【《太阳能电池的工作原理和制备工艺分析》2600字】

太阳能电池的工作原理和制备工艺分析1.1太阳能电池的工作原理晶体硅太阳能电池工作的基本原理是：用P-N结在光照的情况下，发生光生伏特效应来产生电流。当有光照射P-N结时，就会产生电子-空穴，在半导体中生成载流子没有到达空电荷区，受电场内部影响电子进去n区，空穴进入p区，使n区负4载过多电子，p区也有过多穴REF_Ref28242\r\h[6]。使他们在p-n结行程与原方向相反的光电场。光电场可以消除电场外，还可以使p带正电，n带负电，行程电动势，这就是光生伏特效应。太阳能电池板是太阳能发电系统的重点，也是太阳能发电中最高的部分，p-n结两端建立起稳定的电势差，产生光生电压，n区到p区的电子浓度增加，会引起米能激发分裂，行成回路产生电流REF_Ref29078\r\h[10]。1.2丝网印刷工艺介绍太阳能电池制备流程有：制绒工序、扩散工序、刻蚀工序、PE工序、丝网印刷工序、测试分选工序、包装工序。丝网印刷工艺中，分为两个过程，一个是电极电场的印刷，另一个是烧结，电极印刷工艺是将浆料用特有规格的网版在印刷机上印刷到硅片上行成电极和电场REF_Ref29176\r\h[11]，制作一个带有特定图案的网版是关键，再将硅片放在带有模板的网版下，在机器上通过前刮刀将浆料印刷在硅片上，因刷成模板的图案，没有图案的浆料被堵，有图案的穿过小孔印刷硅片，因此得到了印刷好的图案，然后进行烘干，就可以进行下一步；电场印刷原理同上。在丝网印刷过程中，一共要有3个印刷步骤：背电极印刷、背电场印刷、正电极印刷；这3个步骤直接都要进行烘干。在印刷之前要确定网版的设计和浆料的选择。图1.1丝网印刷工艺；图1.2丝网印刷工艺流程。图1.1丝网印刷工艺图1.2丝网印刷工艺流程1.1.1电极浆料的介绍丝网印刷是给做电极的，所以选用导电性好的材料，金的导电性虽好，但价格高，工厂是追求效益利益，一般选用比金导电性弱一点的银，所以产线中的浆料以银为主料，由金属粉加添加物组成。第一道电极和第三道电极主要是采用金属银粉，主要是电极要为了传输电流，添加物就是为了他们服务的，第二道电场主要是为传播所以使用的是铝金属，原因是因为第二道覆盖面积广，如果用银会有高额的成本，也会与背电极造成重复，所以采用导电性能好还有价格廉价的铝作为第二道的浆料。添加物主要是为了让金属和硅片之间联系到一起，让两者有良好的的关系接触，在烘干温度中让金属可以很好的和硅片结合，也为了可以迅速烘干，还有就是为了保护硅电池片，一种最重要的是玻璃料，还有其他少量的添加都是为了提高太阳能电池片的转化效率。还有少量的树脂，是为了使硅片保持流畅，干燥，不容易产生沉淀，保持良好的清晰度，可以清楚的区别栅线，不易分散。所有浆料在使用前都有不一样的搅拌方法，第一道背电极的制作中一般需要的银浆料少，一次放入200g-300g然后有机器上的刮刀对其进行搅拌，不易放太多容易浪费，也不易放太少，容易干刮会导致机器还有原材料的损坏；第二道是背电场的印刷，需要大量的铝浆，为此有一个专门搅拌的机器来提供大量的搅拌，机器最大可以倒入10kg，最少1kg的时候提醒，转速为35r/s，每20s出一次浆料，才可以提供浆料的量。第三道正银的浆料是太阳能正极专用银浆，银浆的好处是电阻低，导电性好，在使用前要找专业的的人员进行配方，然后再在专用的搅拌机充分的搅拌，这样才可以使用，正极的印刷需要将浆料涂到刮刀上，每次只需取100g左右就好，多了会影响栅线宽度和高度，影响电池的转化效率。1.1.2网版的设计目前，在厂里丝网印刷中的网版，厂里使用的网版一般是两种，不锈钢和尼龙丝网不同材质的印刷网版，两者的不同在于，不锈钢的网版强度更加高，耐磨性和腐蚀性更加占优，而尼龙的网版在尺寸的稳性中更上一层楼，印刷中受力更加的均匀，两种比较更加选择是选不锈钢材质的网版作为模板。不锈钢的丝网更加的细丝，耐磨性好，强度高，稳定性好，最重要的是尺寸稳定，还有较强的抗压力。绷网的时候，要时刻关注丝网张力的大小和均匀，绝对不可以在丝网存储和使用时，因为张力大而导致丝网破裂（安装需要经验丰富的师父），也会影响丝网的精细，如果丝网的张力过大，时间长了之后，可能会使丝网丧失弹性，如果丝网表面张力过小，就可能出现卷网，这样都会造成资源浪费。据调查，丝网目数不同，会出现不同的视觉效果，如图图1.3丝网张力感官评分图如图1.3所示，丝网板的张力约为26-30N。在丝网印刷工艺中涉及了背电极，背电场和正电极的网版。他们的的寿命有厂家来决定，背电极的丝网印刷网版寿命为18万次，背电场的丝网印刷网版寿命为15万次，正电极丝网印刷网版的寿命为10万次。再无网版破损和印刷质量问题异常的情况下，在寿命范围内均可正常使用，一旦超出寿命范围将会对印刷质量造成不可逆的影响，所以必须在快到使用寿命的时候由工艺人员及时换新，防止网版故障带来的损失。刮刀的使用也会对网版造成影响。印刷时，首先网版的刮刀需要放到初始位置，不能向下也不能向上，都会减小和增大，这就是指印刷是刮刀给的压力大小，网版的受力，会影响网版的变形程度。初始位置对网版没有压力，前刮刀开始运动，离初始位置越远网版所受的压力越大，印在硅片上的宽度和高度越小，前刮刀压力减小，印刷的宽度越宽。刮刀速度小，时间长会大量积攒浆料，会导致印刷的后，影响湿重，影响质量；如果刮刀速度大，浆料来不及供应就会导致印刷的浆料薄，速度过快的话会导致网版的变形，导致印刷的质量降低；刮刀速度过慢，导致浆料渗透网版，腐蚀网版，严重造成浪费。所以前刮刀角度一般定在50-75°左右。速度一般设置在200次/分，遇到延期也可以适当降低。1.1.3电极印刷工艺介绍电极印刷工艺就是通过全自动印刷机将浆料印刷在硅片上，印刷正负电极和电场都是相同的机器，只不过是模板有些许不同；电极的印刷是给太阳能电池片印刷正负电极，第一道背电极印刷目的是使硅片组件是有良好的的欧姆接触特性，以及持久的的附着性；第二道的背电场印刷目的收集载流电子REF_Ref17335\r\h[7]；第三道印刷的栅线目的是为了更好的收集电流。其中背电场中浆料搅拌时间，背电场的湿重都是改变电学性能的关键，正电极中栅线的宽度，高度直接会影响电池片收集电流的能力，前刮刀的压力和印刷速度都是影响栅线的质量。重点都会在第三章进行详细研究。如图1.4电极印刷示意图。图1.4电极印刷示意图1.1.4烧结工艺介绍烧结工艺作为太阳能电池的最后一步，烧结和丝网的关系密不可分，烧结的好坏直接决定了之前的所有