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1、光伏组件电池工艺,一、光伏行业发展背景,光伏行业发展背景,1. 能源利用,随着传统能源如煤、石油和天然气等的逐步衰竭，全球能源危机日益严重。太阳能作为清洁、安全、取之不尽的可再生能源，在今天和未来的世界能源领域中起着越来越重要的作用。,光伏行业发展背景,2. 清洁能源,光伏行业发展背景,3. 便利供电 目前，国家电网尚不能覆盖到边远偏僻的地区，可以在这些地方建立光伏发电站，解决周边居民用电问题。,太阳能：解决世界能源危机的最佳出路 太阳能：建设美好地球家园的最佳选择 光伏行业：前景最值得期待的行业,4.光伏行业的定位,光伏行业发展背景,二、光伏行业发展状况,光伏行业发展状况,1. 晶体硅太阳能
2、电池技术发展,1941年，美国工程师RussellOhl发现硅凝固时由于杂质分凝效应会形成自然的pn结，这种结构会产生很好的光电响应，利用这个发现制作了第一块硅太阳电池。 1954年贝尔实验室的三位研究员Gerald L.Pearson, Daryl M. Chapin 和Calvin S. Fuller制作出了最早的现代结构的晶体硅太阳能电池。,第一阶段：起步阶段,光伏行业发展状况,第二阶段：飞速发展阶段,1973年的石油危机，让世界各国察觉到能源开发的重要性。各国开始积极地发展清洁、可再生太阳能源的应用科技，期望由增加太阳能源的利用来减低对化石能源的依赖性。这一时期，一系列新技术被引入太阳
3、能电池制造工艺，代表技术有背电场电池（BSF）技术、“浅结”结构、绒面技术、密栅金属化等，电池效率提高到17%，电池成本也大幅度下降，硅太阳电池开始在地面运用。,光伏行业发展状况,第三阶段：持续发展阶段,1985年后是电池发展的第三阶段，光伏科学家探索了各种各样的电池新技术、金属化材料和结构来改进电池性能提高其光电转换效率。表面与体钝化技术、Al/P吸杂技术、选择性发射区技术、双层减反射膜技术等。,光伏行业发展状况,目前，光伏技术仍在不断的发展。硅片厚度持 续降低，光伏行业的生产规模不断扩大，生产 成本不断降低。这些，都有利于未来光伏产品 的进一步普及。,2. 现今光伏行业发展格局,光伏行业发
4、展状况,主要产品： 太阳能电池 太阳能组件,1.2，概述体硅电池产业产业链,体硅电池一般制造工艺流程,太阳能电池工艺流程,一次清洗,清洗设备,去除硅片表面的机械损伤层。 对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面）处理,增加光在太阳电池片表面的折射次数,利于太阳电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。 清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质,一次清洗的目的,单晶硅清洗后的表面形貌,绒面结构可降低反射率,平坦的硅表面,通常反射率为30%,反射率可降至12%,插片,一次清洗机,甩干机,扩散,传递窗,清洗工艺操作流程,测试,货架,扩散,扩散的目的：在p型晶体硅上进行N型扩散，形成PN结
5、，它是半导体器件工作的“心脏”； 扩散方法：POCl3液体扩散源。,扩散的目的,P型衬底,扩散间操作流程,刻蚀,传递窗,测试,净化存储柜,传递窗,装/卸片,装/卸片,TCA,工作台,等离子周边刻蚀,去除硅片周边的n层，防止短路。 工艺方法有等离子刻蚀和激光划边 我们采用等离子刻蚀机把周边n层刻蚀掉。,周边刻蚀的目的,等离子刻蚀过程,P型,N型,插片,二次清洗机,甩干机,传递窗,测试,货架,传递窗,去边,去边,夹片、测试,二次清洗机,石英管清洗机,刻蚀工艺操作流程,刻蚀工位,镀膜间,二次清洗（去磷硅玻璃）,扩散工艺会在在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃（PSG）。它会阻止光吸
6、收，同时又是绝缘的。工艺上采用HF酸腐蚀，所以也称为去PSG。,二次清洗（去磷硅玻璃）的目的,插片,二次清洗机,甩干机,传递窗,测试,货架,传递窗,去边,去边,夹片、测试,二次清洗机,石英管清洗机,二次清洗工位,镀膜间,二次清洗操作流程,PECVD镀减反射膜,设备结构示意图,减反射原理,一次反射R1,SiN,N-Si,n0,n1,ns,二次反射R2,目的： 通过调整薄膜厚度及折射率，使得两次反射产生相消干涉，即光程差为1/2波长，薄膜的厚度应该是1/4波长的光程。,装片,传递窗,测试,净化存储柜,传递窗,减反射工艺操作流程,载板柜,卸片,印刷,PECVD,印刷烧结,印刷烧结的目的,金属接触，收
7、集载流子。 背面场，经烧结后形成的铝硅合金，提高转换效率。 采用丝网印刷技术。,印刷烧结工艺流程,工作台,印刷,烘干,印刷,烘干,印刷,烘干,工作台,工作台,烧结,测试分选,传递窗,工作台,测试台,印刷烧结后的电池片,测试分选,成品测试 根据功率进行分档，可同时测量以下电参数： 功率、短路电流、开路电压、最佳工作电流、最佳工作电压、填充因子、串联电阻、并联电阻。,测试分选的目的,工作台,印刷,烘干,印刷,烘干,印刷,烘干,工作台,工作台,烧结,测试分选,传递窗,工作台,测试台,测试分选操作流程,总结-体硅电池的一般工艺流程,地面用太阳电池组件封装制造工艺,太阳电池组件的应用,为什么进行封装？,
8、防止太阳电池破损；,防止太阳电池被腐蚀失效；,满足负载要求，串联或并联成一个能够独立作为电源使用的最小单元。,太阳电池需要进行封装,太阳电池易破碎,晶体硅呈脆性 硅太阳电池面积大 硅太阳电池厚度小,太阳电池极易 破碎！,太阳电池需要进行封装,太阳电池的自然抗性差,太阳电池长期暴露在空气中会出现效率的衰减 太阳电池对紫外线的抵抗能力较差 太阳电池不能抵御冰雹等外力引起的过度机械应力所造成的破坏 太阳电池表面的金属化层容易受到腐蚀 太阳电池表面堆积灰尘后难以清除,太阳电池需要进行封装,太阳电池单件功率,一般太阳电池输出功率如下：,103103（mm2）,125125（mm2）,150150（mm2
9、）,1.43W,2.11W,3.04W,13.5%,13.5%,13.5%,Pmp,规格,太阳电池需要进行封装,由于单件太阳电池输出功率难以满足常规用电需求，需要将它们串联或者并联后接入用电器进行供电。,太阳电池封装的历史,第一代室温硫化硅橡胶封装 第二代聚乙烯醇缩丁醛（PVB）封装 第三代乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）封装,太阳电池封装史,聚乙烯醇缩丁醛（PVB）封装,封装结构如图,太阳电池封装史,封装工艺流程,乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）封装,封装工艺,太阳电池的焊接,封装工艺,将单个电池片组成电池串的过程 焊接保证电池的电性能的稳定 焊接过程是重要的一个工艺过程,焊接的工艺要求,焊接温
10、度在250300之间 焊点要求平滑、无毛刺 焊接牢固、可靠、无漏焊、虚焊现象 焊带要求和电池表面栅极重合,封装工艺,太阳电池的排列,封装工艺,将电池串用汇流条连接起来以便于将来进行层叠的过程 互连条焊接的质量直接影响到组件电性能的输出，其外观要求也较高,排列,太阳电池排列的工艺要求,对于手工焊接的电池串（小型组件的电池串），在移动过程中要注意移动可能带来的电池片的脱焊，拿起放下时最好将中间托住 大组件的电池串在移动过程中尽量采用真空吸盘，倘若手边没有该型号的吸盘，在移动过程中要小心，注意轻拿轻放 电池串与电池串之间的间距一般为2mm，最大不能超过3mm 光焊机焊接的电池串一般一致性较好，在排列
11、过程中要求电池片横向和纵向的间距在一条直线上 手工焊接的电池串如果出现长短不一，则以电池串方向的中心为准，对电池串进行排列 排列好进行汇流条的焊接时要求焊接牢固，汇流条与电池片的间距一致 汇流条引出端的折弯要求采用折弯夹具进行,封装工艺,太阳电池的层叠,封装工艺,层叠的过程是将电池组和钢化玻璃、EVA、TPT叠在一起的过程 层叠过程将直接影响组件的外观质量，层叠后要做细致的检查,层叠的工艺要求,钢化玻璃置于层叠台的移动滑板上，要求位置摆放正确 在钢化玻璃上垫的EVA要求超过玻璃边缘至少5mm EVA在玻璃上要求铺垫平整，无明显褶皱 在使用层叠台移动电池片至EVA上后检查电池组是否在要求位置上（
12、一般无汇流条的电池片距离玻璃边缘为10mm，有汇流条的边汇流条距离玻璃边缘为10mm）,封装工艺,太阳电池的层压,封装工艺,层压的过程是将层叠件通过在145的温度下将EVA熔融后固化的过程 层压过程是组件生产过程中的特殊工艺过程，它对组件产品的质量起关键性的影响,层压,层压的注意事项,层压前注意检查层叠的质量，尤其注意是否在组件中混有杂质 不得擅自修改层压机的动作参数 在按双开始按钮前一定要注意在警示圈内没有人，避免事故发生 层压的参数程序每天由工艺人员确认，现场人员若发现相同EVA不同程序产生，及时找工艺人员确认 在层压很多小组件的时候要求放置速度快一些，可以请上道工序或者下道工序人员帮忙,封装工艺,太阳电池边框及接线盒装配,封装工艺,装框及装接线盒是将固化层压件变成便于电性能输出和便于安装的组件的过程 该过程用于提高组件的机械性能和用于保证组件的电性能输出,装配的注意事项,在装配过程中一定注意不要让层压件边缘碰撞周围金属物品 装配接线盒时注意将胶涂的丰满一些,封装工艺,谢谢大家！,
