點施紅平

內(nèi)容一、太陽能光伏原理、簡史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽電池生產(chǎn)過程及裝備

太陽能光伏原理光伏電池：太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)〞。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導(dǎo)體，通常用符號P表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導(dǎo)體，以符號N代表。假設(shè)把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個P－N結(jié)。太陽能電池的微妙就在這個“結(jié)〞上，P－N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動。當(dāng)太陽能電池受到陽光照射時，電子接受光能，向N型區(qū)移動，使N型區(qū)帶負電，同時空穴向P型區(qū)移動，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P－N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢，也就是通常所說的電壓。

簡史〔世界〕1839年-法國Becquerel報道在光照電極插入電解質(zhì)的系統(tǒng)中產(chǎn)生光伏效應(yīng)－光電化學(xué)系統(tǒng)；1876年英國W.G.Adams發(fā)現(xiàn)晶體硒在光照下能產(chǎn)生電流－固體光伏現(xiàn)象；1884年，美國人CharlesFritts制造成第一個1％硒電池；1954年貝爾實驗室G.Pearson和D.Charpin研制成功6％的第一個有實用價值的硅太陽電池；紐約時報把這一突破性的成果稱為“最終導(dǎo)致使無限陽光為人類文明效勞的一個新時代的開始。〞－現(xiàn)代太陽電池的先驅(qū)；

簡史〔世界〕1958年硅太陽電池第一次在空間應(yīng)用；20世紀60年代初，空間電池的設(shè)計趨于穩(wěn)定；70年代在空間開始大量應(yīng)用，地面應(yīng)用開始，70年代末地面用太陽電池的生產(chǎn)量已經(jīng)大大超過空間電池。

簡史〔中國〕1959年第一個有實用價值的太陽電池誕生1971年3月太陽電池首次應(yīng)用于我國第二顆人造衛(wèi)星—實踐1號上；1973年太陽電池首次應(yīng)用于浮標燈上；1979年開始用半導(dǎo)體工業(yè)廢次單晶、半導(dǎo)體器件工藝生產(chǎn)單晶硅電池；80“年代中后期引進國外關(guān)鍵設(shè)備或成套生產(chǎn)線我國太陽電池制造產(chǎn)業(yè)初步形成。

分類1.技術(shù)成熟程度：晶硅電池：單晶硅，多晶硅2)薄膜電池：a-Si，CIGS，CdTe，球形電池，多晶硅薄膜，Grātzel，有機電池。3)新型概念電池：量子點、量子阱電池，迭層(帶隙遞變)電池，中間帶電池，雜質(zhì)帶電池，上、下轉(zhuǎn)換器電池，a-Si/C-Si異質(zhì)結(jié)(增加紅外吸收)，偶極子天線電池，熱載流子電池(也有人稱第三代電池)

分類2.材料；硅基電池：單晶硅，多晶硅，微晶(納晶)，非晶硅，化合物半導(dǎo)體電池：CdTe,CIGS,GaAs，InP.。有機電池，Grātzel電池(光化學(xué)電池)3.波段范圍：太陽光伏電池?zé)峁夥姵?/p>

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硅太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈

中國已成為光伏產(chǎn)業(yè)開展最快的國家全球太陽能電池增長統(tǒng)計2006年全球太陽電池生產(chǎn)區(qū)域分布國內(nèi)太陽電池產(chǎn)能/產(chǎn)量中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈已形成規(guī)模且漸趨平衡工業(yè)硅生產(chǎn)全球第一高純硅生產(chǎn)百噸級已突破，千噸級出現(xiàn)曙光硅片加工生產(chǎn)規(guī)模已達世界級電池及組件生產(chǎn)有世界一流領(lǐng)軍企業(yè)裝備初具規(guī)模和水平，可提供強力支撐太陽能燈具世界第一，并網(wǎng)系統(tǒng)等國際知名十家光伏企業(yè)國外上市涉足光伏行業(yè)的國內(nèi)上市公司達十二家以上

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)高速開展的原因環(huán)保壓力日趨嚴重以德國為首的歐洲市場的強力拉動無錫尚德等領(lǐng)頭企業(yè)巨大成功的示范作用海歸科學(xué)家?guī)韲H一流的工藝技術(shù)高投資回報率及短投資回收期

內(nèi)容一、太陽能光伏原理、簡史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽電池生產(chǎn)過程及裝備二、太陽能光伏電池工藝要求1、生產(chǎn)過程及工藝布置方式2、潔凈度和溫濕度要求3、生產(chǎn)設(shè)備的特點光伏電池生產(chǎn)流程工藝設(shè)備布置方式〔一字型〕工藝設(shè)備布置方式〔回轉(zhuǎn)型〕生產(chǎn)流程示意圖光伏生產(chǎn)線潔凈度和溫濕度要求房間名稱溫度（℃）相對濕度（％）潔凈度擴散間23±250±101萬擴散前后清洗23±250±10十萬刻蝕23±250±10十萬PECVD23±250±10十萬絲網(wǎng)印刷23±250±10無動力配置需求〔以50MW為例〕

電源是整個工廠的首要條件，僅工藝和動力設(shè)備用電功率就在1800KW左右，必須有可靠的電能供給。PECVD設(shè)備，制冷機，空壓機，空調(diào)風(fēng)機和循環(huán)水泵是用電功率較大的設(shè)備。

工藝純水的用量在15噸/小時左右，水質(zhì)標準都要到達15MΩ。工藝冷卻水用量也在15噸/小時左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于10微米，供水溫度宜在15-20℃，供水壓力5巴左右，應(yīng)有可靠的溫度，供水壓力控制，最好采用變頻泵。

動力配置需求〔以50MW為例〕壓縮空氣用量在400NM3/H左右，，建議使用無油空壓機。如果露點溫度要求苛刻，枯燥機建議使用組合式。

真空排氣量在300M3/H左右。

氮氣和氧氣如果靠近大的氣體供給站，一般采用液體儲罐供給的方式，初投資低，氮氣儲罐20立方米左右，氧氣10立方米足夠。特殊氣體如硅烷等，考慮平安因素，單獨設(shè)置一個特氣間還是很有必要的。

內(nèi)容一、太陽能光伏原理、簡史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽電池生產(chǎn)過程及裝備工藝設(shè)備特點太陽能電池目前技術(shù)水平技術(shù)及大生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟實驗室水平最高轉(zhuǎn)換效率：單晶24.7%、多晶20.3%生產(chǎn)線水平：單晶16%~17.5%、多晶14%~16%多晶硅太陽電池和單晶硅太陽電池并行開展清洗/制絨機擴散前清洗的目的在于制絨，就是把相對光滑的原材料硅片的外表通過強酸和強堿腐蝕，使其凸凹不平，變得粗糙，形成漫反射，減少直射到硅片外表的太陽能的損失。所使用的介質(zhì)有HF，HCL，HNO3，NaOH，Na2SiO3和乙醇等。動力源有自來水，純水，壓縮空氣，氮氣，工藝冷卻水，廢水，熱排風(fēng)和酸排風(fēng)。擴散爐擴散的目的在于形成PN結(jié)。硅片含硼，是P型結(jié)物質(zhì)，需要往里面摻雜磷，使電子發(fā)生移動，形成PN結(jié)空穴。所使用的介質(zhì)有POCL3，N2，O2。動力源有壓縮空氣，氮氣，工藝冷卻水，熱排風(fēng)和有機排風(fēng)。因為擴散爐內(nèi)的石英管需要清洗，所以需要增加一種石英管清洗機。

擴散后清洗機擴散后清洗的目的在于洗去擴散時形成的磷硅玻璃，即SiO2和P2O5的混合物，所以擴散后清洗機又叫做去磷硅玻璃清洗機。動力源有氮氣，壓縮空氣，純水，HF，熱排風(fēng)，酸排風(fēng)，廢水等?？涛g機-等離子刻蝕機刻蝕的目的在于把硅片的邊緣PN結(jié)斷開，防止短路。動力源有CF4，N2，NH3，熱排風(fēng)，有機排風(fēng)。刻蝕機-激光刻蝕和濕法刻蝕1、激光刻蝕：適合選擇性刻蝕，刻蝕效果好，對硅片尺寸要求嚴格。國外大量使用，國內(nèi)效果不佳2、濕法刻蝕：價格昂貴，刻蝕效果好、本錢高PECVD---管式PECVD的目的在于鍍氮化硅薄膜，增加折射率，同時摻雜H元素，使缺陷減少，還可以保護硅片。所用設(shè)備有德國的ROTH&RAW平板式PECVD設(shè)備，還有CENTROTHERMO的管式PECVD設(shè)備。動力源有SiH4，NH3，氮氣，壓縮空氣，工藝冷卻水，熱排風(fēng)，硅烷排風(fēng)等。管式平板式絲網(wǎng)印刷機絲網(wǎng)印刷的目的在于印刷導(dǎo)電電