《非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、08 电科 2 班林振明6008202305 非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺一、 非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介 1、电池结构 分为：单结、双结、三结 2、制造技术 单室，多片玻璃衬底制造技术。主要以美国Chronar、APS 、EPV公司为代表 多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技。主要以日本KANEKA 公司为代表 卷绕柔性衬底制造技术（衬底：不锈钢、聚酰亚胺) 。主要以美国 Uni-Solar 公司为代表。 所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空室内，完成P、I 、N 三层非晶硅的沉积方法。 作为工业生产的设备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多 片玻璃
2、衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组成（ X为1 的正整数），每个真空室可以放Y个沉积夹具（ Y为1 的正整数），例如： ?1986年哈尔滨哈克公司、 1988 年深圳宇康公司从美国Chronar 公司引进的内联 式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积用6 个真空室，每个真空室装 1 个分立 夹具，每 1 个分立夹具装 4 片基片，即生产线一批次沉积614 24 片基片， 每片基片面积 305mm 915mm 。 ?1990年美国 APS公司生产线非晶硅沉积用1 个真空室， 该沉积室可装 1 个集成 夹具，该集成夹具可装48 片基片，即生产线一批次沉积14848 片基片，每 片基
3、片面积 760mm 1520mm 。 ?本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司（BangKok Solar Corp ）、泰 国光伏公司（ Thai Photovoltaic Ltd）、分别引进美国EPV技术生产线，非晶 硅沉积也是 1 个真空室，真空室可装1 个集成夹具，集成夹具可装48 片基片， 即生产线一批次沉积14848 片基片，每片基片面积635mm 1250mm 。 ?国内有许多国产化设备的生产厂家， 每条生产线非晶硅沉积有只用1 个真空室， 真空室可装 2 个沉积夹具， 或 3个沉积夹具， 或 4 个沉积夹具； 也有每条生产线 非晶硅沉积有 2 个真空室或 3 个真空室，而每
4、个真空室可装2 个沉积夹具，或 3 个沉积夹具。总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均主要是 用单室，多片玻璃衬底制造技术，下面就该技术的生产制造工艺作简单介绍。 二、非晶硅太阳能电池制造工艺 1、内部结构及生产制造工艺流程 下图是美国 Chronar 公司技术为代表的内联式单结非晶硅电池内部结构示意图： 图 1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图08 电科 2 班林振明6008202305 生产制造工艺流程： SnO2导电玻璃 -SnO2膜切割 - 清洗- 预热-a-Si 沉积（PIN）- 冷却-a-Si切割- 掩膜 镀铝- 测试 1-老化- 测试 2-UV保护层 - 封装-
5、成品测试 - 分类包装 下图是以美国 EPV公司技术为代表的内联式双结非晶硅电池内部结构示意图： 图 2、内联式双结非晶硅电池内部结构示意图它的生产制造工艺流程为： SnO2导电玻璃 -SnO2膜切割 - 清洗- 预热-a-Si 沉积（PIN/PIN）- 冷却-a-Si切割- 溅射镀铝 -Al 切割- 测试 1-老化- 测试 2-封装-成品测试 - 分类包装 2、内联式非晶硅电池生产工艺过程介绍： SnO2透明导电玻璃（或AZO透明导电玻璃） 规格尺寸： 305 mm 915 mm 3 mm 、635 mm 1245 mm 3 等 ?要求：方块电阻： 68/ 、810/ 、1012/ 、121
6、4/ 、14 16/ 等透过率： 80膜牢固、平整，玻璃4 个角、8 个棱磨光（目的是减 少玻璃应力以及防止操作人员受伤） 红激光刻划 SnO2膜 根据生产线预定的线距，用红激光（波长1064nm ）将 SnO2导电膜刻划成相互独 立的部分，目的是将整板分为若干块，作为若干个单体电池的电极。 ?激光刻划时 SnO2导电膜朝上（也可朝下） ?线距：单结电池一般是10mm 或 5mm ，双结电池一般 20mm ?刻线要求： 绝缘电阻 2M 线宽（光斑直经） 100um 线速 500mm/S 清洗 将刻划好的 SnO2导电玻璃进行自动清洗，确保SnO2导电膜的洁净。 装基片 将清洗洁净的 SnO2透
7、明导电玻璃装入“沉积夹具” 基片数量：对于美国 Chronar 公司技术，每个沉积夹具装4 片 305 mm 915 mm 3 mm 的基片，每批次（炉）产出6424 片 对于美国 EPV技术，每个沉积夹具装48 片 635 mm 1245 mm 3 mm的基片，即 每批次（炉）产出14848 片 基片预热 将 SnO2导电玻璃装入夹具后推入烘炉进行预热。 a-Si 沉积08 电科 2 班林振明6008202305 基本预热后将其转移入PECVD 沉积炉，进行 PIN（或 PIN/PIN）沉积。 ?根据生产工艺要求控制：沉积炉真空度，沉积温度，各种工作气体流量，沉积 压力，沉积时间，射频电源放
8、电功率等工艺参数，确保非晶硅薄膜沉积质量。 沉积 P、I 、N层的工作气体 P层：硅烷（ SiH4）、硼烷（ B2H6 ）、甲烷（ CH4 ）、 高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）I 层：硅烷（SiH4） 、高纯氢（H2） N层：硅烷（SiH4）、 磷烷（ PH3 ）、高纯氩（ Ar）、高纯氢（ H2） ?各种工作气体配比有两种方法：第一种：P型混合气体， N型混合气体由国内专 业特种气体厂家配制提供。第二种：PECVD 系统在线根据工艺要求调节各种气体 流量配制。 冷却 a- Si完成沉积后，将基片装载夹具取出，放入冷却室慢速降温。 绿激光刻划 a-Si 膜 根据生产预定的线宽以及与SnO2切割
9、线的线间距，用绿激光（波长532nm ）将 a-Si 膜刻划穿，目的是让背电极（金属铝）通过与前电极（SnO2导电膜）相联 接，实现整板由若干个单体电池内部串联而成。 激光刻划时 a-Si 膜朝下刻划要求： 线宽（光斑直经） 100um与 SnO2刻划线的线距 100um 直线度线速 500mm/S 镀铝 镀铝的目的是形成电池的背电极，它既是各单体电池的负极， 又是各子电池串联 的导电通道，它还能反射透过a-Si 膜层的部分光线，以增加太阳能电池对光的 吸收。 ?镀铝有 2 种方法：一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜 层均匀性差， 牢固度不好，掩膜效果难保证， 操作多耗人工，
10、 仅适用小面积镀铝。 二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀铝，更适应 大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。 ?每节电池铝膜分隔有2 种方法：一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝二是绿 激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。 绿激光刻铝 （掩膜蒸发镀铝， 没有该工序） 对于蒸发镀铝， 以及磁控镀铝要根据预定的线宽 以及与 a-Si 切割线的线间距，用绿激光（波长532nm ）将铝膜刻划成相互独立 的部分，目的是将整个铝膜分成若干个单体电池的背电极，进而实现整板若干个 电池的内部串联。 ?激光刻划时铝膜朝下 ?刻划要求：线宽（光斑直经）100um 与 a-S
11、i 刻划线的线距 100um 直线度线速 500mm/S IV 测试： 通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV 测试，以获得电池板的 各个性能参数， 通过对各参数的分析， 来判断莫道工序是否出现问题，便于提高 电池的质量。 热老化： 将经 IV 测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110/12h 热老化，热老化 的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小串联电阻， 消除由于工作温度 高所引起的电性能热衰减现象。08 电科 2 班林振明6008202305 三、非晶硅电池封装工艺 薄膜非晶硅电池的封装方法多种多样，如何选择， 是要根据其使用的区域， 场合 和具体要求而确定。不同的
12、封装方法，其封装材料、制造工艺是不同的，相应的 制造成本和售价也不同。下面介绍目前几种封装方法： 1、电池 /UV光固胶 适用：电池芯板储存制造工艺流程：电池芯板覆涂UV胶紫外光固分类储 存 2、电池 /PVC膜 适用：小型太阳能应用产品， 且应用产品上有对太阳能电池板进行密封保护，如 风帽、收音机、草坪灯、庭院灯、工艺品、水泵、充电器、小型电源等 制造工艺流程： 电池芯板贴 PVC膜切割边缘处理焊线焊点保护检测包装 （注：边缘处理目的是防止短路， 边缘处理的方法有化学腐蚀法、 激光刻划法等） 3、组件封装 电池 /PVC膜 适用：一般太阳能应用产品， 如应急灯，要求不高的小型户用电源 （几十
13、瓦以下） 等。 制造工艺流程： 电池芯板（或芯板切割边缘处理） 贴 PVC膜焊线焊点保 护检测装边框（电池四周加套防震橡胶）装插座检测包装。 该方法制造的组件特点： 制造工艺简单、 成本低，但防水性、 防腐性、可靠性差。 电池 /EVA/PET（或 TPT ） 适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，户用发电系统等制造工艺流程：电池芯 板（或芯板切割边缘处理）焊涂锡带检测EVA/P ET层压检测装边框 （边框四周注电子硅胶） 装接线盒 （或装插头） 连接线夹检测包装该方 法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。 电池 /EVA/普通玻璃 适用：发电系统等 制造工艺流程： 电池芯板电池四周喷砂或激光处理（10mm ）超声焊接检测 层压（电池 /EVA/经钻孔的普通玻璃）装边框（或不装框）装接线盒连 接线夹检测包装 该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。 钢化玻璃 /EVA/电池/EVA/普通玻璃 适用：光伏发电站等 制造工艺流程： 电池芯板电池四周喷砂或激光处理（10mm ）超声焊接检测层压 （钢化玻 璃/EVA/电池/EVA/经钻孔的普通玻璃） 装边框（或不装框） 装接线盒连接 线夹检测包装 该方法制造的组件特点： 稳定性和可靠性好， 具有抗冰雹、抗台风、抗水汽渗入、 耐腐蚀、不漏电等优点，但造价高。
