太陽能電池制造技術(shù)晶硅,非晶硅課件

BasicknowledgeofsolarcellOutline太陽能電池太陽能電池分類晶體硅電池的工藝電池效率總結(jié)太陽能電池產(chǎn)業(yè)鏈工業(yè)硅6N以上高純多晶硅單晶硅棒多晶硅錠物理化學(xué)處理高溫熔融單晶硅片多晶硅片組件系統(tǒng)太陽能電池分類現(xiàn)有的太陽能電池可以分成以下幾類：晶體硅單晶硅：無錫尚德(Suntech)、南京中電(ChinaSunergy)、河北晶澳(JingaoSolar)等。多晶硅：天威英利(YingliGreenEnergy)、常州天合(TrinaSolar)、蘇州阿特斯(CSI)等。薄膜非晶硅：天威薄膜、杭州正泰、南通強(qiáng)生等碲化鎘(CdTe)：美國Firstsolar銅銦鎵硒(CIGS)：美國Nanosolar太陽能電池分類

染料敏化太陽能電池（DyeSensitiveSolarCell)有機(jī)薄膜太陽能電池（OrganicFilmSolarCell)納米量子點太陽能電池（NanometerQuantumDotSolarCell)未來電池目前處于實驗室研發(fā)階段，實際生產(chǎn)還未開發(fā)出來的太陽能電池，或許會成為未來50年太陽能電池的主角，它們是：晶體硅太陽能電池工藝簡介

晶體硅電池工藝分為單晶硅電池工藝和多晶硅電池工藝，它們大體上相同，最大的不同在于第一步的清洗制絨，工藝步驟如下：

硅片清洗、制絨工藝（單晶硅用堿液制絨面，多晶硅用HF和HNO3混合酸制絨面）擴(kuò)散工藝（企業(yè)中采用的是POCl3液態(tài)源擴(kuò)散）邊緣刻蝕工藝氫氟酸清洗工藝（去磷硅玻璃）（去PSG）

PECVD鍍膜工藝

印刷燒結(jié)工藝

測試工藝1硅片清洗制絨單晶硅電池在掃描電鏡下放大1500倍的制絨表面多晶硅電池在掃描電鏡下放大1000倍的制絨表面1硅片清洗制絨清洗后硅片質(zhì)量監(jiān)控：腐蝕量計算、反射率、少子壽命的測試。硅片要求表面光亮，無肉眼可見沾物，無崩邊、缺角、穿孔等可視缺陷，即為合格品。清洗制絨常用設(shè)備廠家：單晶硅：無錫瑞能、深圳捷佳創(chuàng)、48所多晶硅：德國RENA、Schmid2擴(kuò)散制p-n結(jié)目的：在P型硅片的表面擴(kuò)散(diffusion)進(jìn)一薄層磷，以形成0.3-0.6微米左右深的淺p-n結(jié)，p-n結(jié)形成后，能在硅片內(nèi)產(chǎn)生電場，當(dāng)光照射到硅片上被吸收產(chǎn)生電子-空穴對時，電場能將電子-空穴對分開，產(chǎn)生電流。擴(kuò)散的原理：擴(kuò)散是自然界普遍存在一種規(guī)律。所謂擴(kuò)散，就是物體存在濃度不均勻時，從高濃度流動到低濃度直至平衡的一種現(xiàn)象。當(dāng)磷沉積在硅片表面后，表面與內(nèi)部存在濃度梯度，磷原子在高溫驅(qū)動下穿過晶格到達(dá)其平衡位置，在硅片片面形成n型層。2擴(kuò)散制p-n結(jié)擴(kuò)散的分類：鏈?zhǔn)綌U(kuò)散：diffusioninline管式擴(kuò)散：diffusionintube擴(kuò)散設(shè)備主要廠家：中國：48所德國：Tempress、Centrotherm、Schmid單面擴(kuò)散雙面擴(kuò)散管式：48所、Tempress、Centrotherm鏈?zhǔn)剑篠chmid3周邊刻蝕目的：擴(kuò)散過程中，硅片的外圍表面導(dǎo)電類型都變成了n型。此工序就是利用等離子體刻蝕機(jī)刻蝕(etching)硅片邊緣，以使前表面與背表面的n型層隔斷，防止電池做出來以后正負(fù)極出現(xiàn)短路。如圖所示：雙面擴(kuò)散的周邊刻蝕邊緣刻蝕的監(jiān)控：邊緣電阻測試

參與反應(yīng)的氣體除了去除邊緣n型硅外，還能去除硅片表面的n型硅，所以刻蝕操作時一定要壓緊硅片，不能使硅片間留有間隙。3周邊刻蝕刻蝕設(shè)備國內(nèi)：等離子體刻蝕—48所，捷佳創(chuàng)國外：激光刻蝕—德國Rofin濕法刻蝕—德國RENA刻蝕分類干法刻蝕濕法刻蝕等離子體刻蝕激光刻蝕5PECVD鍍膜PECVD定義：等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積，英文PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition縮寫PECVD鍍膜的目的：太陽光照射到硅片表面被硅片吸收透射的同時，也會有很大一部分光從該面反射掉，這就大大減少了太陽能的利用率，所以要在硅片表面接觸陽光的一側(cè)鍍上一層減反射膜，當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4時，在薄膜的兩個面上反射的光，路程差恰好等于半個波長，因而互相抵消，這就大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)了吸收光的強(qiáng)度，提高電池效率。薄膜的其他功能：這層薄膜主要由藍(lán)色的氮化硅組成，除了前面所說的減反射(anti-reflection)作用外，還能起到鈍化(passivation)的效果。同時，致密的氮化硅能阻擋鈉離子擴(kuò)散，不透潮氣，具有極低的氧化速率，還可防止劃傷。5PECVD鍍膜PECVD鍍膜設(shè)備國內(nèi)：48所國外：德國Roth&Rau(inline)，

德國Centrotherm(tube)單體硅PECVD鍍膜后效果圖5PECVD鍍膜

銀漿SiNX減反膜p-n結(jié)硅基片銀鋁漿、鋁漿網(wǎng)版刮刀漿料基板絲網(wǎng)印刷平臺絲網(wǎng)印刷過程示意圖燒結(jié)后電池結(jié)構(gòu)示意圖6印刷燒結(jié)6印刷燒結(jié)主柵線(busbar)細(xì)柵線(fingergrid)多晶硅硅片印刷燒結(jié)后得到的電池(solarcell)示意圖6印刷燒結(jié)印刷設(shè)備：45所，Baccini，Asys，DEK-J燒結(jié)設(shè)備：Despatch，BTU，Centrotherm7測試分選I/PMIVPmIscVmImVoc00IscVoc太陽能電池測試標(biāo)準(zhǔn)條件為：25℃、AM1.5、1000W/m2圖中Voc表示開路電壓，Isc表示短路電流，Pm表示最大功率，Im最大電流，Vm最大電壓。定義填充因子FF=Pm/(VocIsc)=ImVm/(VocIsc)，故電池效率還可以表達(dá)為：Eff=Pm/MS=FFVocIsc/1000S，S單位為m2。開路電壓Voc：opencircuitvoltage短路電流Isc：shortcircuitcurrent填充因子FF：fillingfactor最大功率Pm：maximumpower轉(zhuǎn)換效率Eff：conversionefficiency7測試分選：、、、測試分選設(shè)備德國berger美國spire美國GT芬蘭endeas電池效率總結(jié)

綜合世界上目前各個廠家生產(chǎn)的太陽能電池，平均效率差異較大，原材料不同引起的效率差別也很明顯。單晶硅(monocrystallinesilicon)太陽能電池：平均效率在16.5%-18%之間多晶硅(multicrystallinesilicon)太陽能電池：平均效率在15%-16.5%