太阳能光伏讲稿

太阳能光伏电池的工艺特点施红平

内容一、太阳能光伏原理、简史和分类二、产业及技术背景三、光伏电池的工艺要求四、太阳电池生产过程及装备

太阳能光伏原理光伏电池：太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应〞。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。假设把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。太阳能电池的微妙就在这个“结〞上，P－N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光能，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。这样，在P－N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。

简史〔世界〕1839年-法国Becquerel报道在光照电极插入电解质的系统中产生光伏效应－光电化学系统；1876年英国W.G.Adams发现晶体硒在光照下能产生电流－固体光伏现象；1884年，美国人CharlesFritts制造成第一个1％硒电池；1954年贝尔实验室G.Pearson和D.Charpin研制成功6％的第一个有实用价值的硅太阳电池；纽约时报把这一突破性的成果称为“最终导致使无限阳光为人类文明效劳的一个新时代的开始。〞－现代太阳电池的先驱；

简史〔世界〕1958年硅太阳电池第一次在空间应用；20世纪60年代初，空间电池的设计趋于稳定；70年代在空间开始大量应用，地面应用开始，70年代末地面用太阳电池的生产量已经大大超过空间电池。

简史〔中国〕1959年第一个有实用价值的太阳电池诞生1971年3月太阳电池首次应用于我国第二颗人造卫星—实践1号上；1973年太阳电池首次应用于浮标灯上；1979年开始用半导体工业废次单晶、半导体器件工艺生产单晶硅电池；80“年代中后期引进国外关键设备或成套生产线我国太阳电池制造产业初步形成。

分类1.技术成熟程度：晶硅电池：单晶硅，多晶硅2)薄膜电池：a-Si，CIGS，CdTe，球形电池，多晶硅薄膜，Grātzel，有机电池。3)新型概念电池：量子点、量子阱电池，迭层(带隙递变)电池，中间带电池，杂质带电池，上、下转换器电池，a-Si/C-Si异质结(增加红外吸收)，偶极子天线电池，热载流子电池(也有人称第三代电池)

分类2.材料；硅基电池：单晶硅，多晶硅，微晶(纳晶)，非晶硅，化合物半导体电池：CdTe,CIGS,GaAs，InP.。有机电池，Grātzel电池(光化学电池)3.波段范围：太阳光伏电池热光伏电池

内容一、太阳能光伏原理、简史和分类二、产业及技术背景三、光伏电池的工艺要求四、太阳电池生产过程及装备

硅太阳能光伏产业链

中国已成为光伏产业开展最快的国家全球太阳能电池增长统计2006年全球太阳电池生产区域分布国内太阳电池产能/产量中国光伏产业链已形成规模且渐趋平衡工业硅生产全球第一高纯硅生产百吨级已突破，千吨级出现曙光硅片加工生产规模已达世界级电池及组件生产有世界一流领军企业装备初具规模和水平，可提供强力支撑太阳能灯具世界第一，并网系统等国际知名十家光伏企业国外上市涉足光伏行业的国内上市公司达十二家以上

国内产业高速开展的原因环保压力日趋严重以德国为首的欧洲市场的强力拉动无锡尚德等领头企业巨大成功的示范作用海归科学家带来国际一流的工艺技术高投资回报率及短投资回收期

内容一、太阳能光伏原理、简史和分类二、产业及技术背景三、光伏电池的工艺要求四、太阳电池生产过程及装备二、太阳能光伏电池工艺要求1、生产过程及工艺布置方式2、洁净度和温湿度要求3、生产设备的特点光伏电池生产流程工艺设备布置方式〔一字型〕工艺设备布置方式〔回转型〕生产流程示意图光伏生产线洁净度和温湿度要求房间名称温度（℃）相对湿度（％）洁净度扩散间23±250±101万扩散前后清洗23±250±10十万刻蚀23±250±10十万PECVD23±250±10十万丝网印刷23±250±10无动力配置需求〔以50MW为例〕

电源是整个工厂的首要条件，仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右，必须有可靠的电能供给。PECVD设备，制冷机，空压机，空调风机和循环水泵是用电功率较大的设备。

工艺纯水的用量在15吨/小时左右，水质标准都要到达15MΩ。工艺冷却水用量也在15吨/小时左右，水质中微粒粒径不宜大于10微米，供水温度宜在15-20℃，供水压力5巴左右，应有可靠的温度，供水压力控制，最好采用变频泵。

动力配置需求〔以50MW为例〕压缩空气用量在400NM3/H左右，，建议使用无油空压机。如果露点温度要求苛刻，枯燥机建议使用组合式。

真空排气量在300M3/H左右。

氮气和氧气如果靠近大的气体供给站，一般采用液体储罐供给的方式，初投资低，氮气储罐20立方米左右，氧气10立方米足够。特殊气体如硅烷等，考虑平安因素，单独设置一个特气间还是很有必要的。

内容一、太阳能光伏原理、简史和分类二、产业及技术背景三、光伏电池的工艺要求四、太阳电池生产过程及装备工艺设备特点太阳能电池目前技术水平技术及大生产工艺已相当成熟实验室水平最高转换效率：单晶24.7%、多晶20.3%生产线水平：单晶16%~17.5%、多晶14%~16%多晶硅太阳电池和单晶硅太阳电池并行开展清洗/制绒机扩散前清洗的目的在于制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的外表通过强酸和强碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片外表的太阳能的损失。所使用的介质有HF，HCL，HNO3，NaOH，Na2SiO3和乙醇等。动力源有自来水，纯水，压缩空气，氮气，工艺冷却水，废水，热排风和酸排风。扩散炉扩散的目的在于形成PN结。硅片含硼，是P型结物质，需要往里面掺杂磷，使电子发生移动，形成PN结空穴。所使用的介质有POCL3，N2，O2。动力源有压缩空气，氮气，工艺冷却水，热排风和有机排风。因为扩散炉内的石英管需要清洗，所以需要增加一种石英管清洗机。

扩散后清洗机扩散后清洗的目的在于洗去扩散时形成的磷硅玻璃，即SiO2和P2O5的混合物，所以扩散后清洗机又叫做去磷硅玻璃清洗机。动力源有氮气，压缩空气，纯水，HF，热排风，酸排风，废水等。刻蚀机-等离子刻蚀机刻蚀的目的在于把硅片的边缘PN结断开，防止短路。动力源有CF4，N2，NH3，热排风，有机排风。刻蚀机-激光刻蚀和湿法刻蚀1、激光刻蚀：适合选择性刻蚀，刻蚀效果好，对硅片尺寸要求严格。国外大量使用，国内效果不佳2、湿法刻蚀：价格昂贵，刻蚀效果好、本钱高PECVD---管式PECVD的目的在于镀氮化硅薄膜，增加折射率，同时掺杂H元素，使缺陷减少，还可以保护硅片。所用设备有德国的ROTH&RAW平板式PECVD设备，还有CENTROTHERMO的管式PECVD设备。动力源有SiH4，NH3，氮气，压缩空气，工艺冷却水，热排风，硅烷排风等。管式平板式丝网印刷机丝网印刷的目的在于印刷导电电