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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章,.,晶体太阳电池制造工艺,光伏产业链,一,.,硅材料制备工艺流程,(,西门子法,),硅砂,冶金硅,三氯氢 硅,多晶硅,盐酸,电炉,焦碳,还原,硅太阳电池制造过程,硅片制备,1.,由硅砂到冶金硅,将石英砂放在大型电弧炉中,用焦碳进行还原,。,SiO,2,+2C Si+2CO,硅定期从炉中倒出,并用氧气或氧,-,氯 混合气体吹之以进一步提纯,。,然后倒入浅槽,逐渐凝固,便成冶金硅,(,含硅,97%-99%),2.,由冶金硅到三氯氢硅,将冶金硅破碎成粉末,与盐酸在液化床上进行反应,得到三氯氢硅,(TCS),。,Si+3HCl SiHCl,3,+H,2,3.,由三氯氢硅到多晶硅,对三氯氢硅进行分馏,以达到超纯状态。,对超纯三氯氢硅用,H,2,通过化学气相沉积,(CVD),方法还原成多晶硅。,SiHCl,3,+H,2,Si+3HCl,4.,多晶硅锭的制造,由西门子法得到的多晶硅棒,因未掺杂等原因,不能直接用来制造太阳电池,。,将熔化的硅经过定向凝固后,即可获得掺杂均匀,晶粒较大,成纤维状的多晶硅铸锭,。,由硅砂到太阳电池组件,5.,单晶硅棒的制造,(1),切克劳斯基,(CZ),法,在单晶炉中将硅熔化,并将籽晶引向融熔的硅液,然后一边旋转,一边提拉,融熔的硅就在同一方向定向凝固,得到单晶硅棒。,掺杂可在熔化硅之前进行,利用许多杂质在硅凝固和熔化时的溶解度之差,使一些有害杂质浓集于底部,可以起到纯化作用。,切氏,(CZ),法和区溶,(FZ),法制单晶,(2),区熔,(FZ),法,用水冷的高频线圈环绕硅单晶棒,使硅棒内产生涡电流而自身加热,使硅棒局部熔化,出现浮区,及时缓慢移动高频线圈,同时硅棒旋转,使熔化的硅重新结晶。利用硅中杂质的分凝现象,提高了硅的纯度。反复移动高频线圈,可使得硅棒中段不断提纯。最后得到高纯的单晶硅棒。,5.,带状晶体硅的制造,定边喂膜,(EFG),法,与直拉方法相似,在坩埚中使融熔的硅从能润湿硅的模具狭缝中通过而引出单晶硅带,。,多晶硅片和硅带制备,6.,非晶硅膜的制造,利用化学气相沉积,(CVD),法或物理气相沉积,(PVD),法，可以得到非晶硅膜。,(CVD),法有,:,热化学气相沉积法；,辉光放电法；,光化学气相沉积法。,(PVD),法有,:,溅射法；,电子蒸发法。,二,.,晶体硅电池片制造工艺,工艺流程,硅片制备,清洗腐蚀,扩散制结,去背结,电极制备,去边,制减反膜,烧结,检测,2.,硅片制备,选择硅片时，要考虑硅材料的导电类型、电阻率、晶向、位错、少子寿命等。将符合要求的圆形单晶硅棒切割成厚度为,0.2-0.4mm,的硅片，并切去四边成方形。,对于多晶硅锭先进行破锭，再按要求切片。,在经过切、磨、抛、及腐蚀等工序后，硅材料一般要损失,60%,左右。,3.,表面清洗腐蚀,用有机溶剂,(,如甲苯等,),初步去油，再用热硫酸作化学清洗，去除沾污的杂质。,在酸性或碱性腐蚀液中进行表面腐蚀，去除表面的切片机械损伤，每面大约腐蚀掉,30-50,m,。,再用王水或其他其它清洗液进行化学清洗。,每道工序后都要用高纯的去离子水冲洗。,4.,扩散制结,是制造太阳电池的关键工序,方法有热扩散；离子注入；外延；激光或高频电注入等。,一般常用热扩散方法。,热扩散方法有,:,涂布源扩散，又分简单涂布源扩散和二 氧化硅乳胶源涂布扩散；,液态源扩散；,固态源扩散。,5.,去背结,在高温扩散过程中，硅片的背面也形成了,p-n,结，所以要把背结去除。,常用的方法有化学腐蚀法；磨砂法和蒸鋁烧结法。,6.,制作上、下电极,上电极通常是栅线状，以收集光生电流。下电极布满在电池的背面，以减少电池的串联电阻。,制作方法有真空蒸镀、化学镀膜、鋁浆印刷烧结等。目前主要用鋁浆印刷烧结。,用涤纶薄膜制成所需电极图形的掩膜，贴在丝网上，然后套在硅片上用银、鋁浆印刷，再在真空和保护气氛中烧结。,用化学镀镍制备下电极。,7.,腐蚀周边,在扩散时,硅片的周边也形成扩散层,可能产生局部短路,使电池的并联电阻下降,影响电池性能。,可以将硅片的两边涂黑胶、粘贴耐酸胶带或挤压后放入腐蚀液中,不到,1,分钟,即可取出洗净。,目前常用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下去除含有扩散层的周边。,8.,制减反膜,硅表面反射损失率大约为,1/3,。为了减少这部分损失，可采用减反射膜。,减反射膜材料常用：,SiO,2,、,TiO,2,、,Ta,2,O,5,等。,制备方法常用：真空镀膜和离子镀膜法、溅射法、印刷法、喷涂法、,PECVD,沉积法。,9.,检测试验,检验太阳电池性能是否合格，主要测试：太阳电池的伏,-,安特性曲线；开路电压；短路电流；最大输出功率等参数。,挑选分档，入库保管。,三,.,太阳电池组件的封装,单体太阳电池不能直接供电,需要提供机械、电气及化学等方面的保护,。,太阳电池组件,-,有封装及内部连接的、能单独提供直流电输出的,最小不可分割的太阳电池组合装置,。,组件封装工艺流程,电池分选,组合焊接,层压封装,测试包装,装接线盒,安装边框,白玻璃,EVA,PVF,电池,互连条,1.,电池分选,用测试仪器将不同性能参数的太阳电池分档，把参数相近的太阳电池进行组合。,串联时要将工作电流相近的太阳电池串在一起；并联时要将工作电压相近的太阳电池连在一起。以提高太阳电池组件的性能。,2.,组合焊接,用金属互连条将电池的上、下电极按要求进行焊接，并清洗干净。,3.,层压封装,上盖板常用低铁水白钢化玻璃，小型组件也有用聚丙烯酸类树脂、聚碳脂等材料。,电池两边用,EVA,，,PVB,透明薄膜覆盖。,电池背面常用聚氟乙烯,(PVF),复合膜。,在层压机中抽真空加热加压后，冷却，固化。,4.,安装边框,平板太阳电池组件层压封装后必须加上经过氧化的鋁合金边框。边框与粘结剂构成对组件边缘的密封，同时也便于与支架固定连接。,5.,装接线盒,通常在组件背面安装接线盒,引出正、负电极,.,接线盒要求防潮、防尘、密封,.,连接可靠,接线方便,.,6.,测试包装,在组件测试台上进行性能测试，在组件背面贴上铭牌，表明组件的主要参数，如：功率、伏,-,安特性曲线、最佳工作电压、最佳工作电流、开路电压、短路电流、填充因子等。,最后进行包装入库。,全自动组件生产线路示意图,电池 组件 方阵,全自动热交换铸锭炉,破锭机,线锯,扩散炉,等离子刻蚀机,太阳能模拟仪,层压机,纯水设备,
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