太阳能光伏生产工艺流程(太阳能光伏工艺制作流程)
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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。
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,电阻率约烂正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扒历迟碱腐蚀,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。最早采用真空春李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。
太阳能电池的制备流程是什么样的?
首先需要明确薄膜太阳能电池的范围,第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池,第二代太阳能电池采用了吸光系数大的材料,电池厚度不用太厚也足够吸收太阳光,因此称为薄膜太阳搭侍滑能电池。根据吸光材料的不同,常见的薄膜太阳能电池分类有:碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、染料敏化(DSSC)和有机聚合物(OPV)太阳能电池等。各个种类的电池目前还在研究降低成本的制备工艺,因此每类电池的制备方法也不是唯一的,下面选择一些有组件生产的技术做介绍:碲化镉(CdTe)太阳能电池
碲化镉太阳能电池的主要生产商是美国的First Solar公司。从玻璃开始SnO2CdSnO4是透明导电层(TCO)用溅射方法制备;CdS是缓冲层用化学浴沉积(CBD);主要部分CdTe吸光层用近空间升华(close spaced sublimation-CSS)方法沉积的,也就是加热升华然后沉积到基板上;最后的碳电极是刷上去的。此外电池还需要经过一些热处理。铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池:采用铜铟镓硒太阳能电池技术代表性的公司有美国的知腊Global Solar Energy,日本的Honda Soltec和昭和石油Showa Shell等等。从玻璃开始,Mo是磁控溅射的;CIGS是吸光层有几种制备工艺,常见的有a)共蒸发法(co-evaporation)就是把几种元素Cu、In、Ga、Se蒸发到基板上,德国公司和NREL用这种方法较多,b)油墨法,利用化学法制备CIGS的纳米晶然后分散在溶剂里像油墨一样印刷在基板上,美国的Nano Solar用的就是这个技术,c)金属硒化法,将铜铟镓金属溅射或电镀成金属膜,然后和Se蒸汽或H2Se反应,Honda soltec和昭和石油使用的是这一方法;接下来的CdS也是化学浴沉积(CBD);ZnO和Ag都可以用溅射的方法制备。染料敏化太阳能电池(DSSC):这种电池在实验室研究的很多,但由于稳定性和封装的问题组件生产的还不是很多,比较有代表性的公司是英国的G24i, 因为生产组件还比较少,具体的制备流程就不介绍了。有机聚合物太阳能电池(OPV)聚合物太阳能电池也是实验室研究的多,商业组件比较少的一类薄膜太阳能电池,有组件的公司好像有一个美国公司Konarka,有机太阳电池也有正向和反向(inverted)两种结构,上图就是反向的,这里面的每一层都可以用溶液印刷的方法来做,因此OPV是制备技术成本较低的,只需要像印刷报纸一样卷对卷(roll to roll)印刷就可以了。但是由于OPV效率较低,材料的稳定性差,谈慎封装材料昂贵,暂时还没有获得太大的市场份额。
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