2022晶体硅太阳电池制造技术

晶体硅太阳电池制造技术新进展目录1.晶体硅太阳电池研究现状及发展趋势2.晶体硅太阳电池制造技术发展3.薄晶体硅太阳电池发展晶体硅太阳电池具有坚实的技术基础及成熟的生产工艺实验室最高效率：单晶24.7%、多晶20.3%；生产效率：单晶14%~17%、多晶13%～16%。展主要太阳电池分类比例44446513101073637354150524842

ribbonthinfilmmonoSimultiSi单晶硅、多晶硅太阳电池比较MultiSiMonoSiAdvantages:WaferareaincreasePronouncedcostreductionpotentialFullysquaredChallengesDevelopmentof<200µmwaferandcelltechnology

Advantages:Highefficiencypotential(onthinwafers<200µm)ThinwaferandcelltechnologyChallengesDegradationofsolarcellsReducedpackagingdensityinmodules云南师大云南师大太阳究究所BestPVmaterial:stillopenquestion!BestPVmaterial:stillopenquestion!现状及发展趋势新结构高效电池激光刻槽掩埋电极太阳电池发射极钝化背局域扩散太阳电池HIT电池倾斜蒸发电极太阳电池（OECO）隐蔽性发射极穿孔太阳电池表面织构多晶硅太阳电池激光刻槽掩埋电极太阳电池 Titanium dioxidecoated front surface

Plated,laser- grooved contactsp+ BSF

Single-step em ittergroove diffusion

Rearm eta发射极钝化背局域扩散太阳电池

AdvantagesofPERLCells:1-cmWackerFZwaferwithhigh

minoritycarrierlifetimeinthesubstrates.p+rearcontact

oxide

surfacestoreducesurfacerecombination.in

Ti/Pd/Agreducescontactarea.HIT太阳电池20%效率倾斜蒸发电极太阳电池（OECO）ISFHOECO(ObliquelyEvaporatedContact)solarcellstructuredevelopedatISFH.PECVDdepositedSiNisusedforsurfacepassivation,withlowrecombinationfrontMISmetalcontact.隐蔽性发射极穿孔太阳电池Emitter-WrapThroughSolarCell表面织构多晶硅太阳电池19.8%19.8%多晶硅太阳电池17.7%的大面积多晶硅太阳电池晶体硅太阳电池效率EfficiencyofcrystallinesiliconsolarcellsEffAreaVoc(V)Jsc(mA/FF测试机构完成单位Cells(%)(cm2)cm2)(%)Si(crystalline)24.74.000.70642.282.8Sandia(3/99)UNSWPERL[[i]]Si(multicrystalline)20.31.000.66437.780.9NREL(x/04)FhG-ISE(99mthickness)[[ii]]SiFhG-ISE(218m(multicrystalline)19.91.000.65338.878.6FhG-ISE(x/04)thickness)[22]Si(multicrystalline)19.81.090.65438.179.5Sandia(2/98)UNSW/Eurosolare[21]Si(largemulticrystalline)17.61440.63235.977.7FhG-ISE(x/03)UniversityofKonstanz,BPSolar[[iii]]Si(supportedfilm)16.60.980.60833.581.5NREL(3/97)AstroPower(Si-Film)[[iv]]2、晶体硅太阳电池制造技术发展太阳电池产业技术发展趋势总目标： 提高电池的转换效率和降低成本手段：提高生产规模、提高生产控制水平提高太阳电池转换效率，降低单位成本逐步将实验室高效太阳电池的概念应用于规模化生产开发规模化生产新技术向更薄的基片发展，降低材料成本提高生产效率，降低生产成本适度采用更大面积的基片采用高效自动化生产线等太阳电池生产设备的发展贴近工艺，具有更高的控制精度高自动化，提高生产效率，有利于生产稳定产能大幅提高，适应大面积、薄片生产设备投资增大125mm、150mm系列电池成为标准产品10.95太阳电 0.9池成本0.850.8

100*100125*125150*150175*175210*210太阳电池尺寸相同制造破损率 不同制造破损率 递增的制造破损率0.9

25MW设备投资与效率增加值平衡示意图（以投资回收期3年计）720

900810效率增加值（%效率增加值（%）0.50.30.1

18090

270

450360

630540设备投资（万美元）晶体硅太阳电池主要产业技术原材料的制备硅片生产表面织构扩散（去边p-n结）减反射膜制备电极印刷及烧结组件封装原材料的制备砂子（石英岩）还原为冶金级硅（SiO2+2C→Si+2CO）SiO2Si砂子（石英岩）还原为冶金级硅（SiO2+2C→Si+2CO）SiO2Si低成本的冶金级硅提纯为太阳能级硅Si SiSiSi冶金级硅提纯为半导体级硅（Si+3HCl→SiHCl3+H2）（SiHCl冶金级硅提纯为半导体级硅（Si+3HCl→SiHCl3+H2）（SiHCl3+H2→Si+3HCl）SiSiHCl3SiHCl3Si硅片生产直拉单晶硅铸锭多晶硅定向凝固法浇铸法片状多晶硅带状多晶硅多线切割技术世界最大的直拉单晶硅生产基地—河北宁晋ViewofthecastinghallofDeutscheSolarAGCastedsiliconblock（270kg）剖锭机Siliconcolumnscomingfromoneblock多线切割技术多线切割技术定边生长带硅化学处理及单晶硅制绒化学处理通过化学腐蚀，消除切片过程中的损伤。单晶硅制绒在硅片表面形成微小金字塔形绒面，减少对阳光的反射。扫描电镜下绒面电池表面外貌多晶硅表面织构多晶硅表面织构新型的表面织构技术扩散形成p-n结对掺杂硼的p型硅片进行n杂质P成p-n结。气态源扩散涂源扩散快速扩散快速扩散技术快速扩散技术快速扩散技术石英绳步进传输模式石英管式连续扩散炉Thenovelopenquartztubediffusionsystemcombinestheadvantagesofthecontinuousprocessingtypicalforconveyorbeltfurnacesandcleanlinessofclosedquartztubefurnaces.等离子体周边腐蚀除去电池片周边结制减反射膜APCVDTiO2减反射膜：Ti(OC3H7)水解反应，积。PECVD制减反射膜及钝化层PECVD制减反射膜及钝化层PECVD制减反射膜及钝化层PECVD制减反射膜及钝化层发展趋势制备双层减反射膜提高表面钝化和体钝化效果电极印刷与烧成背电极印刷，干燥背场印刷，干燥精细电极印刷电极烧结电极印刷与烧成电极浆料要求：适应细栅线的制备适应更高的扩散方块电阻范围。子浓度，减少表面复合。使浆料在电极烧结过程中能选择性地溶解减反射膜TiO2或SiN，并避免过深地进入硅体中。热熔浆料印刷技术热熔浆料熔点为50℃～80℃印刷完后由于温度低于熔点浆料立即变成固体，省去了150宽度。ASYS金属网流水线ASYS破损控制PC用户界面设定晶片边缘破损容忍值晶片准正方形园角度晶片格式化设置光检旋转盘旋转角度设定新的丝网印刷技术高速1300片/小时能适应薄至100微米的硅片太阳电池测试分档光焊机层压封装机全自动的组件封装线3、薄晶体硅太阳电池发展薄基片的挑战薄基片的脆性、易碎吸收系数较低，标准硅片需要500微米厚度需要好的陷光结构背面的薄二氧化硅反射层特殊的电极制备技术（LFC激光烧结电极）目前实验室结果：70微米厚，效率20.7%薄晶体硅太阳电池主要技术在线等离子体刻蚀技术用于表面织构和去边p-n结。快速热处理技术减少手工操作，提高自动化的重要技术手段。介质钝化技术陷光技术克服薄晶体硅光吸收系数小的关键技术。在线激光技术(LFC)用于形成背电极或去边p-