大型薄膜硅太阳能电池模组大规模生产方案.pdf

2 0 0 8 年第3 期 上 海 电力 大型薄膜硅太阳能电池模组大规模生产方案 孙 海 燕 ( Oe r l i k o n公 司太 阳 能事 业 部 亚 洲 区 ， 上 海2 0 0 1 3 1 ) 摘要 ： 薄膜硅太 阳能光伏组件 制造业 的大规模 生产正在 不断发展 。瑞 士 Oe r l i k o n公司非 晶硅模 块生 产线 已在德 国投运 。 目标 l O 转换效率 的“ mi c r o m o r p h ” ( 非 晶硅 晶体硅串联) 太 阳能技术 已经投 人市场 ， 并将 在 2 0 1 0年前实现电池板平价 。文章介绍 了 Oe r l i k o n 公 司大规模 生产端对端的解决方案 。 关键词 ： 光伏 电池 ； 非晶硅 ； 微 晶体 硅 ； 生产规模 中 图 分 类 号 ： TK5 1 3 文 献 标 识 码 ： B l 引言 进 入 2 1 世 纪 以后 ， 光 伏产 业 得到 了突 飞猛进 的发 展 ， 2 0 0 7年 太 阳 能 光 伏 组 件 容 量 达 到 1 7 GW ( 指 太 阳能 电池 的峰 值 功率 ， 通 常 可用 w。表 示 ) ， 比前 一 年 增 长 了 4 5 l_ 1 。这 一 巨 大 的需 求 还将 持 续 增 长 ， 预 计 在 2 0 1 0年 达 到 1 5 GWl_ 2 ( 如图 1 ) 。薄膜太阳能光伏模块具有较高的降低 成本的潜力_ 4 ， 成本降低将使薄膜太 阳能光伏模 块 的 生 产 容 量 达 到 3 GW 左 右 l_ 3 。2 0 0 6年 至 2 0 1 5年 ， 已安装 的太 阳能 电 池 生产 容 量 的 增长 趋 势 如 图 1 所示 。 2薄膜 生产 线 薄膜 硅光 伏 组件 建 立 完 整 的薄 膜 生 产 线 ， 如 图 1 2 0 0 62 O1 5年 已安 装 的太 阳能 电池 生 产 答 量 图 2所示 ， 包 括 ： ( 1 )前 电 极 层 TC O( 透 明导 电 氧 化 物 前 电 极 ) 沉 积 的 L P C VD( 低 压 化 学 气 相 淀 积 设 备 ) 氧 化锌 沉积 设备 ， 如 图 3所示 。 ( 2 )为非 晶硅和 mi e r o mo r p h叠 层 p i n层沉 积的 P E C VD( 等 离子 体增 强化学 气 相沉积 ) 系 统 ， 如 图 4所示 。 系统 的商 业 印 刷 机 来 制 造 这 种 结 构 的 电 池 ， 相 信 其 效 率会 有很 大 的提 高 。 7 致谢 本工 作得 到澳 大利 亚新 南威 尔 士大学 先进 硅 材料 光伏 光 电研究 中心 的大 力 支 持 ， 在 此 表 示 感 谢 ， 同时 还要 感 谢 F e r r o & Do u P o n t 公 司 为实 验 提供 的 Ag& Al 浆 ， 并 对 Ka t e F i s h e r女 士 在 样 品制备过程 中提供的帮助致以谢意。 参考文献 ： 1 3 E L Ra l p h ，P r o c e e d i n g s ，1 l t h I E E E P h o t o v o h a i c S p e c i a l i s t s Co n f e r e nc e ，S c o t t s d a l e( 1 9 7 5 ) 3 1 5 E 2 3 MAGr e e n ， S RWe n h a m，“ S o l a r C e l l s a n d Th e i r Ap p l i c a t ion s ”(e d s) ，L D Pa r t a i n ( J o h n Wi l e y & S on s ， T NC)5 5 HHCd e Mo o r ，J Ho o r n s t r a，AW W e e b e r ，AR Bu r ge r s a n d W C S i n ke ，Pr o c e e di n g s ，Pr o c e e d i n g s，1 4 t h Eu r o p e a n PVS EC，Ba r c e l o na ，1 9 9 7 G Ya o，Ph D Th e s i s ，UNS W ，2 0 0 5，( i n p r e p a r a t i on ) J Ho or n s t r a ，SRo b e r t s ，HHCd e Mo o r ，a n d TM Bu r t o n，Pr o c e e d i n g s，2 n d W 0 r l d Co n f e r e n c e，PVS EC，Vi e n n a ，Au s t r ia。1 9 9 8 J Ho o r ns t r a ，H HCd e Mo o r ，A We e b e r a n d P W y e r s，Pr o c e e d i n gs ， 1 6t h Eu r o p e a n Ph o t ov o ha i c S p e c i a l i s t s Co n f e r e n c e 。2 0 0 0， 3 8 4 3 8 7 J ECo t t e r ，G Ya o，BEg gl e s t o n，Pr o c e e d i n g s ，3 1 s t I EEE Ph o t ov o l t a i c S p e c i a l i s t s Co n f e r e n c e ，0r la n d o，2 0 05 S R W e n h a m Ph DTh e s i s ，UNS W ，1 9 8 6 收 稿 日期 ： 2 0 0 8 一 O 4 一 O 1 作者简介 ： 姚 国晓( 1 9 6 3 一 ) ， 男， 浙 江桐 乡人 ， 博 士研 究生， 总 工程师 ， 从事 高效晶体硅 太阳能 电池的开发和制造工作。 ( 责任编辑 ： 杜建军) 一 2 81 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 8 年第 3 期 ( 3 )为 单 片 电 池 串 联 而设 置 的 激 光 划 线 模 式 ， 如 图 5所示 ， 以及 后段 封装 线 。 圈 圈 圈 围 圈 圈 圈 圈 2薄膜 太 阳 能模 块 生 严 步 骤 8 0年 代 为 薄 膜 太 阳能 光 伏 而 开发 ， 于 9 0年 代 T F T L C D 平板 显 示器 生 产 应 用 的 P E 6 VD KAI 反 应器 系统 是 O E RL I KON太 阳能 公司 的核 心技 术 ， 其 主要 特点 包括 ： ( 1 )等 温加 热 1 )允 许更 好 的高均 匀性 ； 2 )减 少沉 积层 的点 缺陷 ( 空穴 ) ； 3 )允许 自身清 洁时使 用 S F 。 气体 。 ( 2 )分差真 空抽 气 系统 1 )减少 外部 杂质 ； 2 )p i r l 单 步实 现 。 ( 3 )平行 过程机 制 以 实现 高产能 9 0年代初 以来 ， 平板 显示 器 产 业推 动 了非 晶 硅 技 术 大 面积 P E C VD 反 应 器 的发 展 。在 TF T L C D平 板 工 业 ， P E C VD KAI 系统 已经 最 高发 展 到 了 G5 ， 基 板 的尺 寸 增 加 7倍 ， 自 0 2 m。 发 展 到 1 4 m ， 单位 衬 底 的 成本 最 高 跌额 达 7 5 ， 而 运行 在 T F TL C D站 点 的 P E C VD 系统 的 正 常 运行 时 间一 直稳 步增 加 ， 幅度大 于 9 0 。 圜 圈 围 圈 园 圈 圈 图 3应用 于正 电极 层 TC O 和背 电极 的 I P C VD Z n O L P C VD专利技术优势在于： 高 电导率 、 T C O 结 构 单 步 实 现 。 在 整 体 mi c r o mo r p h过 程 中 ： 可 以高传输 ， 在可见光和近红外光光谱中， 以及更低 一 2 82一 图 圈 围 圈 园 圈 圈 图 刻 圈 匡 圈 型 圈 圈 图 4应 用 于 非 晶 硅 p - i n层 沉 积 的 P E CVD KAI 1 2 0 0系 统 的成本 。 KAI I 2 0 0等 离子体盒 反应器 的特点 在于 ： 4 0 MHz ， 可实 现 更 高 的速 度 和 质 量 、 Amo r p h & mi c r o c r y s t a l i n e叠 层 、 单 一 生 产 步 骤 性 ( P&n掺 杂) 、 每一 步后 可 自动清洁 。可 以实 现很 高的膜 质 量 、 高 生 产 能 力 一 高 系 统 灵 活性 与 使 用性 、 单 位 面积更 高 的电量 ( 单位 面积 ) 。 圜 圈 圈 围 圈 圈 曰 圈 5 高 性 能 激 光雕 合 系统 唯一 在生 产 中验证 行之有 效 的薄膜 光伏 激光 雕 合 系统 的切 割 系统 具 有 良好 的线 性 、 狭 隘 的 刀 线 、 可 靠 、 稳 定 的平 台 。最 小 的光 伏 材料 切 除使每 个模 块 有更 多 的电量 和更低 的成 本 。 3 技 术 路 线 O e r l i k o n的薄膜 硅 大面积 光伏 太 阳能 已取得 了很 大进 展 。O e r l i k o n的模 块 类 型 如 图 6所示 。 Oe r l i k o n太 阳能 有 三 个 方 案 计 划 交 付 ：( 1 ) 非 晶 硅 方 案 ； ( 2 ) 利 用 商 业 可 用 的正 电极 层 TC O 或 Oe r l i k o n L P C VD 生 产 的 Z n O； ( 3 ) Mi c r o mo r p h ( 非 晶硅 微 晶体 硅) 叠层 单 元解 决办 法 。 Oe r l i k o n已研 制 成 功 的 非 晶 硅 微 晶 体 硅 mi c r o mo r p h叠 层 串 联 模 块 如 图 7所 示 r 9 ， 电 流一 电压 曲线 如 图 8所 示 。 该模 块 在 德 国 TU E V( Rh e i n l a n d ) 已通过 湿 热及热 循 环测试 。 维普资讯 2 0 0 8 年第 3 期 上 海 电力 逝 图 6 Oe r l i k o n的两代薄膜硅电池 电压， v 图 7 非一 微 晶体硅模块 图 8 非一 微一 晶体硅模块的 电流一 电压曲线 4总 结 及 展 望 ( 1 )O e r l i k o n公 司交 付 的背 电极全 程 包 建 的 薄 膜 大规模 生 产 线 已经 在 德 国投 入 运行 ， 这 条生 产 线 由 为 前 TC O& 背 电 极 设 置 的 L P C VD TC O1 2 0 0 、为P I N层 沉 积 设 置 的P E C VD KAI 1 2 0 0 、 激光 划片 器 L L S 1 2 0 0和 精 密 的计 量 系 统 构 成 。 ( 2 )Mi c r o mo r p h方 案 显 示 ， 2 0 1 0年 可 能 在 达到 一个里 程碑 ， 实 现高 峰 电池板 平价 1 。 参 考文献 ： 1 P h o t o n I n t e r n a t i o n a 1 Ma r c h 2 0 0 6 1 0 0 2 3 S a r a s i n B a n k S u s t a i n a b i l i t y Re p o r t No v e mb e r ( 2 0 0 5 ) ： 2 6 3 De u t s c h B a n k r e p o r t 2 0 0 7 4 3 M AGr e e n P r o c 3 r d WC P E C ( O s a k a 2 0 0 3 ) p a p e r OPL ， O 2 E 5 3 UKr o l l ， e t a 1 P r o c o f l 9 t h E uP VE S C( P a r i s 2 0 0 4 ) 1 3 7 6 E Tu r l o t ， F L e b l a n c Ni KKe i Mi c r o d e v i c e s( 1 9 9 9 ) 1 5 1 E 7 3 HS u n ，e t a 1 Un a x i s Di s p l a y P a n e l I s s u e 3 2 0 0 2 ： 2 l 一 2 3 8 J Me i e r ，e t a 1 P r o c o f WC P E C - 4 ，2 0 0 6 Dr e s d e n ，Ge r m any 1 O 3 UKr o l l ，e t a 1 P r o c Of WC PE C - 5 ，2 0 0 7 Mi l a n ， I t a l y 1 1 HS u n e t a 1 P h o t o n Ac a d e my i n S h e n z h e a ，2 0 0 8 ( 吕 斌编译 ) 收稿 日期 ： 2 0 0 8 - 0 5 - 6 7 作者简介 ： 孙海燕 ， 男， 博士 ， 瑞士 O e r l i k o n公 司太 阳能事 业 部 亚 洲 区 总 经 理 。 ( 责 任 编 辑 ： 吕斌 ) 5 0 0辆新能源汽 车为北京 奥运提 供绿色动 力 据 科技 E t 报$ 2 0 0 8年 7月 1 2日报 道 ： 7月 1 1日上午 ， 北京奥体南 区公交场站彩旗飘扬 ， 数百辆各 式各样 的节 能汽 车整齐划 一、 蓄势待发 ， 奥运节能与新能源 汽车示范运行 交车仪 式举行 。中共 中央政治局 委员 、 中共北 京市委书记 、 北 京奥组委主席刘淇 ， 全国政协副主席 、 科 技部部长 、 奥运科 技( 2 0 0 8 ) 行 动计划领 导小 组组长 万钢 ， 科 技部 党组书记 、 副部长李学勇等领导作 为奥运节 能与新 能源汽车首发 车乘客 ， 乘坐 了纯电动 客车 ， 并 出席 了交 车仪式 。为实 现 2 0 0 8 北京 奥运“ 绿色奥运 、 人文奥运 、 科技 奥运” 三大理 念 ， 科 技部 、 北 京市联 合有 关部 门在 2 0 0 1年北京 申奥成功 后 ， 启动实施 了“ 奥运科 技( 2 0 0 8 ) 行 动计 划” 。其 中， 大规模应用我 国 自主研 发生 产的节能与新能源汽车 ， 为北京奥 运交 通提 供绿色运输服务是该计划 的重要组 成部 分。 北京 奥运会和残 奥会期 间， 将有 5 0 0辆 新能 源汽 车 投人 使用 。这包 括 ： 由北京 理 工大 学 和京 华 客车公 司 开发 的 5 O辆锂离子 电池纯 电动 客车将在 奥运村 内环 线等 三条 公交 线 路上