太阳能电池片及组件制造工艺课件.doc

1、 光伏发电系统的构成及作用？（四大部分）（1）光伏组件（光伏阵列）：光伏发电系统核心部分，由太阳能电池片组成。（2）控制器：光伏发电系统的控制中心，控制系统中各个部件工作状态，对蓄电池起到过充电、过放电保护的作用。（3）蓄电池：用于存储电能，将组件输出的电能存储起来，在需要时向用电设备供电；常采用铅酸免维护蓄电池。 （4）逆变器：将直流电转换成交流电。2、 太阳能电池类别？（按材料分） 单晶硅太阳能电池；多晶硅太阳能电池；非晶硅太阳能电池；多元化合物太阳能电池。3、 各种不同太阳能电池的性能区别？（1）单晶硅太阳能电池：光电转换效率一般在15%，目前最高可到24%；光电转换效率目前是所有太阳电池中最高的；但其制作成本高，制作工艺复杂；使用寿命一般可达15年，最高可达30年。（2）多晶硅太阳能电池：光电转换效率较低，一般为12%左右；制作成本比单晶硅电池要低，材料制备更便宜，能源消耗较低；使用寿命比单晶硅电池短；性价比比单晶硅电池性价比要低。（3）非晶硅太阳能电池：工艺过程相对简单，硅材料消耗较少，电能消耗更低；在光强较弱情况下也能发电；光电转换效率较低，一般在6%左右，最高水平为10%，稳定性也不高；有光衰减现象。（4）多元化合物太阳能电池：目前属于开发试验和小批量生产阶段；生产成本较低 ，光电转换效率较高 ，可与单晶硅相比较；具有良好的发展前景。4、 了解硅原材料的基本情况？（矿石类型、国内典型的硅矿企业）（1） 硅矿类型：硅石，石英，石英砂。（2） 硅矿企业：三峡新材硅矿，邯郸矿业，内蒙古楚天矿业，大化金成石英矿业。5、 太阳能电池片的分类？（按外观尺寸分） （ 分为125和156两大类)6、 太阳能电池片的质量分档（按工作效率及工作电流分）根据转换效率和工作电流大小分为三档：A1级、A2级、B级；7、 多晶硅的分类（按其纯度分） 冶金级（金属级MG）：含硅90%以上，有的高达99.8%以上；技术含量低，取材方便，产能处于过剩状太阳能级SG：含硅在99.99%99.9999%，通常说的多晶硅多是指太阳能和IC级多晶硅； 态；电子级（半导体级）：含硅在99.9999%以上，超高的纯度可达到99.9999999%99.999999999%；8、 西门子工艺，改良西门子工艺原理及其流程?（1）西门子工艺是制备高纯多晶硅的一种技术。它是利用三氯氢硅氢气还原法来制备多晶硅，其过程如下：Si+3HCl SiHCl+H2 ； SiHCl+H2 Si+3HCl（2）改良西门子工艺原理及其流程：石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%，并生成工业硅；SiO2 + C Si + CO 2；硅的氯化，进行提纯；Si +3 HCl SiHCl3 + H 2 ；SiHCl3 提纯：精馏法（多级精馏）三氯氢硅还原： SiHCl 3 + H 2 Si + 3HCl 。9、 多晶硅生产设备：纯水制备设备、HCl合成设备、三氯氢硅合成设备。10、 精馏的目的及其原理？（1）目的：用于三氯氢硅的提纯，去除磷、氯、铝等杂质。（1） 原理：利用杂质的沸点不同而将杂质挥发去除。11、 多晶硅原料及中间副产物对环境及人体的影响？（1） 原料：石英砂。（2） 硅的危害：长期吸入硅粉尘，会引发肺病，长期以往，形成肺结核。 四氯化硅的危害：受热或遇水分解放热，放出有毒腐蚀性烟气；对眼睛及上呼吸道有强烈刺激作用， 高浓度会引发角膜浑浊，呼吸道炎症、甚至肺水肿；皮肤接触后会引起组织坏死。 氯化氢的危害：对眼和呼吸道有强烈的刺激作用；若急性中毒，会出现头痛、头晕、恶心、眼痛、咳嗽、痰中带血、呼吸困难、胸闷等；重者发生肺炎、肺水肿；皮肤直接接触可出现大量栗红色小丘疹；长期高浓度接触，可引起慢性支气管炎。 三氯氢硅的危害：遇明火燃烧；受高热分解产生有毒的氯化物气体；与氧化剂反应，有燃烧危险；对眼睛和呼吸道有强烈刺激作用；高浓度下会引起角膜浑浊，呼吸道炎症、甚至肺水肿；可伴有头晕、头痛、乏力、恶心、呕吐、心慌等症状；溅在皮肤上可能引起坏死，溃疡长期不愈。12、 直拉法制备大直径单晶硅设备、原理及过程？（1） 设备：单晶炉。 （2）原理：缩颈技术。（3）过程：拆炉、装炉、抽真空、熔料、引晶、放肩、转肩、等径生长、收尾、停炉。13、 绒面结构制备的目的及其分类？（腐蚀液类型） （1） 目的：入射光在表面经过多次反射和折射，增加了光的吸收，提高电池的短路电流和转换效率。 （2）各向异性腐蚀：用于单晶硅电池腐蚀（碱性NaOH、KOH）； 各向同性腐蚀：用于多晶硅电池腐蚀（酸性HCl）。 14、 异丙醇（IPA）在制绒中的作用？（1）消除绒面制备过程中，生成的氢气； （2）提高硅片表面润湿能力。 15、 绒面结构可能带来哪些缺点？（1）工艺要求提高了；（2）由于它减反射的无选择性，不能产生电子空穴对的有害红外辐射也被有效地耦合入电池，使电池发热；（3）易造成金属接触电极与硅片表面的点接触，使接触电阻损耗增加。16、 盐酸和氢氟酸酸洗的作用分别是什么？（1）盐酸酸洗的作用：去除硅片表面金属杂质，形成Pt2+、Au3+、Cu+、Cd2+、Hg2+等金属离子，溶于水，防止其对太阳能电池造成的负面影响；（2）氢氟酸酸洗的作用：去除硅片表面氧化层以确保硅片表面干净，无杂质吸附。17、 电池片制绒清洗后，有哪些典型的绒面缺陷？（1）表面污点（包括手指印、残留物-IPA/Na2SIO3/NaOH/外来杂质、花篮印、水纹）；（2）表面发白； （3）表面发亮；（4）表面有规则的闪光；（5）表面有慧星现象发生；（6）表面有慧星现象及污点；（7）表面一些区域没有绒面。18、 扩散常用方式及常用杂质源类型?(1)固态源扩散（B源：BN；P源：单磷酸铵NH4H2PO4、偏磷酸铝Al（PO3）3 ）；(2)液态源扩散（B源：BBr3；P源：POCl3）；（3）气态源扩散（B源：B2H6；P源：AsH3、PH3）。19、 刻蚀的方式及其优缺点？湿法刻蚀效果好（1） 湿法刻蚀：简单，对设备要求低，易于实现大规模操作生产；选择性好；各向异性较差，是各向同性腐蚀，腐蚀精度不高；在较高温度下，抗蚀剂会受到腐蚀液的腐蚀，从而失去掩蔽效果；仅仅适合于小规模集成电路的制造。（2） 干法刻蚀：各向异性程度很高，选择性差，刻蚀速率较低。20、 扩散过程中，氮气的作用是什么？（1）小N2：小流量氮气，携带磷源进入炉管；（2）大N2：大流量氮气，净化炉管，为扩散创造净化环境；21、 选择性的意义？只腐蚀需要腐蚀的材料，不会对不需要腐蚀的材料造成任何腐蚀；其它材料的腐蚀速率比被刻蚀材料的腐蚀速率要小得多。22、 常用干法刻蚀是溅射、等离子刻蚀、反应离子刻蚀。23、 PSG膜形成的原因及其去除方法？（1） 形成原因：扩散过程中，POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与Si反应，生产SiO2和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称为磷硅玻璃（PSG）。（2） 去除方法：利用氢氟酸溶解SiO2； SiO2+6HF H2SiF6+2H2O24、 光刻胶的类型？（1）正胶：光照后，分子发生降解，能被显影液所溶解。（2）负胶：光照后，分子发生铰链组合，而不被显影液溶解，未被曝光部分，会被溶解。25、 薄膜淀积的方式（按其淀积的压强分）（1）直接法：样品直接接触等离子体，样品本身就是电极的一部分。（2）间接法或离域法：待沉积的样品在等离子体区域以外，等离子体不直接打在样品表面，样品也不是电极的一部分。26、 丝网组成成分：尼龙、聚酯、丝绸、金属。27、 淀积浆料的印刷工艺流程？ 加入浆料；刮刀施加压力朝丝网另一端移动；丝网与承印物之间保持一定的间隙；浆料从网孔中挤压到基片上；丝网张力而产生反作用力-回弹力；丝网与基片只呈移动式线接触；刮板抬起，丝网脱离基片；工作台返回到上料位置，完成一个印刷行程。28、 电池片封装的目的？未封装前的单体太阳能电池片机械强度弱，不能承受较大力的撞击，薄而易碎；大气中的水分和腐蚀性气体会慢慢腐蚀和氧化电极，逐渐使电极脱落，同时也会腐蚀太阳能电池表面，降低电池片效率；单体电池片工作电压只有0.40.5V，其功率也较小，不能满足一般用电设备的电压、功率要求，必须将电池片通过封装形成组件使用。29、 电池片封装的材料（EVA、TPT、光伏玻璃）（1） EVA：一种乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物；一种典型的热融胶黏剂；常温下无黏性，经过一定条件热压变发生熔融黏结与交联固化，变得完全透明，是太阳能电池的理想封装材料。（2） TPT：TPT（热塑聚氯乙烯弹性薄膜），又称聚氟乙烯复合膜；具有耐高压及良好的绝缘性能，抗紫外线辐射；可极大提高电池转换效率；具有防震功能，可保护电池破裂；（3） 光伏玻璃（钢化玻璃）：保护电池不受外界环境影响、浸蚀。透光率高；抗冲击力强；使用寿命长。30、 EVA材料的作用？将电池片完全密封，并和上层保护材料玻璃、下层保护材料TPT利用真空层压黏合在一起；能提高玻璃的透光率，起增透的作用，对电池组件的功率输出有增益作。31、 硅胶的作用：用于黏结、密封绝缘玻璃和太阳能电池板。32、 接线盒中二极管的作用？反向二极管作用：旁路作用，保护太阳能正常发电，防止一块电板损坏而影响整个组件的发电；防止蓄电池电能倒灌入电池板中。33、 焊带的组成成分，助焊剂的组成成分及其作用？（1） 焊带组成成分：由无氧铜剪切或轧制而成；为提高焊接性能，外表涂有锡层，也称为涂锡带。（2） 助焊剂的组成成分：松香。作用：保证焊接顺利，清除焊料和被焊接母材表面的氧化物，使母材表面达到一定的清洁度，防止焊接时表面再次被氧化。34、 划片的目的及设备？（1） 目的：满足电压要求；（2）设备：划片机。35、 激光划片的优势？计算机控制，速度快，精度高，提高了加工效率；非接触式加工工艺，减少了硅片表面的损伤与刀具的磨损，提高了产品的成品率；光强控制方便，聚焦后功率密度高，能很好地控制切割深度，适合对硅片此类薄、脆、硬的材料进行切割；激光束较细，加工材料消耗小，加工受热区域小；划片沟槽整齐，无裂纹，深度一致；操作方便简单，使用安全，人工、材料消耗成本低。36、 电池层叠的层次结构？钢化玻璃EVATPT电池片TPTEVA钢化玻璃37、 对封装材料的要求（EVA、TPT、光伏玻璃的要求）（1）EVA：无杂质、变质、变色等现象；（2）TPT：无褶皱、划伤，不移位；（3）光伏玻璃：平整、无缺口、划伤；EVA与TPT应大于玻璃尺寸，形成完全覆盖（EVA较玻璃尺寸大5mm，TPT较玻璃尺寸大10mm）。38、 层压的目的？通过层压设备进行层压结合，以提高电池组件的结构强度和吸收效率。39、 典型层压机结构制造？充气系统、真空系统、层压系统、温控系统（一般设置温度120150）、显示系统。40、 层压工艺流程？开启层压机，设置相关工艺参数（温度、压力）；走一个空循环，检查真空度参数变化是否正常，确认层压机真空度达到规定要求；试压（用纤维布进行试压，检查其层压效果）；铺设PTP薄膜；铺设EVA薄膜；搬运光伏组件（保持组件平衡，以防组件内电池片位移）；将组件玻璃面朝下，引出线向左，平稳放入层压机中部；铺设EVA薄膜；层压；观察层压时的相关参数（温度、真空度、上下室状态）；层压结束，上盖自动开启，取出组件；检查光伏组件是否符合工艺质量要求；冷却到一定程度后，进行修边（玻璃面朝下，刀具倾斜约45，保持刀具锋利，操作中应注意勿划伤背板边沿）。41、 上、下室层压过程中压力的控制（充气？抽气？）下室抽气上室充气下室充气上室抽气。42、 层压后的组件检测项目？TPT是否有划痕、划伤，正反面是否平整、有无褶皱、有无凹凸现象；组件内部是否存在锡渣、焊花、破片、缺角、头发、纤维等；汇流条与互连条是否剪齐；电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、电池串与电池串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条玻璃边缘的间距是否移位；色差、焊点融化现象是否严重；互连条是否有发黄现象，汇流条是否移位；组件内是否存在真空泡；是否有导体异物搭接与两串电池片之间造成短路。43、 固化的目的及固化类型？目的：从层压机取出的组件，在长时间使用过程中，若未经固化，EVA很容易与TPT、玻璃脱层，为保证质量，需再次进入烘箱进行固化。固化类型：快速固化型EVA，设置烘箱温度为155（待升到设置温度后，将层压好光伏组件放入固化烘箱内固化15min）；常规固化型EVA，设置烘箱温度145 ，（待升到设置温度后，将层压好光伏组件放入固化烘箱内固化30min）；44、 装框的目的：增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。45、 手动装框工艺流程？原材料检查（铝合金边框）；检查凹槽内有无异物；在合格、洁净的铝合金的凹槽内用气压枪均匀地涂覆上适量的硅胶；对组件进行外观检查，把合格的组件背板向上轻放在装框机上；先装长边，把涂好硅胶的长边凹槽对着光伏组件倾斜约30，然后再缓慢回正，直到90垂直（再装另一长边）；装角边（即角码钉，装长边上）；再装短边（与长边装配方式一致，角件必须到位后方可安装短边）；补胶（在背板和铝合金交接处补上适量的硅胶，补胶需均匀，无漏补）。46、 装框后的组件质量检测项目？组件内无电池片碎裂，组件内0.51.0mm2气泡不超过3个，11.5mm2气泡不超过1个，玻璃边缘无破碎；铝合金边框切割面与其材料长度方向保持垂直，切割面光滑、无毛刺；安装孔无损伤，安装孔位准确；铝型材无损伤和弯曲，表面氧化层无划痕及污物。47、 铝合金边框的材料及其表面处理？根据国家标准，光伏组件铝合金材料为6063T6的铝合金材料，组成成分：铝；硅（Si）：0.6%；铁：0.35%；镁（Mg）：0.69%；铬、锌、钛各占0.1%。铝合金表面必须经过钝化处理阳极氧化。表面氧化层厚度须大于10m；氧化后的铝合金，硬度和耐磨性得到极大提高，并产生良好的耐蚀性，绝缘性能优良，耐击穿电压高达2000V。48、 接线盒的作用：进行电气连接。49、 组件检测项目（电性能检测、可靠性测试）？电参数测量：在规定的光源光谱、 标准光强以及一定的电池温度条件下测试电池组件的开路电压、短路电流、最大输出功率、光伏特性曲线等；电绝缘性能测试：在1000V直流电压下，绝缘电阻应大于100M（确保在使用过程中，组件边框无漏电现象）；热循环测试：组件在4085之间循环升降温，在极端温度下保持规定时间，检测此过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减等，以确定组件热应变能力；湿热-湿冷测试：使组件处于一定的温度和湿度条件下往复循环测试，检测此过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减等，以确定组件承受高温高湿和低温低湿的能力；机械载荷试验：在组件表面加载载荷，检测此过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减等，以确定组件抗冰雹撞击的能力；老化试验：检测光伏组件抗紫外辐射能力（将样品放在65，约6.5W/m2的紫外线辐照下，测试其电光特性的变化等情况）。50、 方位角、倾斜角确定依据？方位角：方阵的光伏组件平面法线投影与正南方向的夹角。倾斜角：太阳能电池方阵平面与水平地面的夹角；最佳倾斜角与当地地理纬度有关，纬度较高时，相应的倾斜角也大。51、 光伏阵列的典型防雷措施？直击雷：将组件四周铝合金边框与支架连接，所有支架均接地（雷电能量通过铝合金框架写泄入大地）。感应雷：等电位连接；隔离法；安装浪涌保护器。雷电波入侵：接地与安装避雷装置。52、 蓄电池容量的计算？蓄电池容量Bc计算公式为：Bc=AQLNLTo/CCA：安全系数（取1.11.4）； QL：负载日平均耗电量； NL：最长连续阴雨天天数；To：温度修正系数（0以上，取1，-100，取1.1，-10以下，取1.2）；CC：蓄电池放电深度（铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉电池取0.85）。53、 光伏组件串联数、并联数的计算？电池组件串联数目的计算：Ns=UR/Uoc=（Uf+UD+Uc）/UocUR：太阳能方阵输出最小电压； Uoc：光伏组件最佳工作电压； Uf：蓄电池浮充电压；UD：二极管压降（0.7V）； Uc：其它因素引起的压降。电池组件并联数Np的计算：Np=（Beb+NW *QL）/（QP*NW）太阳能日辐射量：Ht； 平均日辐射时数：H= Ht2.778/10000h光伏组件日发电量：Qp =IocHKopCzIoc：太阳能电池最佳工作电流； Kop：斜面修正系数； Cz：修正系数（一般取0.8）若连续阴雨天之间的最短间隔天数为NW，则需考虑在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容量Beb为：Beb=AQLNLA：安全系数（取1.11.4）；