多晶太阳能电池的生产工艺详解
2021-02-18 07:06:23 159次浏览
太阳电池从研究室走向工厂,实验研究走向规模化生产是其发展的道路,所以能够达到工业化生产的特征应该是:
[1]电池的制作工艺能够满足流水线作业;
[2]能够大规模、现代化生产;
[3]达到高效、低成本。
当然,其主要目标是降低太阳电池的生产成本。多晶硅电池的主要发展方向朝着大面积、薄衬底。例如,市场上可见到125×125mm2、156×156mm2甚至更大规模的单片电池,厚度从原来的300微米减小到250、200及200微米以下。效率得到大幅度的提高。日本京磁(Kyocera)公司150×150的电池小批量生产的光电转换效率达到17.1%,该公司1998年的生产量达到25.4MW。
丝网印刷及其相关技术
多晶硅电池的规模化生产中广泛使用了丝网印刷工艺,该工艺可用于扩散源的印刷、正面金属电极、背接触电极,减反射膜层等,随着丝网材料的改善和工艺水平的提高,丝网印刷工艺在太阳电池的生产中将会得到更加普遍的应用。
a.发射区的形成
利用丝网印刷形成PN结,代替常规的管式炉扩散工艺。一般在多晶硅的正面印刷含磷的浆料、在反面印刷含铝的金属浆料。印刷完成后,扩散可在网带炉中完成(通常温度在900度),这样,印刷、烘干、扩散可形成连续性生产。丝网印刷扩散技术所形成的发射区通常表面浓度比较高,则表面光生载流子复合较大,为了克服这一缺点,工艺上采用了下面的选择发射区工艺技术,使电池的转换效率得到进一步的提高。
b.选择发射区工艺
在多晶硅电池的扩散工艺中,选择发射区技术分为局部腐蚀或两步扩散法。局部腐蚀为用干法(例如反应离子腐蚀)或化学腐蚀的方法,将金属电极之间区域的重扩散层腐蚀掉。初,Solarex应用反应离子腐蚀的方法在同一台设备中,先用大反应功率腐蚀掉金属电极间的重掺杂层,再用小功率沉积一层氮化硅薄膜,该膜层发挥减反射和电池表面钝化的双重作用。在100cm2的多晶上作出转换效率超过13%的电池。在同样面积上,应用两部扩散法,未作机械绒面的情况下转换效率达到16%。
c.背表面场的形成
背PN结通常由丝网印刷A浆料并在网带炉中热退火后形成,该工艺在形成背表面结的同时,对多晶硅中的杂质具有良好的吸除作用,铝吸杂过程一般在高温区段完成,测量结果表明吸杂作用可使前道高温过程所造成的多晶硅少子寿命的下降得到恢复。良好的背表面场可明显地提高电池的开路电压。
d.丝网印刷金属电极
在规模化生产中,丝网印刷工艺与真空蒸发、金属电镀等工艺相比,更具有优势,在当今的工艺中,正面的印刷材料普遍选用含银的浆料,其主要原因是银具有良好的导电性、可焊性和在硅中的低扩散性能。经丝网印刷、退火所形成的金属层的导电性能取决于浆料的化学成份、玻璃体的含量、丝网的粗糟度、烧结条件和丝网版的厚度。八十年度初,丝网印刷具有一些缺陷,Ⅰ)如栅线宽度较大,通常大于150微米;Ⅱ)造成遮光较大,电池填充因子较低;Ⅲ)不适合表面钝化,主要是表面扩散浓度较高,否则接触电阻较大。如今用的方法可丝网印出线宽达50微米的栅线,厚度超过15微米,方块电阻为2.5~4mΩ,该参数可满足高效电池的要求。有人在15×15平方厘米的Mc—Si上对丝网印刷电极和蒸发电极所作太阳电池进行了比较,各项参数几乎没有差距。
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什么是负电.正电? 答案:自然界中只存在两种电。人们规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电叫做正电,有符号“+”表示;用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电叫做负电,用符号“—”表示。 正电是由正电荷产生的,在原子中就是组成原子核的质子;负电是由负电
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早在古希腊时期,人们就发现摩擦过的琥珀能吸引轻小物体,他们称这种现象为电 (electricity) (希腊语 ·λεκτρον / ēlektron )。 在中国,古人王充所著书籍《论衡》(约公元一世纪,即东汉时期)中有关于静电的记载
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到 18 世纪,美国人本杰明·富兰克林意识到闪电与摩擦起电是相似的过程,并且 生于18世纪,对电学贡献良多的富兰克林做风筝实验证实。富兰克林认为在正常状况,每一种物质都含有固定比例的电量。假设,经过某种程序,促使物体得到更多电,则称此物体带
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在黑暗中,做摩擦起电的动作,就能够看到电火花,空中的闪电也是有颜色的。可是要研究电流本身的颜色,必须有一个能够提供长时间持续平稳电流的电源。但是上述几位研究者都无法得到这电源。意大利人亚历山德罗·伏打发明的伏打电堆解决了这一问题。后来,麦可
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德国人尤金·高德斯坦后来将不同的气体释入真空管,并且用不同的金属做电极,但都得到同样的实验结果。于是,他认为这种辉光与电流本身有关,并且将它命名为阴极射线。普吕克的学生希托夫继续了老师的实验。他将真空管做成圆球状并且在阴极与阳极之间放置了十
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英国人威廉·克鲁克斯在1878年利用一种水银真空泵,制造出了气体含量仅为盖斯勒管1/75000的,被人们称作克鲁克斯管的真空管。克鲁克斯注意到,当逐渐抽出克鲁克斯管内的气体时,阴极附近开始出现黑暗区域,随着真空度的增加,这黑暗区域也会扩张。