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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第三章,.,晶體太陽電池制造工藝,光伏產業鏈,一,.,硅材料制備工藝流程,(,西門子法,),硅砂,冶金硅,三氯氫 硅,多晶硅,鹽酸,電爐,焦碳,還原,硅太陽電池制造過程,硅片制備,1.,由硅砂到冶金硅,將石英砂放在大型電弧爐中,用焦碳進行還原,。,SiO,2,+2C Si+2CO,硅定期從爐中倒出,并用氧氣或氧,-,氯 混合氣體吹之以進一步提純,。,然后倒入淺槽,逐漸凝固,便成冶金硅,(,含硅,97%-99%),2.,由冶金硅到三氯氫硅,將冶金硅破碎成粉末,與鹽酸在液化床上進行反應,得到三氯氫硅,(TCS
2、),。,Si+3HCl SiHCl,3,+H,2,3.,由三氯氫硅到多晶硅,對三氯氫硅進行分餾,以達到超純狀態。,對超純三氯氫硅用,H,2,通過化學氣相沉積,(CVD),方法還原成多晶硅。,SiHCl,3,+H,2,Si+3HCl,4.,多晶硅錠的制造,由西門子法得到的多晶硅棒,因未摻雜等原因,不能直接用來制造太陽電池,。,將熔化的硅經過定向凝固后,即可獲得摻雜均勻,晶粒較大,成纖維狀的多晶硅鑄錠,。,由硅砂到太陽電池組件,5.,單晶硅棒的制造,(1),切克勞斯基,(CZ),法,在單晶爐中將硅熔化,并將籽晶引向融熔的硅液,然后一邊旋轉,一邊提拉,融熔的硅就在同一方向定向凝固,得到單晶硅棒。,摻
3、雜可在熔化硅之前進行,利用許多雜質在硅凝固和熔化時的溶解度之差,使一些有害雜質濃集于底部,可以起到純化作用。,切氏,(CZ),法和區溶,(FZ),法制單晶,(2),區熔,(FZ),法,用水冷的高頻線圈環繞硅單晶棒,使硅棒內產生渦電流而自身加熱,使硅棒局部熔化,出現浮區,及時緩慢移動高頻線圈,同時硅棒旋轉,使熔化的硅重新結晶。利用硅中雜質的分凝現象,提高了硅的純度。反復移動高頻線圈,可使得硅棒中段不斷提純。最后得到高純的單晶硅棒。,5.,帶狀晶體硅的制造,定邊喂膜,(EFG),法,與直拉方法相似,在坩堝中使融熔的硅從能潤濕硅的模具狹縫中通過而引出單晶硅帶,。,多晶硅片和硅帶制備,6.,非晶硅膜的
4、制造,利用化學氣相沉積,(CVD),法或物理氣相沉積,(PVD),法，可以得到非晶硅膜。,(CVD),法有,:,熱化學氣相沉積法；,輝光放電法；,光化學氣相沉積法。,(PVD),法有,:,濺射法；,電子蒸發法。,二,.,晶體硅電池片制造工藝,工藝流程,硅片制備,清洗腐蝕,擴散制結,去背結,電極制備,去邊,制減反膜,燒結,檢測,2.,硅片制備,選擇硅片時，要考慮硅材料的導電類型、電阻率、晶向、位錯、少子壽命等。將符合要求的圓形單晶硅棒切割成厚度為,0.2-0.4mm,的硅片，并切去四邊成方形。,對于多晶硅錠先進行破錠，再按要求切片。,在經過切、磨、拋、及腐蝕等工序后，硅材料一般要損失,60%,左
5、右。,3.,表面清洗腐蝕,用有機溶劑,(,如甲苯等,),初步去油，再用熱硫酸作化學清洗，去除沾污的雜質。,在酸性或堿性腐蝕液中進行表面腐蝕，去除表面的切片機械損傷，每面大約腐蝕掉,30-50,m,。,再用王水或其他其它清洗液進行化學清洗。,每道工序后都要用高純的去離子水沖洗。,4.,擴散制結,是制造太陽電池的關鍵工序,方法有熱擴散；離子注入；外延；激光或高頻電注入等。,一般常用熱擴散方法。,熱擴散方法有,:,涂布源擴散，又分簡單涂布源擴散和二 氧化硅乳膠源涂布擴散；,液態源擴散；,固態源擴散。,5.,去背結,在高溫擴散過程中，硅片的背面也形成了,p-n,結，所以要把背結去除。,常用的方法有化學
6、腐蝕法；磨砂法和蒸鋁燒結法。,6.,制作上、下電極,上電極通常是柵線狀，以收集光生電流。下電極布滿在電池的背面，以減少電池的串聯電阻。,制作方法有真空蒸鍍、化學鍍膜、鋁漿印刷燒結等。目前主要用鋁漿印刷燒結。,用滌綸薄膜制成所需電極圖形的掩膜，貼在絲網上，然后套在硅片上用銀、鋁漿印刷，再在真空和保護氣氛中燒結。,用化學鍍鎳制備下電極。,7.,腐蝕周邊,在擴散時,硅片的周邊也形成擴散層,可能產生局部短路,使電池的并聯電阻下降,影響電池性能。,可以將硅片的兩邊涂黑膠、粘貼耐酸膠帶或擠壓后放入腐蝕液中,不到,1,分鐘,即可取出洗凈。,目前常用等離子干法腐蝕，在輝光放電條件下去除含有擴散層的周邊。,8.
7、,制減反膜,硅表面反射損失率大約為,1/3,。為了減少這部分損失，可采用減反射膜。,減反射膜材料常用：,SiO,2,、,TiO,2,、,Ta,2,O,5,等。,制備方法常用：真空鍍膜和離子鍍膜法、濺射法、印刷法、噴涂法、,PECVD,沉積法。,9.,檢測試驗,檢驗太陽電池性能是否合格，主要測試：太陽電池的伏,-,安特性曲線；開路電壓；短路電流；最大輸出功率等參數。,挑選分檔，入庫保管。,三,.,太陽電池組件的封裝,單體太陽電池不能直接供電,需要提供機械、電氣及化學等方面的保護,。,太陽電池組件,-,有封裝及內部連接的、能單獨提供直流電輸出的,最小不可分割的太陽電池組合裝置,。,組件封裝工藝流程
8、,電池分選,組合焊接,層壓封裝,測試包裝,裝接線盒,安裝邊框,白玻璃,EVA,PVF,電池,互連條,1.,電池分選,用測試儀器將不同性能參數的太陽電池分檔，把參數相近的太陽電池進行組合。,串聯時要將工作電流相近的太陽電池串在一起；并聯時要將工作電壓相近的太陽電池連在一起。以提高太陽電池組件的性能。,2.,組合焊接,用金屬互連條將電池的上、下電極按要求進行焊接，并清洗干凈。,3.,層壓封裝,上蓋板常用低鐵水白鋼化玻璃，小型組件也有用聚丙烯酸類樹脂、聚碳脂等材料。,電池兩邊用,EVA,，,PVB,透明薄膜覆蓋。,電池背面常用聚氟乙烯,(PVF),復合膜。,在層壓機中抽真空加熱加壓后，冷卻，固化。,4.,安裝邊框,平板太陽電池組件層壓封裝后必須加上經過氧化的鋁合金邊框。邊框與粘結劑構成對組件邊緣的密封，同時也便于與支架固定連接。,5.,裝接線盒,通常在組件背面安裝接線盒,引出正、負電極,.,接線盒要求防潮、防塵、密封,.,連接可靠,接線方便,.,6.,測試包裝,在組件測試臺上進行性能測試，在組件背面貼上銘牌，表明組件的主要參數，如：功率、伏,-,安特性曲線、最佳工作電壓、最佳工作電流、開路電壓、短路電流、填充因子等。,最后進行包裝入庫。,全自動組件生產線路示意圖,電池 組件 方陣,全自動熱交換鑄錠爐,破錠機,線鋸,擴散爐,等離子刻蝕機,太陽能模擬儀,層壓機,純水設備,
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