光伏基础知识培训复习进程.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。光伏基础知识培训-本文由wshli315贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。光伏行业基础知识内部培训2011-3-7目录1234太阳电池技术光伏组件技术组件失效现象相关问题探讨北京科诺伟业科技有限公司单晶和多晶单晶硅硅棒多晶硅硅锭单晶硅主要是125125mm和156156mm两种规格多晶硅主要是156156mm规格单晶硅硅片因为使用硅棒原因,四角有圆形大倒角,而多晶硅硅片一般采用小倒角。单晶的转换效率高,但产能低、能耗大;多晶的转换效率相对较低,但能耗
2、低、产能大,适合于规模化生产。北京科诺伟业科技有限公司北京科诺伟业科技有限公司单晶硅和多晶硅太阳电池单晶硅太阳电池多晶硅太阳电池多晶硅硅片相对于单晶硅硅片,有明显的多晶特性,表面有一个个晶粒形状,而单晶硅硅片表面颜色一致。实验室最高效率:单晶24.7%,多晶20.3%生产效率:单晶19%,多晶17%北京科诺伟业科技有限公司晶体硅太阳电池结构正面电极减反射膜n型硅p型硅背面电极太阳电池是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。当光线照射太阳电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用
3、下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。pn结北京科诺伟业科技有限公司晶体硅太阳电池制备工艺制绒和清洗扩散制PN结背面周边刻蚀制减反射膜丝网烧结档测试丝网印刷正电极分类检测包装丝网印刷背电场原硅片丝网印刷背电极PECVD刻蚀和去磷硅玻璃扩散制绒北京科诺伟业科技有限公司制绒和清洗硅片清洗机械损伤层约10微米在硅片的切割生产过程中会形成厚度达10微米左右的损伤层,且可能引入一些金属杂质和油污。如果损伤层去除不足,残余缺陷在后续的高温处理过程中向硅片深处继续延伸,会影响到太阳电池的性能。单晶硅片的清洗采用碱液腐蚀技术多晶硅片的清洗采用酸液腐蚀技术由于
4、绒面结构的存在,入射光经绒面第一次反射后,反射光并非直接入射到空气中,而是遇到邻近绒面,经过邻近绒面的第二次甚至第三次反射后,才入射到空气中,这样对入射光就有了多次利用,从而减小了反射率。表面没有绒面结构的硅片对入射光的反射率大于30%,有绒面结构的硅片对入射光的反射率减小到了12%左右。北京科诺伟业科技有限公司清洗的目的:清除硅片表面的机械损伤层;清除表面油污和金属杂质;形成起伏不平的绒面,减小太阳光的反射。清洗设备北京科诺伟业科技有限公司扩散制PN结p型硅片石英炉磷化合物分子n型硅p型硅磷原子把p型硅片放在一个石英容器内,同时将含磷的气体通入这个石英容器内,并将此石英容器加热到一定的温度,
5、这时施主杂质磷可从化合物中分解出来,在容器内充满着含磷的蒸汽,在硅片周围包围着许许多多的含磷的分子。磷化合物分子附着到硅片上生成磷原子。由于硅片的原子之间存在空隙,使磷原子能从四周进入硅片的表面层,并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。如果扩散进去的磷原子浓度高于p型硅片原来受主杂质浓度,就使得p型硅片靠近表面的薄层转变成为N型。N型硅和P型硅交界处就形成了PN结。磷扩散的方法丝网印刷磷浆料后链式扩散目前行业上普遍采用第一种方法,这种方法具有生产效率较高,得到的PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点。北京科诺伟业科技有限公司磷扩散的目的:制备太阳电池的核心PN结;吸除硅片内部的部分金属杂
6、质。管式扩散炉北京科诺伟业科技有限公司背面及周边刻蚀n型硅扩散后的硅片p型硅扩散后的硅片除了表面的一薄层N型硅外,在背面以及周边都有N型硅薄层,而晶体硅太阳电池实际只需要表面的N型硅,因此须去除背面以及周边的N型硅薄层。背面以及周边刻蚀的目的:去除硅片背面和周边的PN结;去除表面的磷硅玻璃。北京科诺伟业科技有限公司背面以及周边刻蚀的方法:湿法刻蚀具有各向同性。但是对于Si片,一些碱性刻蚀液如:KOH和异丙醇(IPA)混合刻蚀液,对Si的不同晶面有不同的刻蚀速率,并且各个晶面的速率可以调节,从而形成需要的倾斜侧壁结构,而这种倾斜的侧壁采用干法刻蚀是无法获得的,同时化学腐蚀的设备成本大大低于干法腐
7、蚀技术,而且湿法刻蚀操作简便,对设备要求低,易于实现大批量生产,刻蚀的选择性也好。干法刻蚀(等离子体刻蚀)具有各向异性,控制精确的优点。但设备昂贵,过程复杂,单片成本较高。湿法刻蚀设备北京科诺伟业科技有限公司制减反射膜n型硅p型硅PECVDSiN薄膜p型硅一次反射二次反射SiN薄膜n型硅入射光在SiN薄膜表面发生一次反射,在SiN薄膜和硅片界面发生第二次反射,通过适当选取SiN薄膜的厚度和折射率,可以使一次反射光和二次反射光相抵消,从而减小了反射。沉积SiN减反射膜后,硅片表面对入射光的平均反射率可进一步减小到5%左右。北京科诺伟业科技有限公司PECVD的优点:节省能源,降低成本;提高产能;减
8、少了高温导致的硅片中少子寿命衰减;PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化(450)。SiN薄膜的优点优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能(厚度和折射率匹配)低温工艺(有效降低成本)含氢SiNx:H可以对mc-Si提供体钝化PECVD镀膜设备PECVD镀SiN薄膜的目的:SiN薄膜作为减反射膜可减小入射光的反射,增加透射;在SiN薄膜的沉积过程中,反应产物氢原子进入到SiN薄膜内以及硅片内,起到了钝化缺陷的作用。北京科诺伟业科技有限公司丝网印刷与烧结SiN薄膜p型硅印刷银浆料n型硅丝网印刷的目的:印刷背面电极浆料,银铝(Ag/Al)浆,并烘干;印刷背面场浆料,铝浆,并烘干;印刷正
9、面电极浆料,银浆,并烘干。烧结的目的:燃尽浆料的有机组分,使浆料和硅片形成良好的金属电极。银铝浆料烧结银电极银铝电极激光刻槽埋栅太阳电池,具有光电转换效率高、工艺相对简单、适于规模生产,兼具高效和低成本两方面的优势。大规模生产的激光刻槽埋栅电池其单位功率成本已接近甚至低于常规丝网印刷电池。北京科诺伟业科技有限公司印刷浆料的过程烧结炉丝网印刷设备,每台印刷机后都有一台烘干炉北京科诺伟业科技有限公司背电极印刷目的:在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极作用:易于焊接使用的浆料是银铝浆背电场印刷目的:通过烧结穿透背面PN结,和P型硅形成良好的欧姆接触。作用:收集载流子使用的浆料是铝浆正电极印刷正面有主栅
10、线和副栅线组成目的:在太阳电池正面丝网印刷银浆形成正电极作用:收集电流焊接条主栅线副栅线北京科诺伟业科技有限公司单晶太阳电池制作示例硅棒:例如:M125D165切片电池片负极为什么?电池片正极铝银背电场,均匀性硅棒:硅石SiO2氢化去氧得到单质Si,然后对其进行提纯至冶金级,再到太阳能级。使用这种高纯度的单质Si料提拉获得上述单晶硅棒。切片:使用边长为特定长度的正方形金刚石线切割上述硅棒。举例M125(D165)电池片:经过掺杂离子注入制备PN结,以及其他配套工艺。北京科诺伟业科技有限公司多晶太阳电池制作示例硅锭:例如:P156切片电池片负极电池片正极主栅线变化?硅锭:硅石SiO2氢化去氧得到
11、单质Si,然后对其进行提纯至冶金级,再到太阳能级。使用这种高纯度的单质Si料浮熔获得上述多晶硅锭。切片:使用边长为特定长度的正方形金刚石线切割上述硅锭。电池片:经过掺杂离子注入制备PN结,以及其他配套工艺。北京科诺伟业科技有限公司光伏组件技术1.玻璃:超白,钢化,压花层压机上室大气压压合2.EVA胶膜:热熔固化交联,耐候。3.电池片:PN结,光生电,汇集电流。4.EVA胶膜。5.背膜:含氟耐候复合膜材。层压机下室真空加热电池片:电压低,材质脆电池串:汇集电压叠层件:按如上顺序放置各层材料。层压:EVA受热交联固化,密封保护组件,提高耐候性。1.太阳能组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电
12、装置。2.影响太阳能组件的关键因素:EVA材料和交联度,背膜材料性能。3.主要材料对组件的影响:(a)玻璃:透光率,抗压抗冲击性能,优选超白钢化压花玻璃。(b)EVA:耐候性(紫外老化,水汽渗透),外观(黄变)(c)Cell:优良的基质PN结,完好的栅线和均匀的外观,无裂纹。(d)背膜:耐候性(阻水性,绝缘耐压,紫外老化),优选TPT。(e)铝型材:抗压强度。铝材成分,性能差别。北京科诺伟业科技有限公司主要材料介绍EVA乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物EVA是一种热融胶粘剂,常温下无粘性而具抗粘性,以便操作,经过一定条件热压便发生熔融粘接与交联固化,并变的完全透明。固化后的EVA能承受大气变化且具有弹
13、性,它将晶体硅片组“上盖下垫”,将硅晶片组包封,并和上层保护材料玻璃,下层保护材料TPT(聚氟乙烯复合膜),利用真空层压技术粘合为一体。另一方面,它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率,起着增透的作用,并对太阳电池组件的输出有增益作用。TPT(聚氟乙烯复合膜),用在组件背面,作为背面保护封装材料。用于封装的TPT至少应该有三层结构:外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力,中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能,内层PVF需经表面处理和EVA具有良好的粘接性能。太阳电池的背面覆盖物氟塑料膜为白色,对阳光起反射作用,因此对组件的效率略有提高,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高
14、组件的效率。当然,此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求。钢化玻璃采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃),在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达91%以上,对于大于1200nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。铝型材边框平板组件必须有边框,以保护组件和组件与方阵的连接固定。边框为粘结剂构成对组件边缘的密封。涂锡铜带涂锡带由无氧铜剪切拉拔或轧制而成,所有外表面都有热度途层。涂锡带用于太阳能组件生产时太阳能电池片的串焊接和汇流焊接,要求涂锡带具有较高的焊接操作性及牢固性。北京科诺伟业科技有限公司光伏组件
15、生产流程IQA层压电选测试固单焊终检串焊组叠层线检发货检验检清北京科诺伟业科技有限公司IQA电选在40W日灯光下,从同一角度正视电池表面,参考标准片,将相同颜色和相同转换效率的电池片分类,按一块组件需要电池片数量分放。按照生产计划和设计要求,准备太阳能组件生产所需背板、焊带、汇流条、玻璃、EVA等材料。北京科诺伟业科技有限公司单焊串焊Inter-connectorCellAfterSoldering单片焊接:将互连条与电池片的主栅线焊接起来,为电池片的串联做准备。在恒温焊接台上,用设定温度的烙铁头将单片电池片用焊带将正负极焊接起来,按每串需要电池片数量焊接成串。串焊:将电池片串联起来,为层叠做
16、准备。IPQC会对电烙铁温度,焊接质量,强度进行巡检。CellstringCellstringCellstringModule北京科诺伟业科技有限公司叠层电池片焊接好且经过检验合格后,将钢化玻璃、EVA、电池串、EVA、背板按照下而上的层次铺设好,并焊接汇流条,焊接电极引线,制成叠层板。北京科诺伟业科技有限公司检扫描条码中检:主要对组件的外观,汇流条等焊接的状况进行确认,外观良好后测试叠层板的电性能。确认OK后扫描组件和流程卡条形码进入QMS系统,以便于追溯与调查。北京科诺伟业科技有限公司层压平铺覆盖层压后外观检验层压:将钢化玻璃、EVA、电池组、TPT等材料通过抽真空、加热和加压等一系列过程
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