太阳能电池片生产工艺流程PPT课件

多晶电池生产工艺流程 1 目录 一 太阳电池简介二 太阳电池生产工艺 2 一 太阳电池简介 1 太阳电池简介太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件 太阳能电池 又叫光生伏打电池 它是以半导体材料为基础的一种具有能量转换功能的半导体器件 是太阳能光伏发电的最核心的器件 3 一 太阳电池简介 2 太阳电池分类 4 一 太阳电池简介 晶体硅电池 单晶硅 5 一 太阳电池简介 晶体硅电池 多晶硅电池 6 一 太阳电池简介 3 硅太阳能电池工作原理 一 硅的掺杂半导体硅原子外层有4个电子 按固定轨道绕原子核转动 当受到外来能量作用时 这些电子会脱离轨道成为自由电子 并在原来位置形成一个 空穴 如果硅中掺入硼 镓等元素 由于这些元素可捕获电子 就形成空穴半导体 用P表示 如果掺入可以释放电子的磷 砷元素 就形成电子型半导体 用N表示 7 一 太阳电池简介 3 硅太阳能电池工作原理 二 P N结P型半导体和N型半导体结合 交界面会形成一个P N结 形成P N结内电场 阻碍着电子和空穴的移动 8 一 太阳电池简介 首先是P N结附近的电子和空穴发生扩散运动 N型区域的电子向P型区域扩散 相对于P型区域的空穴向N型区域扩散 9 一 太阳电池简介 在界面层附近 由于电子和空穴的迁移 就会使N区域呈现正电性 而P区域呈现负电性 于是形成一个由N区域指向P区域的内电场 10 一 太阳电池简介 3 硅太阳能电池工作原理 三 光生伏特效应太阳光照在半导体P N结界面层上 会激发出新的空穴 电子对 在P N结电场的作用下 在P N结内部空穴由N区流向P区 电子由P区流向N区 接通电路后就形成电流 我们把这种效应叫做 光生伏特效应 也就是太阳能电池的工作原理 因此 太阳电池又称为 光伏电池 11 二 太阳电池生产工艺 太阳电池生产工艺流程 12 二 太阳电池生产工艺 工序一 硅片清洗制绒 目的 HNO3对硅表面氧化 打破了硅表面的Si2H键 使Si氧化为SiO2 然后HF溶解SiO2 并生成络合物H2SiF6 从而导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀 形成的半球状的绒面 有利于减少光反射 增强光吸收 原理 利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性 对硅进行氧化和络合剥离 导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀 从而形成类似 凹陷坑 状的绒面 Si HNO3 SiO2 NOx H2OSiO2 6HF H2SiF6 2H2O 13 二 太阳电池生产工艺 14 二 太阳电池生产工艺 工序二 扩散 制结 硅片的单 双面液态源磷扩散 制作N型发射极区 以形成光电转换的基本结构 PN结 POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管 在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换 并扩散进入硅片表面 激活形成N型掺杂 与P型衬底形成PN结 主要的化学反应式如下 POCl3 O2 P2O5 Cl2 P2O5 Si SiO2 P 15 二 太阳电池生产工艺 16 二 太阳电池生产工艺 17 二 太阳电池生产工艺 工序三 等离子刻边 去除扩散后硅片周边形成的短路环 18 二 太阳电池生产工艺 19 二 太阳电池生产工艺 工序四 去除磷硅玻璃 去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃 磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层 20 二 太阳电池生产工艺 21 二 太阳电池生产工艺 工序五 PECVD 目的 渡减反射膜 钝化 PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备 PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition 制作减少硅片表面反射的SiN薄膜 80nm 反应气体为SIH4和NH3 22 二 太阳电池生产工艺 23 二 太阳电池生产工艺 工序六 丝网印刷 用丝网印刷的方法 完成背场 背电极 正栅线电极的制作 以便引出产生的光生电流 工艺原理 给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆 通过烧结后形成欧姆接触 使电流有效输出 正面电极用Ag金属浆料 通常印成栅线状 在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率 背面通常用Al金属浆料印满整个背面 一是为了克服由于电池串联而引起的电阻 二是减少背面的复合 24 背电极印刷及烘干 银浆或铝浆 背电场印刷及烘干 铝浆 正面电极印刷 银浆 二 太阳电池生产工艺 25 二 太阳电池生产工艺 26 二 太阳电池生产工艺 工序七 烘干和烧结 目的及工作原理 烘干金属浆料 并将其中的添加料挥发 前3个区 在背面形成铝硅合金和银铝合金 以制作良好的背接触 中间3个区 铝硅合金过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程 需加热到铝硅共熔点 577 以上 经过合金化后 随着温度的下降 液相中的硅将重新凝固出来 形成含有少量铝的结晶层 它补偿了N层中的施主杂质 从而得到以铝为受主杂质的P层 达到了消除背结的目的 在正面形成银硅合金 形成良好的接触和遮光率 Ag浆料中的玻璃添加料在高温 700度 下烧穿SiN膜 使得Ag金属接触硅片表面 在银硅共熔点 760度 以上进行合金化 27 二 太阳电池生产工艺 28 分类检测 工作原理 本系统通过模拟AM AirMass 1 51000W m2太阳光脉冲照射PV电池表面产生光电流 光电流流过可编程模拟负载 在负载两端产生电压 负载装置将采样到的电流 电压传送给SCLoad计算 得到IV曲线及其它指标 并根据实际光强和温度对它们进行修正 SCLoad根据测试结果 按照给定的分类规则分类 将分类结果传送给分检系统 分检系统将已分类的电池放到相应的电池盒里 太阳电池的电性能参数 Isc 短路电流 Uoc 开路电压 Impp 最大电流 Umpp 最大电压 Pmpp 最大功率 Rs 串联电阻