2022年太陽能電池工藝培訓

1、太陽能電池工藝培訓目 錄一、引言二、太陽電池的結構三、太陽電池片的生產(chǎn)工藝流程人類社會面臨的能源現(xiàn)狀一次能源的面臨枯竭；社會發(fā)展對能源需求的增加，加劇全球能源緊張。環(huán)境惡化的壓力和減排CO2的需要，促進了可再生能源的利用。光伏技術是最直接和有效的途徑和方法。一、引言太陽能電池發(fā)電的優(yōu)點太陽能發(fā)電無污染、安全、壽命長、維護簡單、資源永不枯竭等特點，使得太陽能產(chǎn)業(yè)自20世紀80年代以來得到了迅速發(fā)展。全球光伏電池的生產(chǎn)持續(xù)高速增長，每年以30-40%的速度遞增。 一、引言太陽能電池的市場太陽能電池供不應求，形成了目前太陽能行業(yè)在世界范圍內(nèi)特有的“賣方市場”格局。龐大的市場需求量強烈刺激著國際、國內(nèi)

2、太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一、引言太陽能電池的應用范圍上世紀50年代太陽能電池的出現(xiàn)為太陽能利用帶來了質(zhì)的飛躍，從衛(wèi)星、飛船，到高山、海島，以及偏遠的山村、牧場、沙漠，到建筑物的屋頂，光伏電池板將陽光轉(zhuǎn)化為電流，以滿足照明、電子儀器和動力用電等多種需要。從制造出第一塊太陽能電池以來，太陽能光電應用已從簡單的照明，發(fā)展到航天、通訊、石油、交通、電力和國防等領域。一、引言相關的政策歐洲、美國、日本都制訂了強有力的扶持太陽能發(fā)展的政策，使得光伏市場得到了快速發(fā)展。2005年3月我國正式頒布了中華人民共和國可再生能源法，2006年開始實施。一、引言太陽能發(fā)電整個產(chǎn)業(yè)鏈一、引言太陽電池的歷史1839年法國實驗物

3、理學家 Edmund Bacquerel（貝克勒爾）發(fā)現(xiàn)了光生伏特效應1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)了光伏效應1954年Chaipin（恰賓）和Carlson (卡爾松)等人在貝爾實驗室制成了光電轉(zhuǎn)換效率達6%的世界上第一塊實用的硅太陽電池，標志著太陽電池研制工作的重大進展1959年第一個光電轉(zhuǎn)換效率為5的多晶硅太陽電池問世1960年硅太陽電池發(fā)電首次并入常規(guī)電網(wǎng)1975年，美國科學家制作出非晶硅太陽電池 80年代初，太陽電池開始規(guī)?；a(chǎn)一、引言 太陽電池按材料分類太陽電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導體器件 種類 硅太陽電池 1) 硅太陽電池 1) 單晶硅電池 2) 化合物太陽電池 2) 多晶硅

4、電池 3) 染料敏化電池 3) 非晶硅薄膜電池 4) 硒光電池 4) 多晶硅薄膜電池一、引言單晶與多晶硅片單晶和多晶硅片的生產(chǎn)工藝不一，多晶是正方的，單晶硅片的四個角是有弧度的,準方片對于成品電池更好區(qū)分： 單晶電池表面狀態(tài)均一，而多晶表面有花紋。 尺寸: 103x103, 125x125,150 x150, 156x156二、太陽電池的結構與工作過程二、太陽電池的結構與工作過程單晶與多晶硅片單晶硅片多晶硅片正電極鋁背場負電極主柵線負電極子柵線二、太陽電池的結構與工作過程多晶電池片 太陽電池的工作過程 光生伏特效應吸收光子，產(chǎn)生電子空穴對電子空穴對被內(nèi)建電場分離，在PN結兩端產(chǎn)生電勢將PN結用

5、導線連接，形成電流 在太陽電池兩端連接負載，實現(xiàn)了將光能向電能的轉(zhuǎn)換二、太陽電池的結構與工作過程太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程測試分選制絨去磷硅玻璃燒結印刷電極PECVD等離子刻蝕組件擴散三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程1-制絨1.單晶：制絨：NaOH、Na2SiO3、IPA(異丙醇)清洗：HCl、HF2.多晶：制絨： HNO3 、 HF清洗： HCl、HF制絨的作用：減少光的反射三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程制絨的原理IPA：消泡劑Na2SiO3：控制反應速度HCl：氯離子能與 Pt 2+、Au 3+、Ag +、Cu +、 Cd 2+、Hg 2+等金屬離子形成可溶于水的絡合物，達到

6、去除硅片表面的金屬離子的作用。HF：去除硅片表面的硅酸鈉和氧化物三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程單晶硅絨面（400倍）三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程多晶硅絨面（400倍）三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程2-擴散在P型半導體表面摻雜五價元素磷在硅片表面形成P-N結P型半導體硅擴散的目的：形成P-N結三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程擴散裝置示意圖三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程擴散原理POCl3在高溫下（600）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），有充足的氧氣時，其反應式如下：生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應式如下：三、太陽能電

7、池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程3-等離子體刻蝕 目的：去除邊緣PN結，防止上下短路磷硅玻璃磷硅玻璃P型硅N型硅N型硅三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程首先，母體分子CF4在高能量的電子的碰撞作用下分解成多種中性基團或離子。其次，這些活性粒子由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，并在表面上發(fā)生化學反應。生產(chǎn)過程中，在中CF4摻入O2，這樣有利于提高Si和SiO2的刻蝕速率。三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程4-去磷硅玻璃用HF酸把上下表面的磷硅玻璃去除P型硅N型硅N型硅三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程擴散過程中在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。 什么是磷硅玻璃

8、？三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸能與二氧化硅作用生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸?？偡磻綖椋毫坠璨ＡУ娜コ?、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程 PECVD=Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition 即“等離子增強化學氣相沉積”。它是借助微波使氣體（硅烷，氨氣）電離，而在硅片上沉積薄膜（氮化硅）的一種方法。太陽電池制造過程5-PECVD三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程PECVD的作用 在太陽電池表面沉積深藍色減反膜SiNxHy膜。其還具有卓越的抗氧化和絕緣

9、性能，同時具有良好的阻擋鈉離子、阻擋金屬和水蒸汽擴散的能力；它的化學穩(wěn)定性也很好，除氫氟酸和熱磷酸能緩慢腐蝕外，其它酸與它基本不起作用。 三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程PECVD的反應過程三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程6-背電極印刷 在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷印上引出電極 使用漿料是銀鋁漿背電極三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程7-背電場印刷在太陽電池背面絲網(wǎng)印刷鋁漿通過燒結穿透背面PN結和P型硅形成良好的接觸背電場三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程8-正電極印刷在太陽電池正面絲網(wǎng)印刷銀漿，形成負電極正面電極有主柵線和副柵線組成主柵線副柵線三、太陽能電池片的

10、生產(chǎn)工藝流程絲網(wǎng)印刷的原理 刮刀推擠漿料 , 并借由網(wǎng)版刮刀面起伏之網(wǎng)結阻攔 ,使?jié){料呈逆向滾動狀態(tài) , 當漿料行進至版膜圖文區(qū)時即往下穿透網(wǎng)孔接觸硅片, 刮刀繼續(xù)往前推移時 , 則因網(wǎng)版張力及離版間距 , 使?jié){料脫離網(wǎng)版附著于硅片上 , 達成印刷的目的。三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程9-燒結 硅片從爐子的入口處進入干燥區(qū)，隨著溫度的升高， 硅片上的漿料中的溶劑釋放出來，環(huán)境氣體吸收從漿料溢出的有機溶劑，釋放出來的有機溶劑通過廢氣抽氣管排出干燥區(qū)；三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池制造過程9-燒結 硅片由干燥區(qū)進入快速燒結區(qū)，隨著溫度的繼續(xù)升高，漿料的有機粘合劑成分將被耗盡，漿料中的銀或鋁單質(zhì)滲入硅片表面形成電極或電場；三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程 光強：1000W/m2 光譜分布：AM1.5 電池溫度：25太陽電池制造過程10-測試分選通過模擬太陽燈光照射到電池片表面測試太陽電池的電性能參數(shù)三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程 太陽光譜分布太陽電池制造過程10-測試分選三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程太陽電池電性能參數(shù)太陽電池的電性能參數(shù)：Isc、VocImp Vmp、Pmax、Rs、Rsh、FF、EFF三、太陽能電池片的生產(chǎn)工藝流程短路電流（Isc）： 理想情況下，等于光生電流IL。 影響因素：面積、光強、溫度