PV電池生產工藝

光伏電池

生產工藝簡介

單晶硅電池制作的過程多晶的生產單晶硅制作方片制作電池片制作電池組件封裝應用安裝多晶硅的生產流程(西門子法)石英砂在電爐中用碳復原(95-99%)SiO2+3C=SiC+2CO,2SiC+SiO2=3Si+2CO三氯氫硅的合成 Si+3HCl=H2+SiH2Cl2三氯氫硅的提純 用分鎦法去除SiH2Cl2,SiCl4,雜質氯化物用氫復原三氯氫硅SiHCl3+H2=Si+3HCl單晶硅的生產多晶裝料拉晶原生晶棒

多晶裝料方片的加工晶棒切斷測試片制作品質測試線切割方棒加工滾園線切割加工工藝3/20/20247一.太陽電池的工作原理

——光生伏特效應吸收光子，產生電子空穴對。電子空穴對被自建電場別離，在PN結兩端產生電勢。將PN結用導線連接，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換。電池片制作流程預清洗鋁漿印刷擴散測試分選一次清洗二次清洗等離子刻蝕PECVD銀鋁漿印刷擴散烘干烘干銀漿印刷燒結電池片結構示意反面鋁電極N型擴散層P型硅片減反射膜正面銀電極預清洗工藝原理 利用清洗槽清洗硅片外表 去除外表油漬，沾污，金屬污染 清洗液： NaOH+外表活性劑+純水 加熱，超聲波一次清洗工藝原理外表織構化減少陽光反射應用單晶硅各向異性化學腐蝕的方法在(100)外表制作倒金字塔狀的絨面結構UpsidedownPyramidStructureNaOH外表倒金字塔結構應用單晶硅各向異性化學腐蝕的方法在(100)外表制作倒金字塔狀的結構3/20/202413制備絨面的目的：減少光的反射率，提高短路電流〔Isc〕，最終提高電池的光電轉換效率。陷光原理：當光入射到一定角度的斜面，光會反射到另一角度的斜面，形成二次或者屢次吸收，從而增加吸收率。陷光原理圖示：3/20/202414(2)Diffusion磷擴散擴散的目的：形成PN結(在晶體內部實現(xiàn)P型和N型半導體的接觸)——太陽電池的心臟3/20/202415擴散爐裝置示意圖3/20/202416POCl3磷擴散原理POCl3是目前磷擴散用得較多的一種雜質源無色透明液體，具有刺激性氣味。如果純度不高那么呈紅黃色。比重為1.67，熔點2℃，沸點107℃，在潮濕空氣中發(fā)煙。POCl3很容易發(fā)生水解，POCl3極易揮發(fā)。POCl3在高溫下〔>600℃〕分解生成五氯化磷〔PCl5〕和五氧化二磷〔P2O5〕，其反響式如下：生成的P2O5在擴散溫度下與硅反響，生成二氧化硅〔SiO2〕和磷原子，其反響式如下：PN結形成P型硅P型硅P型硅硅片外表磷擴散POC3氣氛磷P型硅磷磷磷N型硅N型硅PN結硅片周邊刻蝕擴散后的兩片硅片擴散層周邊刻蝕周邊刻蝕后的硅片N型擴散層P型襯底PN結使用的氣體：CF4+NH3等離子體〔Plasma)氣體被加熱到幾千度以上的高溫后,氣體中原子被電離成正離子和電子,這種狀態(tài)的物質稱為等離子體。其顯著特征是具有高溫、高流動性,高導電性和高能量性，極易與其它物質相互作用。等離子體刻蝕示意等離子體刻蝕的工作原理在低壓下，反響氣體在射頻功率的激發(fā)下，產生電離并形成等離子體，等離子體是由帶電的電子和離子組成，反響腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團〔Radicals〕活性反響基團和被刻蝕物質外表形成化學反響并形成揮發(fā)性的反響生成物反響生成物脫離被刻蝕物質外表，并被真空系統(tǒng)抽出腔體。二次清洗清洗目的：1.擴散過程中磷與二氧化硅反響成磷硅玻璃(PSG) P2O5+SiO2 PSG2.擴散時產生的氧化硅膜3.周邊刻蝕時產生硅的殘屑清洗溶液：HF腐蝕薄膜的減反射原理出射光1入射光出射光2空氣薄膜硅材料通過控制薄膜的厚度d使兩個出射光的光程差為半波差減反射膜的制備使用設備：等離子增強型化學汽相沉積(PECVD)化學過程SiH4+N2+NH3 Si3N4+H2工藝目的：1.沉積減反射膜，增強光的吸收2.外表鈍化，減少外表活性，(passivation)管式PECVD工作原理利用射頻在激發(fā)氣體放電形管內成等離子體，生成高化學活性的反響物，使成膜反響在較低溫度下進行。(200-500℃)

抽真空反響氣體進入SiH4+N2+NH3RF電極制作過程反面鋁漿印刷烘干反面銀鋁漿印刷烘干正面銀漿印刷燒結為什么要燒結？印刷柵線減反射膜減反射膜厚度70-80nm接觸電阻大燒結曲線1.燃燒有機物階段(300°C) 2.升溫階段(20°C/s)3.峰值溫度區(qū)間(920°C)4.降溫階段鏈式燒結爐N2吹冷排風鏈帶清洗電池片加熱燈管鏈帶電池的測量和分選對電池的的分選是組件制造的需要太陽光照在地球外表的的平均功率為1000瓦/平方米利用燈光模擬太陽光進行測量氙燈光伏電池的IV曲線短路電流Isc開路電壓Voc最大功率Pmax光伏電池的轉換效率η

=Pmax1000電池面積1平方米×

100%定義：太陽電池的最大輸出功率與照到電池上的總幅射能之比太陽電池的串聯(lián)電阻Rs正面電極金屬柵線電阻rmf正面金屬半導體接觸電阻rc1正面擴散層電阻rt基區(qū)體電阻rb反面金屬半導體接觸電阻rc2正面電極金屬柵線電阻rmbRs=rmf++rt+rb++rmb理論計算Rs約為4mΩrc1,rc2與燒結工藝有關，〔10－5到幾十歐姆之間〕太陽電池的填充因子定義：FF=PmaxVoc*I