PV电池生产工艺

光伏电池

生产工艺简介

单晶硅电池制作的过程多晶的生产单晶硅制作方片制作电池片制作电池组件封装应用安装多晶硅的生产流程(西门子法)石英砂在电炉中用碳复原(95-99%)SiO2+3C=SiC+2CO,2SiC+SiO2=3Si+2CO三氯氢硅的合成 Si+3HCl=H2+SiH2Cl2三氯氢硅的提纯 用分镏法去除SiH2Cl2,SiCl4,杂质氯化物用氢复原三氯氢硅SiHCl3+H2=Si+3HCl单晶硅的生产多晶装料拉晶原生晶棒

多晶装料方片的加工晶棒切断测试片制作品质测试线切割方棒加工滾园线切割加工工艺3/20/20247一.太阳电池的工作原理

——光生伏特效应吸收光子，产生电子空穴对。电子空穴对被自建电场别离，在PN结两端产生电势。将PN结用导线连接，形成电流。在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换。电池片制作流程预清洗铝浆印刷扩散测试分选一次清洗二次清洗等离子刻蚀PECVD银铝浆印刷扩散烘干烘干银浆印刷烧结电池片结构示意反面铝电极N型扩散层P型硅片减反射膜正面银电极预清洗工艺原理 利用清洗槽清洗硅片外表 去除外表油渍，沾污，金属污染 清洗液： NaOH+外表活性剂+纯水 加热，超声波一次清洗工艺原理外表织构化减少阳光反射应用单晶硅各向异性化学腐蚀的方法在(100)外表制作倒金字塔状的绒面结构UpsidedownPyramidStructureNaOH外表倒金字塔结构应用单晶硅各向异性化学腐蚀的方法在(100)外表制作倒金字塔状的结构3/20/202413制备绒面的目的：减少光的反射率，提高短路电流〔Isc〕，最终提高电池的光电转换效率。陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者屡次吸收，从而增加吸收率。陷光原理图示：3/20/202414(2)Diffusion磷扩散扩散的目的：形成PN结(在晶体内部实现P型和N型半导体的接触)——太阳电池的心脏3/20/202415扩散炉装置示意图3/20/202416POCl3磷扩散原理POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高那么呈红黄色。比重为1.67，熔点2℃，沸点107℃，在潮湿空气中发烟。POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。POCl3在高温下〔>600℃〕分解生成五氯化磷〔PCl5〕和五氧化二磷〔P2O5〕，其反响式如下：生成的P2O5在扩散温度下与硅反响，生成二氧化硅〔SiO2〕和磷原子，其反响式如下：PN结形成P型硅P型硅P型硅硅片外表磷扩散POC3气氛磷P型硅磷磷磷N型硅N型硅PN结硅片周边刻蚀扩散后的两片硅片扩散层周边刻蚀周边刻蚀后的硅片N型扩散层P型衬底PN结使用的气体：CF4+NH3等离子体〔Plasma)气体被加热到几千度以上的高温后,气体中原子被电离成正离子和电子,这种状态的物质称为等离子体。其显著特征是具有高温、高流动性,高导电性和高能量性，极易与其它物质相互作用。等离子体刻蚀示意等离子体刻蚀的工作原理在低压下，反响气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反响腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团〔Radicals〕活性反响基团和被刻蚀物质外表形成化学反响并形成挥发性的反响生成物反响生成物脱离被刻蚀物质外表，并被真空系统抽出腔体。二次清洗清洗目的：1.扩散过程中磷与二氧化硅反响成磷硅玻璃(PSG) P2O5+SiO2 PSG2.扩散时产生的氧化硅膜3.周边刻蚀时产生硅的殘屑清洗溶液：HF腐蚀薄膜的减反射原理出射光1入射光出射光2空气薄膜硅材料通过控制薄膜的厚度d使两个出射光的光程差为半波差减反射膜的制备使用设备：等离子增强型化学汽相沉积(PECVD)化学过程SiH4+N2+NH3 Si3N4+H2工艺目的：1.沉积减反射膜，增强光的吸收2.外表钝化，减少外表活性，(passivation)管式PECVD工作原理利用射频在激发气体放电形管内成等离子体，生成高化学活性的反响物，使成膜反响在较低温度下进行。(200-500℃)

抽真空反响气体进入SiH4+N2+NH3RF电极制作过程反面铝浆印刷烘干反面银铝浆印刷烘干正面银浆印刷烧结为什么要烧结？印刷栅线减反射膜减反射膜厚度70-80nm接触电阻大烧结曲线1.燃烧有机物阶段(300°C) 2.升温阶段(20°C/s)3.峰值温度区间(920°C)4.降温阶段链式烧结炉N2吹冷排风链带清洗电池片加热灯管链带电池的测量和分选对电池的的分选是组件制造的需要太阳光照在地球外表的的平均功率为1000瓦/平方米利用灯光模拟太阳光进行测量氙灯光伏电池的IV曲线短路电流Isc开路电压Voc最大功率Pmax光伏电池的转换效率η

=Pmax1000电池面积1平方米×

100%定义：太阳电池的最大输出功率与照到电池上的总幅射能之比太阳电池的串联电阻Rs正面电极金属栅线电阻rmf正面金属半导体接触电阻rc1正面扩散层电阻rt基区体电阻rb反面金属半导体接触电阻rc2正面电极金属栅线电阻rmbRs=rmf++rt+rb++rmb理论计算Rs约为4mΩrc1,rc2与烧结工艺有关，〔10－5到几十欧姆之间〕太阳电池的填充因子定义：FF=PmaxVoc*I