柔性薄膜太阳能电池的制备.ppt

薄膜太阳能电池 姓名 日期 2011 05 13 longsun 薄膜太阳能电池的种类 longsun 柔性太阳能电池的种类 1 非晶硅薄膜太阳能电池2 CIGS薄膜太阳能电池3 CdTe薄膜太阳能电池4 染料敏化薄膜太阳能电池5 有机薄膜太阳能电池 longsun 非晶硅薄膜太阳能电池 longsun 1 非晶硅太阳能电池的结构 柔性衬底 Flexiblesubstrate 多结结构 longsun 2 电池发电主体的制备背电极的制备 此膜层主要采用直流磁控溅射的工艺进行制备 使用磁控溅射设备 GLASSorPI 背电极 Ag主要形成良好的欧姆接触 用来收集电流 作为电池的电极使用 longsun 接触层的制备 AZO 此膜层主要采用直流脉冲磁控溅射的工艺进行制备 使用磁控溅射设备 GLASSorPI 接触层AZO 1 可以将金属层和吸收层隔开 避免金属扩散到吸收层中 影响电池的性能2 起到背反射作用 将吸收层未吸收的光发射回吸收层 进行再次吸收过程 longsun 吸收层的制备 非晶硅 此膜层是通过RF PECVD来完成的 使用RF PECVD设备 GLASSorPI Thetop 顶电池用1 8eV带隙的非晶硅a Si 吸收蓝光 Themiddle 中间电池用1 6eV带隙的硅锗合金a SiGe 吸收绿光 Ge的含量为10 15 Bottom 底电池用1 4eV带隙的硅锗合金a SiGe 为40 50 吸收红光和红外光 Ge的含量较高 longsun 吸收层设备示意图 longsun Unisolar的镀膜装置 longsun 窗口层 ITO 此膜层是通过直流脉冲溅射来完成的 使用磁控溅射设备来制备 GLASSorPI 导电减反层ITO涂层 有助于收集光电流 longsun 栅线的制作 采用丝网印刷的办法制作栅线 使用丝网印刷机来完成 GLASSorPI 收集电流用的金属栅线 栅线 longsun 电池片的切割以及连接 需要用到的设备有 激光划线机 非晶硅切割机 金属银切割机 TCO ITO切割机 以及激光焊接或超声键合 longsun longsun 电池片的分装 电池片切割机 将整块电池切成所需要的尺寸电池片之间的链接 超声焊接机层封 将做好的电池衬底 帆布料 经卷压封装机与Tedlar层压封装安装接线头或接线盒 接线盒主要是用来连出导线的 盒内有装反向二极管 防止太阳能电池片串与串之间电流的 再一个也要和太阳能电池相搭配 既美观又实用 接线方便 longsun PI柔性衬底所用的设备 longsun CIGS柔性薄膜太阳能电池 longsun 1 CIGS的电池结构 longsun 2 电池结构主体的制备 背电极Mo的制备 MO 形成良好的欧姆接触 收集电流 作为电池的电极 且与CIGS的晶格匹配较好 热膨胀系数与CIGS相近 此膜通过直流溅射来完成 longsun 吸收层CIGS的制备 CIGS 是用来俘获光子 将能量转化为电能的吸收层 此膜通过共蒸发来完成 longsun CIGS的晶胞图 CuInSe 金刚石结构 闪锌矿结构 黄铜矿结构 longsun 共蒸发工艺的方法 一步法 一步法是在基板温度为450 550 时 全部元素同时蒸发 在薄膜沉积过程中 需要调整各元素的蒸发速率 在薄膜沉积后期 要提高In的沉积量 以保证薄膜表面富In 整个过程一步完成 由于涉及的工艺参数调整比较复杂 整个制备过程比较难以控制 longsun 共蒸发工艺的方法 二步法 第一步是在衬底温度350 时 沉积第一层富铜 Cu In 1 的CIS薄膜 该薄膜为低电阻p型半导体 占整层厚度的50 0 66 7 第二层是在高的衬底温度450 对于沉积CIGS薄膜 衬底温度为550 下沉积贫铜的CIS薄膜 该薄膜为中等偏高电阻的n型半导体 通过两层间扩散 形成梯度p型半导体 longsun 共蒸发工艺的方法 三步法 第一步 基底温度较低的情况下 400 蒸发In Ga Se形成一层In Ga Se预置层 其中控制原子比例In Ga 0 7 0 3 In Ga Se 2 3 第二步 升高基底温度到570 蒸发Cu Se 其目的是为了借助低熔点的Cu2 xSe在高温下具有液相般的特性来促进晶粒生长 得到大尺寸且致密的膜层 这两层复合可转化为稍微富铜的CIGS 第三步 保持第二步的基底温度 蒸发In Ga Se 使多余的Cu2 xSe转化成等化学计量比的CIGS 继续蒸发少量的In Ga Se 可得到稍微贫铜的CIGSp型黄铜矿结构 并控制Cu In Ga的比例在0 88 0 92这个狭小的范围内 样品随后在蒸发Se的同时冷却到400 关闭Se再冷却到室温 longsun CIGS的其它制备方法 反应溅射 反应溅射 reactivesputtering 是在Ar H2Se气氛下溅射Cu In等混合溅射 混合溅射 hybridsputtering 即溅射与蒸发混合 是在蒸发Se 或In 源的同时溅射Cu 或In 等 longsun CIGS的其它制备方法 硒化硒化工艺一般分为两步 第一步是在基板温度低于200 下将Cu In或者Cu In Ga等预制层沉积在基板上 第二步是在H2Se H2S Ar或Se S气氛中对前驱体进行热处理 常见的有 溅射后硒化丝网印刷后硒化化学水浴后硒化 longsun 缓冲层CdS的制备 CdS 称之为缓冲层 是因为CIGS能带在1 0到1 4ev之间 而ZnO和AZO达到了3 3ev 而CdS为2 4ev用作过渡层 而且CdS与CIGS的晶格失配比较低 在溅射淀积ZnO的时候可以起到保护CIGS的作用 此膜通过化学水浴来制备 longsun 窗口层AZO和ZnO的制备 ZnO和AZO是电池的窗口层 ZnO是用来增加电池的开路电压的 AZO是透明度导电膜 收集光电流 此膜通过化学水浴来制备 longsun 增透膜MgF2的制备以及栅电极的制备 MgF2薄膜是用来增加光的入射 MgF2薄膜通过蒸发或溅射镀膜来实现 栅电极用来收集电流 电极热蒸发电极 longsun 电池的整个生产流程 longsun 电池片的封装 和非晶硅薄膜电池片的封装类似 longsun CdTe薄膜太阳能电池 longsun 碲化镉 CdTe 太阳能电池的结构 形成欧姆接触 收集光生电流 longsun TCO的制备 1 SnO2 常压下雾化制备 2 ITO ITO靶材溅射或反映磁控溅射 3 CdSnO4 Cd的氧化物与Sn共溅射4 ZnO AL 大于550 会丧失掺杂性 longsun CdS的制备 1 真空淀积 升华 凝结2 电沉积3 丝网印刷 longsun CdTe的制备 1 真空淀积 升华 凝结2 电沉积3 化学雾化4 丝网印刷 longsun 背电极的制备 由于CdTe为宽带隙低掺杂P型半导体 形成电极接触不容易 直接淀积金属膜形成的背电极效果不好 不稳定 需要采用以下手段来完成 1 形成积累层 采用适合的方法刻蚀CdTe 产生富Te的表面2 淀积一种P型的窄带隙的具有化学惰性的半导体或者半金属 过渡层 3 淀积金属膜作为低电阻电流收集 longsun 染料敏化薄膜太阳能电池 longsun 染料敏化电池的基本结构 dye sensitizedsolarcell 光电转换机理 1 太阳光 h 照射到电池上 基态染料分子 S 吸收太阳光能量被激发 染料分子中的电子受激跃迁到激发态 S 2 激发态的电子快速注入到TiO2导带中 3 电子在TiO2膜中迅速传输 在导电基片上富集 通过外电路流向对电极 4 处于氧化态的染料分子 S 与电解质溶液中的电子供体 I 发生氧化还原反应而回到基态 染料分子得以再生 5 在对电极附近 电解质溶液得到电子而还原 longsun 有机薄膜太阳能电池 longsun 有机太阳能电池的结构 体相异质结型 longsun 有机膜层的制备 分子膜层的制备如果有机层为小分子 可以使用 1 真空蒸发的工艺将其蒸发到基底上2 有机气相淀积 OVPD 高温气流携带分子凝聚到低温衬底上 longsun 有机太阳能电池的原理 光电转化的实质有机异质结型太阳能电池中光电转化的实质 就是给体分子 D 在光激发下被受体分子 A 氧化 整个光电转化过程可分为三步 1 给体分子吸收光子能量 2 通过扩散把能量传递到异质结界而上的给体分子上 3 界面上高能量的给体分子把电子转移给受体分子 完成氧化还原反应 longsun 有机膜层的制备 聚合物薄膜的制备如果有机层为聚合物 可以使用 1 手术刀或线刀2 丝网印刷3 喷墨印刷 longsun www longsun asia Thankyouforyourattention longsun Dr3uhd3uhd3u 断喉弩好多年课代表卡不都快递吧4坤角儿4进而34就可4蛕 D脙 軟媁 vo滂焜 蔣 鳄N P 觞 F 瀢 鷲2SXWJ 扱 E锴 咼 w