太阳能电池基础知识及制造工艺课件

BasicknowledgeofsolarcellOutline太阳能电池太阳能电池分类晶体硅电池的工艺电池效率总结太阳能电池产业链工业硅6N以上高纯多晶硅单晶硅棒多晶硅锭物理化学处理高温熔融单晶硅片多晶硅片组件系统太阳能电池分类现有的太阳能电池可以分成以下几类：晶体硅单晶硅：无锡尚德(Suntech)、南京中电(ChinaSunergy)、河北晶澳(JingaoSolar)等。多晶硅：天威英利(YingliGreenEnergy)、常州天合(TrinaSolar)、苏州阿特斯(CSI)等。薄膜非晶硅：天威薄膜、杭州正泰、南通强生等碲化镉(CdTe)：美国Firstsolar铜铟镓硒(CIGS)：美国Nanosolar太阳能电池分类

染料敏化太阳能电池（DyeSensitiveSolarCell)有机薄膜太阳能电池（OrganicFilmSolarCell)纳米量子点太阳能电池（NanometerQuantumDotSolarCell)未来电池晶体硅太阳能电池工艺简介

晶体硅电池工艺分为单晶硅电池工艺和多晶硅电池工艺，它们大体上相同，最大的不同在于第一步的清洗制绒，工艺步骤如下：

硅片清洗、制绒工艺（单晶硅用碱液制绒面，多晶硅用HF和HNO3混合酸制绒面）扩散工艺（企业中采用的是POCl3液态源扩散）边缘刻蚀工艺氢氟酸清洗工艺（去磷硅玻璃）（去PSG）

PECVD镀膜工艺印刷烧结工艺测试工艺1硅片清洗制绒单晶硅电池在扫描电镜下放大1500倍的制绒表面多晶硅电池在扫描电镜下放大1000倍的制绒表面1硅片清洗制绒清洗后硅片质量监控：腐蚀量计算、反射率、少子寿命的测试。硅片要求表面光亮，无肉眼可见沾物，无崩边、缺角、穿孔等可视缺陷，即为合格品。清洗制绒常用设备厂家：单晶硅：无锡瑞能、深圳捷佳创、48所多晶硅：德国RENA、Schmid2扩散制p-n结目的：在P型硅片的表面扩散(diffusion)进一薄层磷，以形成0.3-0.6微米左右深的浅p-n结，p-n结形成后，能在硅片内产生电场，当光照射到硅片上被吸收产生电子-空穴对时，电场能将电子-空穴对分开，产生电流。扩散的原理：扩散是自然界普遍存在一种规律。所谓扩散，就是物体存在浓度不均匀时，从高浓度流动到低浓度直至平衡的一种现象。当磷沉积在硅片表面后，表面与内部存在浓度梯度，磷原子在高温驱动下穿过晶格到达其平衡位置，在硅片片面形成n型层。2扩散制p-n结扩散的分类：链式扩散：diffusioninline管式扩散：diffusionintube扩散设备主要厂家：中国：48所德国：Tempress、Centrotherm、Schmid单面扩散双面扩散管式：48所、Tempress、Centrotherm链式：Schmid3周边刻蚀目的：扩散过程中，硅片的外围表面导电类型都变成了n型。此工序就是利用等离子体刻蚀机刻蚀(etching)硅片边缘，以使前表面与背表面的n型层隔断，防止电池做出来以后正负极出现短路。如图所示：双面扩散的周边刻蚀干法刻蚀等离子体刻蚀激光刻蚀国内：等离子体刻蚀—48所，捷佳创国外：激光刻蚀—德国Rofin湿法刻蚀—德国RENA刻蚀分类湿法刻蚀5PECVD镀膜PECVD定义：等离子体增强型化学气相沉积，英文PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition缩写PECVD镀膜的目的：太阳光照射到硅片表面被硅片吸收透射的同时，也会有很大一部分光从该面反射掉，这就大大减少了太阳能的利用率，所以要在硅片表面接触阳光的一侧镀上一层减反射膜，当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上反射的光，路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减少了光的反射损失，增强了吸收光的强度，提高电池效率。

德国Centrotherm(tube)5PECVD镀膜PECVD镀膜设备国内：48所国外：德国Roth&Rau(inline)，单体硅PECVD镀膜后效果图5PECVD镀膜

银浆SiNX减反膜p-n结硅基片银铝浆、铝浆网版刮刀浆料基板丝网印刷平台丝网印刷过程示意图烧结后电池结构示意图6印刷烧结6印刷烧结主栅线(busbar)细栅线(fingergrid)多晶硅硅片印刷烧结后得到的电池(solarcell)示意图6印刷烧结印刷设备：45所，Baccini，Asys，DEK-J烧结设备：Despatch，BTU，Centrotherm7测试分选I/PMIVPmIscVmImVoc00IscVoc太阳能电池测试标准条件为：25℃、AM1.5、1000W/m2图中Voc表示开路电压，Isc表示短路电流，Pm表示最大功率，Im最大电流，Vm最大电压。定义填充因子FF=Pm/(VocIsc)=ImVm/(VocIsc)，故电池效率还可以表达为：Eff=Pm/MS=FFVocIsc/1000S，S单位为m2。开路电压Voc：opencircuitvoltage短路电流Isc：shortcircuitcurrent填充因子FF：fillingfactor最大功率Pm：maximumpower转换效率Eff：conversionefficiency7测试分选：、、、测试分选设备德国berger美国spire美国GT芬兰endeas电池效率总结

综合世界上目前各个厂家生产的太阳能电池，平均效率差异较大，原材料不同引起的效率差别也很明显。单晶硅(monocrystallinesilicon)太阳能电池：平均效率在16.5%-18%之间多晶硅(multicrystallinesilicon)太阳能电池：平均效率在15%-16.5%之间非晶硅(a