單晶硅太陽能電池詳細工藝

單晶硅太陽能電池基本結(jié)構(gòu)2.太陽能電池片的化學(xué)清洗工藝切片要求：①切割精度高、表面平行度高、翹曲度和厚度公差小。②斷面完整性好，消除拉絲、刀痕和微裂紋。③提高成品率，縮小刀(鋼絲)切縫，降低原材料損耗。④提高切割速度，實現(xiàn)自動化切割。

具體來說太陽能硅片表面沾污大致可分為三類：

1、有機雜質(zhì)沾污：可通過有機試劑的溶解作用，結(jié)合兆聲波清洗技術(shù)來去除。

2、顆粒沾污：運用物理的方法可采機械擦洗或兆聲波清洗技術(shù)來去除粒徑≥0.4μm顆粒，利用兆聲波可去除≥0.2μm顆粒。

3、金屬離子沾污：該污染必須采用化學(xué)的方法才能將其清洗掉。硅片表面金屬雜質(zhì)沾污又可分為兩大類：

（1）、沾污離子或原子通過吸附分散附著在硅片表面。

（2）、帶正電的金屬離子得到電子后面附著（尤如“電鍍”）到硅片表面。1、用

H2O2作強氧化劑，使“電鍍”附著到硅表面的金屬離子氧化成金屬，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

2、用無害的小直徑強正離子（如H+），一般用HCL作為H+的來源，替代吸附在硅片表面的金屬離子，使其溶解于清洗液中，從而清除金屬離子。

3、用大量去離子水進行超聲波清洗，以排除溶液中的金屬離子。

由于SC-1是H2O2和NH4OH的堿性溶液，通過H2O2的強氧化和NH4OH的溶解作用，使有機物沾污變成水溶性化合物，隨去離子水的沖洗而被排除；同時溶液具有強氧化性和絡(luò)合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等，使其變成高價離子，然后進一步與堿作用，生成可溶性絡(luò)合物而隨去離子水的沖洗而被去除。因此用SC-1液清洗拋光片既能去除有機沾污，亦能去除某些金屬沾污。在使用SC-1液時結(jié)合使用兆聲波來清洗可獲得更好的清洗效果。

另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，具有極強的氧化性和絡(luò)合性，能與氧化以前的金屬作用生成鹽隨去離子水沖洗而被去除。被氧化的金屬離子與CL-作用生成的可溶性絡(luò)合物亦隨去離子水沖洗而被去除。3.太陽能電池片制作工藝流程圖具體的制作工藝說明切片：采用多線切割，將硅棒切割成正方形的硅片。

（2）清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30－50um。

（3）制備絨面：用堿溶液對硅片進行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。

（4）磷擴散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進行擴散，制成PN＋結(jié)，結(jié)深一般為0.3－0.5um。撞擊下，除了轉(zhuǎn)變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團?；钚苑磻?yīng)基團由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并形成揮發(fā)性的反應(yīng)生成物脫離被刻蝕物質(zhì)表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。六、鍍減反射膜拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉(zhuǎn)換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中常采用PECVD設(shè)備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學(xué)氣相沉積。它的技術(shù)原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預(yù)定的溫度，然后通入適量的反應(yīng)氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強型化學(xué)氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學(xué)的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當?shù)奶岣摺Ｆ?、絲網(wǎng)印刷太陽電池經(jīng)過制絨、擴散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結(jié)，可以在光照下產(chǎn)生電流，為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出，需要在電池表面上制作正、負兩個電極。制造電極的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預(yù)定的圖形印刷在基板上，該設(shè)備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內(nèi)，印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。八、快速燒結(jié)經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結(jié)爐快速燒結(jié)，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關(guān)鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉(zhuǎn)換效率。燒結(jié)爐分為預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)、降溫冷卻三個階段。預(yù)燒結(jié)階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；燒結(jié)階段中燒結(jié)體內(nèi)完成各種物理化學(xué)反應(yīng)，形成電阻膜結(jié)構(gòu)，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值；降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結(jié)構(gòu)固定地粘附于基片上。九、外圍設(shè)備在電池片生產(chǎn)過程中，還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設(shè)施。消防和環(huán)保設(shè)備對于保證安全和持續(xù)發(fā)展也顯得尤為重要。一條年產(chǎn)50MW能力的太陽能電池片生產(chǎn)線，僅工藝和動力設(shè)備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右，水質(zhì)要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術(shù)標準。工藝冷卻水用量也在每小時15噸左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于10微米，供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時，還需要大約氮氣儲罐20立方米，氧氣儲罐10立方米。考慮到特殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨設(shè)置一個特氣間，以絕對保證生產(chǎn)安全。另外，硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產(chǎn)的必備設(shè)施。組件線又叫封裝線，封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟，沒有良好的封裝工藝，多好的電池也生產(chǎn)不出好的組件板。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強了電池的抗擊強度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高壽命是贏得可客戶滿意的關(guān)鍵，所以組件板的封裝質(zhì)量非常重要。

4.太陽能電池組件封裝工藝流程流程：

1、電池檢測——2、正面焊接—檢驗—3、背面串接—檢驗—4、敷設(shè)（玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè)）——5、層壓——6、去毛邊（去邊、清洗）——7、裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）——8、焊接接線盒——9、高壓測試——10、組件測試—外觀檢驗—11、包裝入庫

組件高效和高壽命如何保證：

1、高轉(zhuǎn)換效率、高質(zhì)量的電池片；

2、高質(zhì)量的原材料，例如：高的交聯(lián)度的EVA、高粘結(jié)強度的封裝劑（中性硅酮樹脂膠）、高透光率高強度的鋼化玻璃等；

3、合理的封裝工藝

4、員工嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；

由于太陽電池屬于高科技產(chǎn)品，生產(chǎn)過程中一些細節(jié)問題，一些不起眼問題如應(yīng)該戴手套而不戴、應(yīng)該均勻的涂刷試劑而潦草完事等都是影響產(chǎn)品質(zhì)量的大敵，所以除了制定合理的制作工藝外，員工的認真和嚴謹是非常重要的。

太陽電池組裝工藝簡介：

工藝簡介：在這里只簡單的介紹一下工藝的作用，給大家一個感性的認識.

1、

電池測試：由于電池片制作條件的隨機性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質(zhì)量合格的電池組件。

2、

正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，我們使用的焊接機可以將焊帶以多點的形式點焊在主柵線上。焊接用的熱源為一個紅外燈（利用紅外線的熱效應(yīng)）。焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連

3、

背面串接：背面焊接是將36片電池串接在一起形成一個組件串，我們目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有36個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將36片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。

4、

層壓敷設(shè)：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纖維、背板按照一定的層次敷設(shè)好，準備層壓。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和EVA的粘接強度。敷設(shè)時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調(diào)整好電池間的距離，為層壓打好基礎(chǔ)。（敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。

5、

組件層壓：將敷設(shè)好的電池放入層壓機內(nèi)，通過抽真空將組件內(nèi)的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質(zhì)決定。我們使用快速固化EVA時，層壓循環(huán)時間約為25分鐘。固化溫度為150℃。

6、

修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應(yīng)將其切除。

7、

裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。

8、

焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。

9、

高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。

10、

組件測試：測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級提高單晶硅太陽能電池效率的特殊技術(shù)：晶體硅太陽能電池的理論效率為33％（AM1.5光譜條件下）。太陽能電池的理論效率與入射光能轉(zhuǎn)變成電流之前的各種可能損耗的因素有關(guān)。其中，有些因素由太陽能電池的基本物理決定的，有些則與材料和工藝相關(guān)。從提高太陽能電池效率的原理上講，應(yīng)從以下幾方面著手：

1、減少太陽能電池薄膜光反射的損失

2、降低PN結(jié)的正向電池（俗稱太陽能電池暗電流）

3、PN結(jié)的空間電荷區(qū)寬度減少，幷減少空間電荷區(qū)的復(fù)合中心。

4、提高硅晶體中少數(shù)載流子壽命，即減少重金屬雜質(zhì)含量和其他可作為復(fù)合中心的雜質(zhì)，晶體結(jié)構(gòu)缺陷等。

5、當采取太陽能電池硅晶體各區(qū)厚度和其他結(jié)構(gòu)參數(shù)