薄膜太阳能电池制造工艺

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1、非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺内容提纲一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介二、非晶硅太阳能电池制造工艺三、非晶硅电池封装工艺一、 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、制造技术三种类型： 单室，多片玻璃衬底制造技术该技术主要以美国 Chronar、APS EPV公司为代表 多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技该技术主要以日本 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）该技术主要以美国 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，

2、重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组成(X为的正整数)每个真空室可以放 丫个沉积夹具(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6X 1X 4= 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

3、积1X 48= 48片基片，每片基片面积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 1X 48= 48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

4、或 3 个真空室， 而每个真空室可装 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以美国 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V正极理璃甘底辱电腰P Ig NA谑傑护展生产制造工艺流程:Sn02导电玻璃-Sn02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-成品测

5、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：Sn02导电玻璃-Sn02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 mnrK 3 mm 635 mnK 1245 mnK 3 等?要求：方块电阻： 68Q / 、810Q / 、1012Q / 、1214Q / 、1416 Q/ 等透过率：8

6、0%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Sn O2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 10mn或 5mm双结电池一般 20mm?刻线要求：绝缘电阻2MQ线宽（光斑直经）v 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

7、沉积夹具装 4片305 mnrK 915 mnrK 3 mm的基 片，每批次（炉）产出 6X 4= 24片对于美国EPV技术，每个沉积夹具装 48片635 mrtK 1245 mrtK 3 mm的基片，即每批次（炉）产出1X 48= 48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沉积基本预热后将其转移入 PECV飢积炉，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（

8、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

9、划时 a-Si 膜朝下刻划要求： 线宽（光斑直经）v 100um与SnO2刻划线的线距v 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，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

10、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）v 100um与a-Si刻划线的线距v 100um直线度线速500mm/S（11） 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

11、序是否出现问题，便于提高电池的质量。（12）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 C /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。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t覆涂UV胶t紫外光固t分类储存2、电池/PVC膜适用： 小型太阳能应用产

12、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T贴PVC膜T切割T边缘处理T焊线T焊点保护T检测T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（几十瓦以下）等 制造工艺流程：电池芯板（或芯板切割T边缘处理）T贴PVC膜焊线T焊点保护T检测T装边框（电池四周加套防震橡胶）7装插座T检测T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

13、）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7边缘处理） 7焊涂锡带7检测7 EVA/PET 层压7检测7装边框 （边框四周注电子硅胶） 7装接线盒 （或装插头） 7连接线夹7检测7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7电池四周喷砂或激光处理（10mm 7超声焊接7检测7层压（电池 /EVA/经钻孔的普通玻璃）7装边框（或不装框）7装接线盒7连接线夹7检测7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7电池四周喷砂或激光处理（10mm 7超声焊接7检测7层压（钢化玻璃/EVA/电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）7装边框（或不装框）7装接线盒7连接线夹7检测7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。