硅基薄膜太阳电池基础知识介绍.ppt

1,硅基薄膜太阳电池基础知识 介绍,部门: 技术部 2010年5月31日,2,太阳电池分类 硅基薄膜太阳电池的发展 硅基薄膜太阳电池的优缺点 薄膜电池的光照性能衰退现象 电池光电转换效率的计算 薄膜电池工艺基础简介,提 纲,3,薄膜太阳电池分类 硅基薄膜太阳电池的发展 薄膜电池的光照性能衰退现象 电池光电转换效率的计算 电池片的应用,一、太阳能电池分类汇总,薄膜太阳电池简介,硅薄膜,碲镉系(cdte),染料薄膜和有机薄膜(tio2),非晶,非晶/微晶(a-si,a-si/c-si),first solar， us,united solar(8%) ,epv(56%) us,kaneka, sharp ( 810%) japan,lg, 周星(9.6%) 韩国,铜铟系(cis,cigs),金属薄膜,正泰(9.0%),天威(67%),新奥(88.5%),金太阳(8%),尚德(67%),百世德(88.5%) 中国,leybold optics(9.5%) german,oerlikon(9.3%) 瑞士,jst german,山东孚日股份 中国,5,1975年spear等在非晶氢硅中实现可控掺杂， 1976年美国rca实验室制成了世界上第一个非晶硅太阳电池效率2.4% 1980年日本三洋电器公司利用非晶硅太阳电池制成袖珍计算器； 1987年掺c, 掺ge,光陷阱,工艺非晶硅电池转化效率达12%(initial)；面积从0.1m2 发展到0.3m2 , module 功率14w( stable eff 5%) 1988年与建筑材料相结合的非晶硅太阳能电池投入应,二 、硅基薄膜太阳电池的发展,history,today,实验室: triple 电池 15.3% 产业化: 非晶硅/微晶硅叠层电池 g5 (1.1*1.3m2) 9.6% g8.5(2.2*2.6m2) 8.5%,6,硅基薄膜太阳电池的技术发展,epv, oerlikon, amat,epv,epv 泉州金太阳unit-solar,oerlikon amat kanaka sharp,?,bestsolar confidential,三、硅基薄膜电池优缺点 优点: 耗材少: 硅薄膜太阳电池的厚度在2m左右其厚度只有晶硅电池的1% 能耗低:硅薄膜电池制备工艺200oc 左右，而晶体硅核心工艺需要1000oc 无毒，无污染 更多的发电量 a.良好的弱光性:使得在阴雨天比晶体硅电池有多10%左右的发电量 b.高温性能好:温度系数低,使得薄膜电池在高温工作状况下同样有比晶体硅电池 高的发电量 美观、大方 电池组件的颜色与建筑物的颜色比较容易匹配，美化室内外 环境，加 上精细、整齐的激光切割线，使建筑物更加美观、大方，更有魅力。 应用稳定性更好 由于非晶硅太阳电池的电流密度较小,热斑效应不明显，所以，使用起来更加方便、可靠。 能源回收期短 成本低且下降空间大,缺点 前期资金投资大 光致衰退(s-w效应) 效率偏低,设备、原材料国产化 减薄非晶硅层, 改善光衰 叠层电池如非晶硅/微晶硅,改善光衰,提高效率 改善各层材料间界面性能，提高功率 新产品的开发、新材料、新工艺,解决方案,硅基薄膜太阳电池缺点以及应对,四 、非晶硅的光照衰退(staebler-wronski效应),光致衰退现象：非晶硅电池在强光下照射数小时，电性能下降并逐渐趋于稳定；若样品在160下退火，电学性能可恢复原值(s-w效应) 非晶硅制造过程中si-si弱键的作用,薄膜太阳电池lid测试 ( iec认证),资料来源:应用材料,光老化试验,测试环境,标准条件（stc） 光强：光功率密度为1000w/m2 光谱特征：am1.5 环境温度：25,五、电池的光电转换效率计算,光谱特征：am1.5,cos=2/3 (48.2o) am1.5=1/cos,light,eff =pm/（1000w/m2组件面积) 例如公司电池片输出功率为480w，面积为5.7m2 ， 则效率=480/(1000*5.7)=8.42% stable eff & initial eff 初始最大输出功率 稳定最大输出功率 (初始功率-稳定功率)/初始功率,组件效率eff计算,initial eff,stable eff,lid,sol: i-v曲线指标介绍(q-size),参数解释,pm：在标准环境下的输出功率，等于vm*im voc：为电池片在不带任何负载下的电压 isc：为电池片正负极短路条件的电流 vm：为最大输出功率时对应的电压 im：为最大输出功率时对应的电流 ff：为pm/(voc*isc) rs：表征电池内部的串联电阻 rsh：表征电池元之间的并联电阻,六、 薄膜电池工艺简介,1、磨边-seam,主要的目的：磨去透明导电玻璃锋利的边，提高玻璃的安全性；,玻璃,透明导电薄膜,磨边,2、清洗-washer1,主要目的：去除透明导电玻璃上的灰尘、油污，获得清洁的表面,3、laser划刻部分,3.1、三次激光划刻过程,laser1-1064nm,laser2-532nm,laser3-532nm,laser2,laser3,laser1,玻璃,透明导电膜,硅膜,背电极,p1 p2 p3,3.2、组件内部子电池连接,组件图案,4、激光划刻1(laser1),主要目的：把tco导电膜分成216个小块，每个小块绝缘,r1m,5、清洗2-washer2,主要的目的：去除激光划刻后膜层表面残留的颗粒,6、等离子化学气相沉积设备（pecvd）,主要目的：沉积非晶与微晶硅电池,沉积的过程,7、激光划刻2-laser2,目的：去除硅膜，形成分割的子电池,目的：沉积背电极,8、溅射,9、激光划刻3-laser3,目的：216个子电池形成完整串联电路,负极,正极,10、qasr,目的：去除电池中漏电的地方，提高电池的性能；,目的：切割成不同尺寸的组件,11、切割（cutter）,12、磨边-seam b,目的：磨去切割造成的锋利边缘，提高安全性,13、清洗3（washer3）,目的：清洗表面残留的灰尘,14、 引线 (buss),cross buss,15、层压（lamination）,目的：膜层与外界隔绝，保证能够在室外正常运行25年,16、高压釜（acl),-高压系统以3小时11分为一个周期,每批可提供324片 q-size 1100mm1300mm10mm),或者166片h-size 1100mm2600mm 10mm or 2200mm1300mm10mm), 或者96片f-size (2200mm260010mm)。不同类型module 不能混合或搭配,17、接线盒安装,接线盒,目的：组件性能测试,18、太阳模拟器（sol),叠层电池结构,sio2(2040nm),更低的成本,薄膜太阳能电池的未来,tj cost: - 40%,40,更高的效率,非晶硅/微晶硅电池的未来结构,光捕获(light trapping)示意图,单位基础常识,微米 1um10-6 m（米） 纳米 1nm10-9 m（米） 埃米 1 10-10 m（米） 赫兹1hz1/