光伏行业基础知识(硅片、电池、组件).ppt

1、光伏产业的基本知识，主要内容，光伏产品的应用介绍光伏产业链的各个环节，光伏产品的应用，什么是光伏？1839年，法国贝克勒尔首次发现，在照明条件下，某些系统的两端都有电压。用导线连接两端后，就有了电流输出，这就是所谓的光伏效应。1954年，贝尔实验室的查平等人开发了一种效率为6的单晶硅太阳能电池，现代硅太阳能电池时代开始了。光伏发电的应用、神舟五号飞船上的太阳能帆板、空间站上的太阳能帆板、太阳能飞机、太阳能汽车、光伏发电的应用、光伏发电供电的通信基站、太阳能电池充电器、光伏发电的应用、太阳能路灯、光伏发电的应用，从2006年和2007年全球光伏市场结构、2006年全球光伏市场结构、2007年全球

2、光伏市场结构的角度，介绍光伏产业链，中国光伏产业链， 产业链各环节介绍，(1)硅片、硅片、硅材料、硅片、多晶硅锭、硅片、单晶硅棒和硅片。 单晶硅主要是125125毫米。多晶硅主要有125125毫米和156156毫米规格。硅片、单晶硅片、硅片、多晶硅片、外观差异与单晶硅片相比，多晶硅片具有明显的多晶特性，其表面有各种晶粒形状，而单晶硅片的表面颜色一致。由于使用硅棒，单晶硅晶片在四个角上具有大的圆形倒角，而多晶硅晶片通常采用小的倒角。硅片，生产方法，硅片直拉法是一种利用旋转籽晶从坩埚中的熔体中提拉单晶的方法，也称为直拉法。目前，国内大多数太阳能电池单晶硅片制造商都采用这种技术。将多晶硅材料置于坩埚

3、中，加热并熔化。温度合适后，通过籽晶浸入、焊接、籽晶引入、肩台设置、肩台车削、等径和精加工步骤完成单晶硅锭的拉制。炉内传热、传质、流体力学、化学反应等过程直接影响单晶的生长和生长单晶的质量。拉晶过程中可以直接控制的参数包括温度场、籽晶的晶向、坩埚和生长单晶的旋转和提拉速度、炉内保护气体的类型、流向、流量和压力等。直拉法，硅晶片，直拉单晶炉及其基本原理图，硅晶片，区熔是熔化一部分铸锭，而熔化的部分称为熔化区。当熔化区从头到尾移动一次时，杂质随着熔化区移动到尾部。该方法可用于多次净化，熔化区可一次性移动，以达到最佳净化效果。但是，由于液固相变温度高，能耗高，多次熔融提纯成本高。区域熔化方法包括水平

4、区域熔化和悬浮区域熔化。前者主要用于锗提纯和锗单晶的生长，而硅单晶的生长主要采用悬浮区熔法。生长过程中不使用坩埚，熔化区悬浮在多晶硅棒和下方生长的单晶之间。当浮动区熔化时，熔化区处于浮动状态，不与任何物质接触，因此不会被污染。此外，由于硅中杂质的偏析效应和蒸发效应，可以获得高纯度的单晶硅。目前，用于航天领域的太阳能电池的硅片主要以这种方式生长。FZ法，硅晶片，区域熔化法生产单晶的示意图，硅晶片，浇铸法将熔化和凝固分开，熔化在衬有石英砂的感应炉中进行，将熔融的硅液体倒入石墨模型中，将石墨模型放置在升降平台上，通过电阻加热，然后以1毫米/分钟的速度下降。其特点是熔融结晶缺点是不同的坩埚用于熔化和结

5、晶，这将导致二次污染。此外，由于坩埚翻转机构和铸锭导向机构，结构相对复杂。铸造、硅晶片、硅锭炉铸造方法示意图、硅晶片、热交换方法和Bryman方法都将熔化和凝固放在同一个坩埚中(避免二次污染)，其中热交换方法是熔化坩埚中的硅材料，然后在坩埚底部引入冷却水或冷气，并在底部进行热交换，形成温度梯度，促进晶体定向生长。下图显示了使用热交换方法的结晶。炉子示意图这种炉子采用顶部和底部加热。在熔化过程中，底部由一个可移动的热开关隔离，在结晶过程中，底部被移走，通过冷却台带走坩埚底部的热量，从而形成温度梯度。热交换法和布里曼法，硅片，热交换法和布里曼法，热交换法结晶炉的炉结构示意图，硅片，布里曼法则是在液

6、态硅仍在加热区时，移动坩埚或加热元件使结晶晶体离开加热区，从而在结晶过程中在液固界面形成相对稳定的温度梯度，有利于晶体生长。其特征在于液相温度梯度dT/dX接近一个常数，生长速度接近一个由工作台向下运动速度和冷却水流量控制的常数，生长速度可调。实际生产中使用的结晶炉大多采用热交换与溴化结合的技术。热交换法和布里曼法，硅片，下图是热交换法和布里曼法结合的结晶炉示意图。在图中，工作台被供给冷却水，一个热开关被放置在上面，坩埚位于热开关上。当硅材料熔化时，在结晶过程中热开关关闭和打开，坩埚底部的热量被工作台中的冷却水带走，形成温度梯度。同时，坩埚工作台缓慢下降，使凝固的硅锭离开加热区，在固液界面保持

7、相对稳定的温度梯度。在此过程中，工作台下降非常平稳，以确保在飞机前部的定向凝固。热交换法和Bryman法(坩埚移动)相结合的示意图，硅片，热交换法和Bryman法(坩埚移动)相结合的示意图，下图显示了热交换法和Bryman法相结合的另一种炉型。这种结晶炉加热时，底部的保温框和保温板紧密结合，确保热量不外泄。当结晶开始时，坩埚不移动，石墨加热元件和保温框架缓慢向上移动。坩埚底部的热量通过保温框架和隔热板之间的间隙散失，形成温度梯度。热交换法和Bryman法(热源和保温框移动)结合的示意图，硅片，HEM Bridgeman法示意图(热源和保温框移动)，硅片，该方法的特点是不使用坩埚，硅料通过加料装

8、置进入加热区，硅料通过感应加热熔化，当硅液下移离开加热区时结晶，因此通过连续加料和连续下移结晶硅锭可以实现连续生长。然而，通过这种方法生产的硅锭具有小的晶粒尺寸和横截面，因此其容量不大。电磁铸锭法、硅片法，一般来说，单晶和多晶硅铸锭的生长方法各有优势，单晶的转化效率高，但生产能力低，能耗大；多晶转化效率相对较低，但由于能耗低、产能大，适合大规模生产。单晶和定向凝固生长的FZ法和直拉法的比较单晶和多晶硅锭的生长方法的比较，硅晶片的生长方法的比较，单晶和多晶硅锭，硅晶片，多晶硅晶片加工工艺，硅晶片，用于硅晶片生产的相关设备，硅晶片，晶锭破碎，硅晶片，硅晶片切割，硅晶片，1。型号(P型和N型，P型多

9、晶硅掺硼，N型多晶硅掺磷)2、电阻率3、少数载流子寿命4、硅片边长5、对角线长度6、倒角7、厚度8、总厚度变化、硅片、周期表中的第三或第五族元素，如硼(B)、磷(P)等。电离能低，这对电导率有很大影响。作为掺杂剂，磷型掺杂硼(受体)，如铁，锌，锰，铬等。它们具有高电离能，起到复合中心的作用，破坏PN结特性，降低少数载流子寿命，降低碳、氧、氮等的转换效率。形成化合物、晶体缺陷、性能不均匀、硅片脆性、硅片中的杂质行为、硅片和杂质元素浓度对电池转换效率的影响，产业链各环节介绍，(2)电池、电池、单晶硅太阳能电池。多晶硅太阳能电池和单晶硅太阳能电池的最大区别在于硅片，它是许多硅颗粒的集合。在晶体硅太阳

10、能电池中，正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴，并将电流输出到外部；防反射膜的作用是降低入射太阳光的反射率；pn结的功能是将光激发的自由电子传输到n型硅，将自由空穴传输到p型硅。晶体硅太阳能电池结构、电池、单晶硅晶体结构。单晶硅体内的每个硅原子都与四个硅原子相邻。未掺杂的硅被称为本征硅。掺杂磷原子和硼原子，磷杂质原子最外层的电子数比硅原子多一个。p杂质原子的多余电子很容易脱离原子核，成为自由运动的电子。掺杂磷杂质的硅半导体主要依靠电子传导，称为氮型硅，磷杂质称为施主杂质。硼杂质原子最外层的电子数比硅原子少一个，相当于硼杂质原子最外层多一个空穴。在常温下，硼杂质原子的额外空穴很容易

11、脱离原子核。掺硼硅半导体主要依靠空穴传导，称为P型硅，硼杂质称为受体杂质。氮型硅中有许多电子，磷型硅中有许多空穴。当N型硅和P型硅结合时，N型硅中的一些电子扩散到P型硅中，P型硅中的一些空穴扩散到N型硅中，这使得N型硅在结附近留下带正电的离子，而P型硅在结附近留下带负电的离子。这两种离子的结合处附近会产生一个电场，称为内置电场。电场的方向是从氮型硅到磷型硅。n型硅和p型硅结附近的区域称为pn结。pn结、电池、光伏效应、电池，在太阳光的照射下，硅片中的自由电子和自由空穴被激发。自由电子和空穴扩散到pn结附近，在内置电场的作用下，电子漂移到N型硅中，空穴漂移到P型硅中。电子带负电荷，空穴带正电荷。

12、漂移到氮型硅中的电子使氮型硅带有多余的负电荷，对外显示出电负性。漂移到磷型硅中的空穴使磷型硅携带额外的正电荷，向外显示正电荷。N型硅和P型硅之间存在一定的电位差，这种电位差称为光生电压或光生电动势。当太阳照射在太阳能电池的表面上时，由于光伏效应，在太阳能电池的前电极和后电极之间产生光伏电压，并且金属线连接到负载，例如电灯和电器，以向这些负载提供电流。太阳能电池的工作原理，电池和晶体硅的生产工艺晶体化学表面处理(清洗和制绒)，电池，电池，清洗目的：去除硅片表面的机械损伤层；清除表面的油污和金属杂质；凹凸不平的纹理表面可以减少太阳光的反射。晶体的化学表面处理(清洗和织构化)，单晶硅片的清洗采用碱液

13、腐蚀技术，碱液与硅反应生成水溶性化合物，同时表面形成“金字塔”形织构结构。采用酸蚀技术清洗多晶硅晶片，酸与硅反应生成水溶性化合物，同时形成的纹理为不规则的半球形或蚯蚓状“凹陷”。晶体化学表面处理(清洁和纹理化)、电池，由于绒面革结构的存在，入射光在第一次被绒面革反射后，反射光不直接入射到空气中，而是遇到相邻的绒面革，然后在被相邻的绒面革第二次甚至第三次反射后入射到空气中，从而使入射光得到多次利用，从而降低了反射率。表面无织构结构的硅片的反射率大于30%，而有织构结构的硅片的反射率降低到12%左右。晶体化学表面处理(清洁和纹理化)、电池、清洁设备、电池、磷扩散、电池、电池，将P型硅晶片放入应时容

14、器中，同时将含磷气体引入应时容器中，并将应时容器加热至一定温度。此时，供体杂质磷可以从化合物中分解，并且容器充满含磷蒸汽，被许多含磷分子包围。磷化合物分子附着在硅片上产生磷原子。由于硅晶片的原子之间存在间隙，磷原子从各个侧面进入硅晶片的表层，并通过硅原子之间的间隙渗透和扩散到硅晶片中。如果扩散的磷原子浓度高于原磷型硅片的受主杂质浓度，靠近磷型硅片表面的薄层将转变为氮型。在n型硅和p型硅的结处形成pn结。磷扩散，电池，磷扩散目的：制备太阳能电池的核心pn结；硅片中的部分金属杂质被吸收。磷扩散法，电池，磷扩散法三氯氧磷(POCl3)液体源扩散喷涂磷酸水溶液，接着是链扩散丝网印刷磷浆，接着是链扩散法

15、第一种方法目前在工业上广泛使用。该方法具有生产效率高、pn结均匀平整、扩散层表面好等优点，非常适合制作大面积太阳能电池。磷扩散、管式扩散炉、磷扩散、电池、扩散硅片除了表面有氮型硅薄层外，背面和周边还有氮型硅薄层，而晶体硅太阳能电池实际上只需要表面有氮型硅，因此有必要去除背面和周边的氮型硅薄层。背面及周边蚀刻、电池、电池、背面及周边蚀刻目的：去除硅片背面及周边的pn结；表面的磷硅酸盐玻璃被去除。磷硅酸盐玻璃是扩散过程中的反应产物，是一层含磷原子的二氧化硅。背面及周边蚀刻方法：酸蚀刻(湿法蚀刻)、等离子蚀刻(干法蚀刻)、背面及周边蚀刻、湿法蚀刻设备、背面及周边蚀刻、电池、等离子化学气相沉积氮化硅(

16、SiN)镀膜、电池、电池、等离子化学气相沉积SiN薄膜镀膜目的：SiN薄膜作为抗反射薄膜可以减少入射光的反射；在SiN薄膜的沉积过程中，反应产物的氢原子进入SiN薄膜和硅片，起到钝化缺陷的作用。PEVD氮化硅(SiN)膜，太阳能电池表面深蓝色SiN膜，PEVD氮化硅(SiN)膜，电池，电池，SiN膜的物理化学性质：结构致密，硬度高，介电强度高，耐高湿，对常见的酸和碱有很好的耐受性，除了氟化氢和热H3PO4，PEVD氮化硅(SiN)膜，电池，SiN薄膜的优点：优异的表面钝化效果，高效的光学抗反射性能(厚度和折射率匹配)，低温工艺(有效降低成本)， 含氢SiNx:H可以为mc-Si提供体钝化，PE

17、CVD涂有氮化硅(SiN)薄膜，入射光在SiN薄膜表面反射一次，在SiN薄膜与硅片的界面处反射两次。 通过适当选择SiN薄膜的厚度和折射率，可以抵消一次反射光和二次反射光。沉积SiN减反射膜后，硅片表面入射光的平均反射率可以进一步降低到5%左右。PEVD氮化硅(SiN)镀膜，电池，电池，PEVD:“等离子体增强化学气相沉积”，是一种化学气相沉积镀膜技术；等离子体化学气相沉积通过微波或射频使含有薄膜原子的气体电离，并局部形成等离子体，该等离子体具有很强的化学活性，易于反应，并在衬底上沉积所需的薄膜。等离子体含有大量的高能电子，可以提供化学气相沉积过程所需的活化能，大大降低薄膜沉积所需的温度。等离子体化学气相沉积氮化硅(SiN)薄膜，电池，等离子体化学气相沉积的优点：节能降耗；提高生产能力；