光伏行业基础知识内部培训.doc

光伏行业基础知识内部培训 2011-3-7 目录 1 2 3 4 太阳电池技术 光伏组件技术 组件失效现象 相关问题探讨 单晶和多晶 单晶硅硅棒 多晶硅硅锭 单晶硅主要是125×125mm和156×156mm两种规格 多晶硅主要是156×156mm规格 单晶硅硅片因为使用硅棒原因，四角有圆形大倒角，而多晶硅硅片一般采用小倒角。 单晶的转换效率高，但产能低、能耗大；多晶的转换效率相对较低，但能耗低、产能大，适合于规模化生产。 单晶硅和多晶硅太阳电池 单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池 多晶硅硅片相对于单晶硅硅片，有明显的多晶特性，表面有一个个晶粒形状，而单晶硅硅片表面颜色一致。 实验室最高效率：单晶24.7%，多晶20.3% 生产效率：单晶19%，多晶17% 晶体硅太阳电池结构 正面电极 减反射膜 n 型硅 p 型硅 背面电极 太阳电池是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。??光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材 料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当 外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光 子能量转换成电能的过程。 pn 结 晶体硅太阳电池制备工艺 制绒和清洗 扩散制PN结 背面周边刻蚀 制减反射膜 丝网 烧结 档测试 丝网印刷正电极 分类检测 包装 丝网印刷背电场 原硅片 丝网印刷背电极 PECVD 刻蚀和去磷硅 玻璃 扩散 制绒 制绒和清洗 硅片 清洗 机械损伤层 约10微米 在硅片的切割生产过程中会形成厚度达10微米左右的 损伤层，且可能引入一些金属杂质和油污。如果损伤 层去除不足，残余缺陷在后续的高温处理过程中向硅 片深处继续延伸，会影响到太阳电池的性能。 单晶硅片的清洗采用碱液腐蚀技术 多晶硅片的清洗采用酸液腐蚀技术 由于绒面结构的存在，入射光经绒面第一次反射后，反 射光并非直接入射到空气中，而是遇到邻近绒面，经过 邻近绒面的第二次甚至第三次反射后，才入射到空气中， 这样对入射光就有了多次利用，从而减小了反射率。表 面没有绒面结构的硅片对入射光的反射率大于30%，有 绒面结构的硅片对入射光的反射率减小到了12%左右。 清洗的目的： 清除硅片表面的机械损伤层； 清除表面油污和金属杂质； 形成起伏不平的绒面，减小太阳光的反射。 清洗设备 扩散制PN结 p型硅片 石英炉 磷化合物分子 n型硅 p型硅 磷原子 把p型硅片放在一个石英容器内，同时将含磷的气体通入这个石英容器内，并将此石英容器加热到一定的温度， 这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽，在硅片周围包围着许许多多的含磷的 分子。磷化合物分子附着到硅片上生成磷原子。由于硅片的原子之间存在空隙，使磷原子能从四周进入硅片 的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。如果扩散进去的磷原子浓度高于p型硅片原来受 主杂质浓度，就使得p型硅片靠近表面的薄层转变成为N型。N型硅和P型硅交界处就形成了PN结。 磷扩散的方法——丝网印刷磷浆料后链式扩散 目前行业上普遍采用第一种方法，这种方法具有生产效率较高，得到的PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优 点。 磷扩散的目的： 制备太阳电池的核心——PN结； 吸除硅片内部的部分金属杂质。 管式扩散炉 背面及周边刻蚀 n型硅 扩散后的硅片 p型硅 扩散后的硅片除了表面的一薄层N型硅外，在背面以及周边都有N型硅薄层，而晶体硅太阳电池实际只需要表 面的N型硅，因此须去除背面以及周边的N型硅薄层。 背面以及周边刻蚀的目的： 去除硅片背面和周边的PN结； 去除表面的磷硅玻璃。 背面以及周边刻蚀的方法： 湿法刻蚀——具有各向同性。但是对于 Si片，一些碱性刻蚀液如：KOH和异丙 醇(IPA)混合刻蚀液，对Si的不同晶面有 不同的刻蚀速率，并且各个晶面的速率 可以调节，从而形成需要的倾斜侧壁结 构，而这种倾斜的侧壁采用干法刻蚀是 无法获得的，同时化学腐蚀的设备成本 大大低于干法腐蚀技术，而且湿法刻蚀 操作简便，对设备要求低，易于实现大 批量生产，刻蚀的选择性也好。 干法刻蚀（等离子体刻蚀）——具有各 向异性，控制精确的优点。但设备昂贵， 过程复杂，单片成本较高。 湿法刻蚀设备 制减反射膜 n型硅 p型硅 PECVD SiN薄膜 p型硅 一次反射 二次反射 SiN薄膜 n型硅 入射光在SiN薄膜表面发生一次反射，在SiN薄膜和硅片 界面发生第二次