ch 3 太阳能电池原理、材料及其工艺(全).ppt

层压中因某些因素造成片子裂痕或破裂。（层压缺陷） 隐裂 破片 等级混。（选片混乱） 等级混 等级混 硅砂 （石英砂） 冶金级硅或硅铁（98%-99%） 半导体级硅（99.999%以上） 多晶硅片 单晶硅片 硅片切割与表面清洗 制绒 扩散制结 去磷硅玻璃 镀减反膜 丝网印刷（背电极、背电场和正面栅线） 组件封装与测试 电池片的应用 标准硅太阳能电池工艺流程 （二）非晶硅薄膜太阳能电池 (1) 非晶硅(a-Si)的特性 a-Si 的晶格近似于正四面体金刚石型结构，但其共价键有些不同的特点： 共价键不再具有单一的键长 共价键不再具有单一的键角 ? 在带隙内出现带尾态 c) 未配位Si原子形成“悬挂”键 ? 在带隙深处出现悬挂键态的陷阱能级 a-Si 表现出了直接带隙半导体的特性，具有大的吸收系数（比c-Si大一个数量级）。 为减少悬挂键及其引起的缺陷，a-Si通常需采用H2钝化处理，形成氢化非晶硅(a-Si:H)，其带隙为1.7 eV。 a-Si:H仍然存在一些缺陷态，其中带尾态成为俘获载流子的陷阱态，而悬挂键态成为俘获载流子的复合中心，它们是a-Si载流子输运面临的主要问题；未掺杂时少子寿命约为10-20us，少子扩散长度约为0.1um；掺杂会使陷阱浓度增加，少子扩散长度大为减少，因此，非晶硅薄膜太阳能电池需采用p-i-n结。 a-Si薄膜太阳能电池存在光致衰减效应，原因是光照下光子的能量会破坏部分Si和H的共价键，使缺陷浓度增加。 (2) 非晶硅薄膜太阳能电池的设计 p-i-n 结中间未掺杂的i型层要比较厚，从而使光子吸收更加有效；内建电压降在整个i型层宽度上，形成的电场强度驱动载流子的分离。 未掺杂的i型层厚度不能大于耗尽层宽度，i型层厚度限制在约0.5um。 p i n p i n 沉积a-Si:H常用的方法是通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，对SiH4进行辉光放电和等离子分解。若在原料气体SiH4中混入B2H6，可得p型非晶硅，若混入PH3，可得n型非晶硅。 20世纪80年代，非晶硅薄膜太阳能电池就已经在手持计算器上实现了商业应用。 荧光灯的反射频谱与非晶硅太阳能电池的分光感度特性非常一致 荧光灯下(室内)使用的太阳能电池设备采用非晶硅太阳能电池较为合适 （三）微晶硅薄膜太阳能电池 多晶硅晶粒尺寸为10-30 nm，成为微晶硅（μc-Si） 若晶粒尺寸约为10nm，称为纳米晶硅 （nc-Si） 将μc-Si和a-Si结合，制备的叠层非晶硅薄膜太阳能电池具有巨大的商业价值： μc-Si可以替代成本昂贵的a-SiGe:H，作为底电池，吸收红光，而a-Si作为顶电池，吸收蓝绿光，可提高多结太阳能电池的转换效率 微晶硅存在晶界缺陷态（类似于a-Si的悬挂键），其缺陷态分布在整个带隙内。 微晶硅（ μ c-Si）的光吸收与c-Si类似，吸收系数小；少子扩散长度受晶粒尺寸的限制，为有效收集载流子， μc-Si的厚度限定在数μm-数十μm。 扩散装置示意图 * PECVD区 插片 放入洁净柜 石墨舟准备 推入上料区 取料 卸片 运行程序 送入下道工序 填写表单 PECVD 在硅片表面镀上一层深蓝色的氮化硅膜 可以充分吸收太阳光，降低反射 在硅片表面有氢钝化的作用 氮化硅膜 丝网印刷区 上料检查 承载盒上料 网版印刷 背电极印刷 背电场印刷 正面栅线印刷 上料台 丝网一道 烘箱 丝网二道 丝网三道 单晶硅电池正面 多晶硅电池正面 Busbars (汇流线) Fingers (指线) 单晶硅电池背面 多晶硅电池背面 5、 太阳能电池封装为防风雨的太阳能电池组件 多晶组件 单晶组件 （1）太阳能电池组件的结构 EVA TPT 电池组 钢化玻璃 EVA 互联条 EVA TPT 电池组 钢化玻璃 EVA 1.TPT（底板）：对电池起保护和支撑作用。①具有良好的耐气候性，能隔绝从背面进来的潮气和其他有害气体。②在层压温度下不器任何变化。③与黏结材料结合牢固。 2.EVA（黏结剂）：固定电池和保证上、下盖板密合的关键材料。①在可见光内有高透光性，并抗紫外老化。②具有一定的弹性，可缓冲不同材料间的热胀冷缩。③具有良好的电绝缘性和化学稳定性，不产生有害电池的气体和液体。④具有优良的气密性，能阻止外界湿气和其他有害气体对电池的侵蚀。 3.钢化玻璃（上盖板）：覆盖在电池的正面，组件的最外层。既要透光率高，又要坚固、耐风霜雨雪，起到长期保护电池的作用。 （2）太阳能电池组件生产流程 分片工序 手工焊工序 正面单片焊接 反面焊串 层叠好的组件 EVA TPT 电池组 钢化玻璃 EVA 层叠工序 加热 加热板 组件层叠物 固化工序 装框工序 擦拭 装接线盒 终测工序 连接电源 擦拭 终检工序 检查反面 贴标签 包装工序 （3）电池的工作温度