晶硅光伏组件材料与工艺学习.
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光伏硅片工艺流程光伏硅片工艺流程是指将硅材料加工成太阳能电池的关键步骤。
光伏硅片是太阳能电池的核心组件,通过光照转化光能为电能。
下面将详细介绍光伏硅片的工艺流程。
1. 原料准备光伏硅片的主要原料是硅,通常采用高纯度硅(多晶硅或单晶硅)。
在工艺流程开始之前,需要对硅原料进行准备处理,包括清洗、研磨和筛分等步骤,以确保硅材料的纯度和均匀性。
2. 制备硅棒制备硅棒是光伏硅片工艺流程的第一步。
通过将硅原料加热熔化,并采用单晶法或多晶法将熔融硅拉制成硅棒。
单晶法可以制备出高质量的单晶硅棒,而多晶法则可以制备出成本较低的多晶硅棒。
3. 切割硅片切割硅片是光伏硅片工艺流程的关键步骤之一。
通过将硅棒进行机械或化学切割,将硅棒切割成一定厚度的硅片。
切割时需要控制好硅片的尺寸和厚度,以确保后续工艺步骤的顺利进行。
4. 衬底清洗切割好的硅片需要进行衬底清洗,以去除表面的杂质和污染物。
衬底清洗一般采用酸洗、溶剂清洗和超声波清洗等方法,确保硅片的纯净度和光学性能。
5. 涂覆抗反射膜为了提高光伏硅片的光吸收能力,需要在硅片表面涂覆一层抗反射膜。
抗反射膜可以减少光的反射,提高光的吸收率,从而提高太阳能电池的转化效率。
涂覆抗反射膜一般采用物理蒸发、溅射或化学方法。
6. 制备电极在光伏硅片上制备电极是光伏硅片工艺流程的关键步骤之一。
电极通常使用金属材料,如铝或银。
制备电极的方法包括物理蒸发、溅射和丝网印刷等。
电极的制备需要精确控制位置和厚度,以确保电流的有效传输和集电效果。
7. 烘烤在制备电极之后,需要进行烘烤步骤。
烘烤的目的是将电极固定在硅片上,并使其与硅片形成良好的接触。
烘烤温度和时间需要根据材料的特性和工艺要求进行调控,以确保电极的稳定性和导电性能。
8. 检测和分选在光伏硅片工艺流程的最后阶段,需要对制备好的硅片进行检测和分选。
检测可以用来评估硅片的质量和性能,包括光电转化效率、电流-电压特性等。
分选则是根据硅片的性能和要求,将硅片分为不同等级,以满足不同应用的需求。
太阳能光伏组件制造工艺过程1.光伏电池片制备(1)硅片制备:首先,从硅矿石中提取硅,然后通过炉石法或氧化法将硅精炼成多晶硅。
接着,将多晶硅加热到1400℃以上熔化,并进行等温处理,待温度降至1000℃时,将多晶硅投入到单晶硅种子上,从而制备出单晶硅棒。
最后,将单晶硅棒切割成薄片,形成硅片。
(2)氧化:将硅片进行氧化处理,使硅片表面形成一层二氧化硅(SiO2)薄膜。
(3)扩散:将经过氧化处理的硅片放入扩散炉中,加入磷或硼等杂质,并进行加热处理,使磷或硼渗入硅片表层,形成P型或N型半导体层。
(4)金属化:在扩散之后,使用光刻和蒸镀等技术,在硅片表面涂覆金属导电层,形成正负极。
2.组装装配(1)电池片排列:将多个光伏电池片按照一定的顺序排列在基板上,并使用胶水或胶带固定。
(2)排列背板:在电池片排列的背面加上封装材料,一般采用聚合物材料作为背板,保护电池片。
(3)电池片连接:使用导线将电池片的正极和负极连接起来,形成闭合回路。
3.封装封装是为了保护组件,防止电池片受到环境的损害,并增强耐久性。
(1)玻璃封装:在电池片上方加上一层玻璃,形成太阳能电池板的表面。
玻璃透明且具有良好的耐候性和耐腐蚀性,可以有效保护电池片。
(2)背板封装:在电池片背板上方加上一层背板封装材料,形成太阳能电池板的背面。
背板封装材料一般采用聚合物材料,具有良好的耐候性和耐温性。
(3)边框封装:在电池片四周加上边框,一方面可以增强电池片的稳固性,另一方面可以减少电池片与环境之间的接触。
4.测试最后,对太阳能光伏组件进行测试,确保其质量和性能达到标准要求。
(1)电性能测试:使用太阳能模拟器将光照照射到光伏组件上,测量其电流、电压和功率等参数。
(2)外观检查:检查组件的外观是否完好,是否存在破损和缺陷。
(3)耐候性测试:将光伏组件放置在模拟气候箱中,模拟不同的气候条件,测试其性能稳定性和耐久性。
通过以上的制造工艺过程,太阳能光伏组件的制造完成,可以在适当的太阳光照下,将太阳能转化为电能,广泛应用于太阳能光伏发电系统中。
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光伏组件生产工艺流程光伏组件是利用光电效应将太阳能转化为电能的装置,是太阳能发电系统的核心部件之一。
光伏组件的生产工艺流程是一个复杂的系统工程,包括原料准备、晶体生长、切割、电池片制作、组件装配等多个环节。
下面将详细介绍光伏组件生产的工艺流程。
首先,原料准备是光伏组件生产的第一步。
主要原料包括硅、玻璃、背板、胶粘剂等。
其中,硅是光伏组件的主要材料,需要经过熔炼、晶体生长等工艺步骤,制备成硅片。
而玻璃、背板、胶粘剂等材料也需要经过一系列的加工处理,以满足光伏组件生产的需要。
接下来是晶体生长环节。
硅片是光伏组件的关键部件,其质量直接影响到光伏组件的发电效率。
晶体生长是指将原料硅通过熔融再结晶的方法,制备成具有一定晶格结构的硅片。
这个过程需要严格控制温度、压力等参数,确保硅片的质量和晶格完整性。
随后是切割和电池片制作。
晶体生长出来的硅片需要经过切割工艺,将其切割成一定尺寸的硅片。
然后,通过光刻、腐蚀、扩散等工艺步骤,将硅片制作成具有PN结构的电池片。
这些工艺步骤需要精密的设备和严格的工艺控制,以确保电池片的质量和性能。
最后是组件装配。
将制作好的电池片、玻璃、背板等材料组装在一起,形成完整的光伏组件。
这个过程需要进行密封、固定、接线等工艺操作,以确保光伏组件的密封性和耐久性。
总的来说,光伏组件生产工艺流程是一个复杂而严谨的过程,涉及到原料准备、晶体生长、切割、电池片制作、组件装配等多个环节。
每个环节都需要精密的设备和严格的工艺控制,以确保光伏组件的质量和性能。
随着技术的不断进步,光伏组件生产工艺也在不断完善,为太阳能发电系统的发展提供了坚实的支撑。
太阳能光伏组件的生产工艺流程以太阳能光伏组件的生产工艺流程为标题,本文将介绍太阳能光伏组件的生产过程以及相关工艺流程。
一、硅材料准备太阳能光伏组件的主要原材料是硅,通常使用多晶硅或单晶硅。
在生产过程中,首先需要准备硅材料。
对于多晶硅材料,通过高温熔化并冷却形成硅锭;对于单晶硅材料,则需要通过单晶化技术将多晶硅材料转化为单晶硅。
二、硅锭切割在硅材料准备完成后,硅锭需要进行切割,以得到合适尺寸的硅片。
切割过程通常使用金刚石线锯进行,将硅锭切割成薄片。
三、硅片清洗硅片切割完成后,需要进行清洗,以去除表面的杂质和污染物。
清洗过程通常使用酸碱溶液和超纯水进行,确保硅片表面的纯净度。
四、表面处理为了提高太阳能光伏组件的效率,需要对硅片表面进行处理。
常用的表面处理方法包括刻蚀、抛光和氧化等。
刻蚀可以去除硅片表面的损伤层,抛光可以平整硅片表面,而氧化可以形成硅片表面的氧化层。
五、光伏电池片制备经过表面处理后的硅片将用于制备光伏电池片。
光伏电池片由p-n 结构组成,常用的制备方法是通过扩散或离子注入法在硅片表面形成不同掺杂的层,形成p-n结构。
六、电池片测试与分选制备完成的光伏电池片需要进行测试和分选。
测试主要是对电池片的性能进行检测,包括开路电压、短路电流、填充因子和转换效率等参数。
分选则是将电池片按照性能进行分类,以便后续的组装和使用。
七、电池片组装经过测试和分选后的光伏电池片将被组装成光伏组件。
组装过程主要包括电池片的串联和并联,以及连接导线和背板等。
组装完成后,需要对组件进行检测和调试,确保其正常工作。
八、组件封装与包装组件封装是保护光伏组件的重要环节,常用的封装材料是聚合物胶封和玻璃封装。
封装后的光伏组件需要进行包装,以保护光伏组件在运输和安装过程中不受损坏。
九、组件测试与质量控制生产完成的光伏组件需要进行全面的测试和质量控制。
测试主要包括组件的电性能测试、可靠性测试和外观检查等。
质量控制则是通过严格的生产工艺和检验标准,确保光伏组件的质量和性能符合要求。
晶体硅生产的工艺流程详解晶体硅生产的工艺流程详解硅材料是当前最重要的半导材料,目前常用的太阳能电池是硅电池。
单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。
硅的主要用途是取决于它的半导性。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。
硅的单晶体。
具有基本完整的点阵结构的晶体。
用于制造太阳能电池的多晶硅纯度要求达到99.9999%。
晶体硅生产一般工艺流程⑴ 清洗清洗的目的:1去除硅片表面的机械损伤层。
2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,利于太阳能电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。
3清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。
化学清理原理:HF去除硅片表面氧化层:HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质,铝、镁等活泼金属及其它氧化物。
但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。
安全提示:NaOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,所以操作人员要按照规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。
一旦有化学试剂伤害了员工的身体,马上用纯水冲洗30分钟,送医院就医。
⑵制绒制绒的目的:减少光的反射率,提高短路电流(Isc),最终提高电池的光电转换效率。
制绒的原理利用低浓度碱溶液对晶体硅在不同晶体取向上具有不同腐蚀速率的各向异性腐蚀特性,在硅片表面腐蚀形成角锥体密布的表面形貌,就称为表面织构化。
角锥体四面全是由〈111〉面包围形成。
反应为:Si+2NaOH+H2O →Na2SiO3 +2H2 ↑影响绒面的因素:NaOH浓度无水乙醇或异丙醇浓度制绒槽内硅酸钠的累计量制绒腐蚀的温度制绒腐蚀时间的长短槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度⑶扩散扩散的目的:在p型晶体硅上进行N型扩散,形成PN结,它是半导体器件工作的“心脏”;扩散方法:1.三氯氧磷(POCl3)液态源扩散2.喷涂磷酸水溶液后链式扩散3.丝网印刷磷浆料后链式扩散POCl3磷扩散原理:1. POCl3在高温下(>600℃)分解生成五氯化磷(PCl5)和五氧化二磷(P2O5),其反应式如下:2.生成的P2O5在扩散温度下与硅反应,生成二氧化硅(SiO2)和磷原子,其反应式如下:3由上面反应式可以看出,POCl3热分解时,如果没有外来的氧(O2)参与其分解是不充分的,生成的PCl5是不易分解的,并且对硅有腐蚀作用,破坏硅片的表面状态。
光伏组件制作工艺流程光伏组件是利用太阳能将光能转化为电能的设备,是太阳能发电系统中重要的组成部分。
光伏组件的制作过程包括多个环节,其中涉及到材料的选择、加工、组装等工艺流程。
下面将详细介绍光伏组件的制作工艺流程。
材料的选择是光伏组件制作的第一步。
光伏组件的主要材料是硅,其中又分为多晶硅和单晶硅两种。
在材料的选择上,需要考虑到硅的纯度、晶格结构等因素,以保证光伏组件的高效转换性能。
此外,还需要选择适合组件结构的衬底材料、连接线材料等。
第二步是硅片的制备。
对于多晶硅,可以通过熔化和凝固的方法制备;对于单晶硅,可以通过拉制的方法制备。
制备出来的硅片需要经过切割、抛光等工艺步骤,以获得所需的尺寸和光洁度。
第三步是硅片的掺杂。
在这一步骤中,对硅片进行掺杂,以形成P 型和N型区域,从而形成PN结。
通常采用的方法是在硅片表面扩散掺杂掺入磷或硼等元素,形成P型和N型区域。
第四步是光伏组件的制作。
在这一步骤中,需要将硅片与其他组件进行连接,并进行封装,以保护硅片不受外界环境的影响。
连接线通常采用银浆或铝线,通过焊接或压接的方式与硅片连接。
封装材料通常采用聚合物或玻璃,以提供良好的防水和绝缘性能。
第五步是光伏组件的测试和质量检验。
在制作完成后,需要对光伏组件进行测试,以确保其正常工作。
测试项目包括输出功率、电流和电压特性等。
同时,还需要进行质量检验,包括外观检查、尺寸测量等,以确保光伏组件的质量符合要求。
最后一步是光伏组件的包装和出厂。
在这一步骤中,光伏组件需要进行包装,以保护其在运输和安装过程中不受损坏。
包装材料通常采用泡沫塑料或木箱等。
同时,还需要对光伏组件进行标识,标明产品的型号、生产日期、生产厂商等信息,以便用户使用和追溯。
光伏组件的制作工艺流程包括材料的选择、硅片的制备、硅片的掺杂、组件的制作、测试和质量检验、包装和出厂等多个环节。
每个环节都需要严格控制和操作,以确保最终产品的质量和性能。
随着科技的进步和工艺的改进,光伏组件的制作工艺将会不断提高,实现更高效的光电转换效率,为可再生能源的发展做出更大的贡献。
目录一、丸犬产品的应用 (4)1.1.什么是光伏? (4)1.2、光伏发电的应用 (4)二光伏产业链的介绍 (8)2.1、光伏产业链 (8)三、产业链各环节介绍 (9)3.1.硅片 (9)3.1.1、硅片规格 (11)3.1.2、单晶硅片与多晶硅片的外观区别 (11)3.1.3、生产方法 (11)3.1.4、清洗硅料 (11)3.1.5、装料 (12)3.1.6、铸锭 (13)3.1.7、破锭 (13)3.1.8、多线切割 (14)3.1.9、硅片清洗 (15)3.1.10、包装 (15)3.1.11、硅片性能参数 (16)3.2、电池 (17)3.2.1、晶体硅太阳电池区别 (17)322、晶体硅太阳电池结构 (17)3.2.3、太阳电池工作原理 (18)3.2.4、晶体硅太阳电池的生产工艺流程 (18)3.2.5、晶体化学表面处理(清洗制绒) (19)3.2.6、多晶硅片的酸腐蚀清洗 (20)3.2.7、磷扩散 (21)3.2.8、背面及周边刻蚀 (23)3.2.9、PECVD镀氮化硅⑸N)薄膜 (24)3.2.10、丝网印刷剪结 (27)3.2.11、晶体硅太阳电池的电流一一电压特性 (28)3.2.12、太阳电池的性能参数 (29)3.3、组件 (30)331、组件线 (30)3.3.2、组件结构 (30)3.3.3、材料一一晶体硅太阳电池 (31)3.3.4、材料——EVA (31)3.3.5、材料一一TPT (32)3.3.6、材料一一钢化玻璃 (32)3.3.7、材料一一铝型材边框 (32)3.3.8、材料 --- 涂锡铜带 (33)3.3.9、工艺流程 (33)3.3.10、工艺一一划片 (33)3311、工艺一一电池测试 (33)3.3.12、工艺一一正面焊接 (34)3.3.13、工艺——背面串接 (35)33.14.工艺一一敷设 (35)3.3.15、工艺一一玻璃清洗 (36)3.3.16.工艺——材料切割 (36)3.3.17.工艺一一中间测试 (37)3.3.18、工艺——层压 (37)3.3.19.工艺——修边 (38)3.3.20、工艺 --- 装框 (38)3.3.21、工艺一一焊扌謝妾线盒 (39)3.3.22.工艺一一组件测试 (40)光伏产品的应用1.1.什么是光伏?1839年,法国的Becqueral第一次发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为”光生伏特效应简称”光伏效应”1954年,贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅太阳电池,现代硅太阳电池时代从此开始1-2.光伏发电的应用神舟五号飞船上的太阳能帆板空间站上的天阳能帆板太阳能汽车太阳能飞行器光伏发电站通过光伏供电的通讯基站太阳能电池充电器太阳能路灯二光伏产业链的介绍2.1.光伏产业链多晶硅料多晶硅片・太阳电池・光伏组件光伏系统三.产业链各环节介绍3・1、硅片多晶硅料(棒状、块状、粒状)多晶硅硅锭多晶硅硅片单晶硅硅棒单晶硅硅片目前晶体硅太阳电池硅片分为单晶硅硅片和多晶硅硅片,单晶硅硅片主要是125mmxl25mm ,多晶硅硅片主要是125mmx 125mm 或156mmxl56mm3.1.2、单晶硅片与多晶硅片的外观区别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均匀一致,单晶硅硅片因为实用硅棒的原因,四角有圆形大倒角,而多晶硅硅片一般采用小倒角3-1.3.生产方法提拉法单晶硅硅棒区熔法浇铸法多晶硅硅锭热交换法及布里曼法电磁铸锭法3.1.4,清洗硅料除去硅料表面的石英,金属离子等先使用碱液去除石英等,再使用酸混合液酸洗,再用等离子水冲洗浸泡至中性,最后烘干分类存放设备、工具模:硅料清洗机、硅料花篮、温度计、PH测量计、电阻率测量仪、量杯、电子称、防护服等材料:硅料、NaOH、HF、HCL去离子水硅料清洗机3.1.5,装料装料前需对垃竭进行均塢涂喷、垃竭烧结处理,在垃竭内表面形成均匀厚度的氮化硅为避免硅料与左甘竭接触污染硅锭装料时按照t甘竭底大块硅料、上面细硅料的原则,硅料缝隙间用细小硅料填充览竭涂喷烧结设备、工具模、材料:t甘竭喷涂站、坦竭烧结炉、恒温箱、红外测温枪、防护眼电动吸等;石英t甘嫌氮化硅粉、纯水、压缩空气装料设备、工具模、材料: 硅锭运转车、石墨护板、防护服、电子称、工4k吸尘器;石英10竭、硅料、硼母合金在上面工艺流程中的熔化、定向生长、冷却凝固、硅锭出炉都是在铸锭炉内完成生成完整的多晶硅锭我公司使用的铸锭炉原理方法是上面介绍的热交换法及布里曼法设备、工具模:定向凝固炉(DSS)、装卸料电瓶车、工业吸尘器、耐高温手套、硅锭转运车等材料:真空油脂、氨气、压缩空气铸锭炉3丄人破锭槨圭锭切割成一定尺寸的硅块,去除硅锭四周边皮料,再对硅块四角轮流进行倒角, 最后去头尾边皮料、头尾料中含有较高的碳、氧、金属杂质等,严重影响硅片性能设备、工具模:多线切割剖锭机、倒角机、数控金刚石带锯床、防护服、吊车材料:粘接剂、钢线、砂浆、金刚石带锯多线切割剖锭机3丄&多线切割将处理好的硅块进行粘接、切割,切割成设定厚度的硅片目前硅片厚度一般为180um 和200um粘接时,对硅块粘接面、金属模板、玻璃进行清洗,使用粘接剂粘接在一起设备、工具模: 超声波清洗机、多线切割机、电瓶堆垛车、吹风机、铲刀、电子称等材料:硅块、粘接剂、卷纸、酒精、钢线、砂浆等多线切割机3.1-9.硅片清洗在硅片清洗前,对切割后的硅片进行预清理,将硅片从模板下清洗下来硅片清洗使用清洁剂、醋酸、纯水清洗,去除粘接剂和各种表面杂质,得到清洁的硅片设备、工具模、材料:硅片预清洗设备、硅片清洗机、清洗剂、醋酸、纯水多晶硅片、硅片盒等3-1.10.包装使用硅片检测设备对硅片进行测试、分选,测试出每片硅片的性能参数,根据性能分类测试数据包括厚度、电阻率、少子寿命等相同分类的硅片包装在一起硅片检测设备3-1-11.硅片性能参数①型号(掺B的P型与掺P的N型)②电阻率③少数载流子寿命④硅片边长⑤对角线长度⑥倒角⑦厚底⑧总厚度变化减反射pn 结{ 电极n 型硅 p?0硅3.2.电池3.2.1,晶体硅太阳电池区别两者最大差别在于硅片,多晶硅片是许多硅晶粒的集合体3.2.2,晶体硅太阳电池结构正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴,对外输出电流;减反射薄膜的作 用是减小入射太阳光的反射率;pn 结的作用是将光激发的自由电子输送给n 型硅,将自由 空穴输送给P 型硅单晶硅太阳电池多晶硅太阳电池止血电极3.2.4, 晶体硅太阳电池的生产工艺流程烧结323.太阳电池工作原理之间产生电压,用金属导线接上电灯、电器等负载,可为这些负载提供电流机械损伤层3.2.5.晶体化学表面处理(清洗制绒)清洗\7在硅片的切割生产过程中会形成厚度达io 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清洗目的:清洗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,减小太阳光的反射硅片晶硅片的清洗采用碱液腐蚀的技术,碱液与硅反应生成可溶于水的化合物同时在表面形成金字塔状的绒面结构多晶硅片的清洗则采用酸液腐蚀的技术,酸液与硅反应生成可溶于水的化合物,同时形成的绒面结构是不规则的半球形或者蚯蚓状的〃凹陷〃由于绒面结构的存在,入射光经绒面第一次反射后,反射光并非直接射入到空气中,而是遇到邻近绒面,经过临近绒面的二次反射甚至第三次反射后,才射入到空气中,这样对入射光线就有了多次利用,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3.2.6.多晶硅片的酸腐蚀清洗通常应用的硅的酸腐蚀液包含氧化剂(如HNO3)和络和剂(如HF)两部分一方面通过HNO3与硅的氧化作用在硅的表面生成SiO2另一方面通过H F对SiO2的络合作用生成可溶性的络合物除HCI外,H F、HNO3、KOH都是强酸腐蚀性的化学药品,其中H F腐蚀最为强烈, 他们的固体颗粒、溶液,蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道多晶硅片清洗设备制备太阳电池的核心——pn结吸岀硅片内部的部分金属杂质%-三氯氧磷液态源扩散原理磷扩散的方法: 三氯氧磷(P0CI3 )液态源扩散(常用,效率高、pn 结均匀、平整和扩散层表面良好) 喷涂磷酸水溶液后链式扩散丝网印刷磷浆料后链式扩散三氯氧磷介绍:三氯氧磷是目前磷扩散用得较多的一种杂质源,为无色透明液体并具有刺激性气味, 纯度不高为红黄色;比重为1.67 ,熔点2艾,沸点107°C z 在潮湿空气中发烟;很容易挥 发或水解,升温下与水接触会反应释放出腐蚀有毒易燃气体扩散后的硅片n 型硅 p 型硅管式扩散炉32&背面及周边刻蚀扩散后的硅片除了表面的一层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,因此需去除背面以及周边的n 型硅薄层背面及周边刻蚀的目的: 去除硅片背面和周边的pn 结去除表面的磷硅玻璃(PSG )磷硅玻璃是扩散过程中的反应产物,是一层含磷原子的二氧化 硅背面及周边刻蚀的方法: 酸液腐蚀(湿法刻蚀) 等离子体刻蚀(干法刻蚀)背面及周边刻蚀原理:硝酸/亚硝酸将硅氧化成二氧化硅(主要是亚硝酸将硅氧化);二氧化硅和氢氟酸反应(快反应),生成四氟化硅和水(快反应),四氟化硅又和水化合成氟硅酸进入溶液;硫酸不参n 型硅 p 型硅与反应,仅仅是增加氢离子浓度,加快反应,增加溶液黏度(增大溶液与PSG 薄层间的界面 张力)和溶液密度3.2-9, PECVD 镀氮化硅(SiN)薄膜SiN薄膜湿法刻蚀设备PECVD镀氮化硅的目的:氮化硅薄膜作为减反射膜可减小入射光的反射在氮化硅薄膜的沉淀过程中,反应产物氢原子进入到氮化硅薄膜内以及硅片内,起到了钝化缺陷的作用太阳电池表面的深蓝色SiN薄膜SiN薄膜的物理性质和化学性质:结构致密硬度大能抵御金属离子的侵蚀介电强度高耐湿性好耐一般的酸碱,除H F和热H3PO4SiN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) 低温工艺侑效降低成本)含氢SiNx:H 可以对mc-Si 提供体钝化入射光在SiN 薄膜表面发生一次反射,在SiN 薄膜和硅片界面发生的二次反射,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 反射沉淀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PECVD 镀膜设备■4 KOIM(i w w >SiN 薄膜 p 型硅银浆料张铝浆料银电极张铝电极3.2.10.丝网印刷与烧结丝网印刷的目的:印刷背面电极浆料,银铝浆,并烘干 印刷背面场浆料,铝浆,并烘干 印刷正面电极浆料,银奖,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金属的电极正面电极 背面电极印刷丝网印刷设备烧结炉3.2.11%晶体硅太阳电池的电流电压特性p/wr/v将太阳电池接上负载在光照条件下,改变负载的电阻,太阳电池的输出电压V、输出电流I和输出功率P将随之变化记录下V、I、P的变化情况,并将数据绘成曲线,、餡寻到上图的曲线,称为太阳电池的电流一电压特性3.2.12、太阳电池的性能参数短路电流Isc :负载的电阻为零时,太阳电池的输出电流开路电压Voc :负载电阻无穷大时,太阳电池的输出电压最大功率点Pm:太阳电池的最大输岀功率最大功率点电流Im :输岀功率最大时,太阳电池的输出电流最大功率点电压Vm:输出功率最大时,太阳电池的输出电压转换效率q:太阳电池的最大输出功率Pm与入射光功率的比值填充因子FF :太阳电池的最大输出功率Pm与短路电流Isc、开路电压Voc乘积的比值串联电阻Rs :由体电阻、表面电阻、电极导体电阻、电极与硅表面的接触电阻组成并联电阻Rsh :为旁漏电阻,他是由硅片的边缘不清洁或硅片表面缺陷弓I起3・3.组件产品实图3.3.1,组件线组件线又叫封装线,封装是太阳能电池生产中的关键步骤,没有良好的封装工艺,多好的电池也生产不出好的组件板电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证,而且还增强了电池的抗击强度产品的高质量和高寿命是赢得客户满意的关键所以组件版的封装质量非常重要组件作为晶体硅太阳能行业的最终产品,应用于光伏系统发电,即直接面向客户其质量最为关键目前,优良的组件产品拥有25年的质量保证,即十年内功率衰减减小小于等于10% ,二十五年内功率减小少于等于20%3・3・2.组件结构3・3・3.材料__晶体硅太阳电池晶体硅太阳电池是组件最重要的部分,直接影响组件的电性能3.3.4.材料——EVAEVA是一种热熔胶粘剂,常温下无粘性且具有抗粘性,便于操作,经一定条件热压发生熔融粘接与交联固化,并变得完全透明,长期的实践证明:它在太阳电池封装与户夕M吏用均获得相当满意的效果固化后的EVA能承受大气变化且具有弹性,他将晶体硅片组〃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,它和玻璃粘和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3.3.5.材料——TPTTPT(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:夕卜层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力, 中间层为聚酯薄膜具有良好的绝缘性能,内层PVF需经表面处理的EVA具有良好的粘接性能太阳电池背面覆盖物——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,并因此具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高组件的效率当然,此氟塑料膜首先具有太阳电池封装材料应具有的耐老化、耐腐蚀、不透气等基本要求3.3.6.材料一一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范围内(320-1100nm)透光率达到91%以上,对于大于1200nm的红外光有较高的反射率此玻璃能同时耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降3.3.7.材料一一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3.3.8.材料一一涂锡铜带涂锡带由无氧铜剪切拉拨或轧制而成,所有外表面都有热度涂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3.3.9、工艺流程划片——电池检修——正面焊接+检验——背面串接+检验——敷设(玻璃清洗、材料切割、敷设)——中间测试——层压——去毛边(去边、清洗)一装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶)——焊接接线盒——组件测试+外观检验——包装入库3.3.10、工艺一一划片根据需要进行划片,将太阳电池切成需要的小尺寸所需设备:激光划片机材料:太阳电池片、破碎太阳电池片3.3.11,工艺一一电池测试由于电池片制作条件的随机性,生产出来的电池性能不尽相同,所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起,所以应根据其性能参数进行分类:电池测试即通过测试电池的输出参数(电流电压)的大小对其进行分类以提高电池的利用率,做岀质量合格的光伏组所需设备:太阳能电池单体测试分选仪材料:电池片电池测试3-3.12.工艺一一正面焊接是将焊带焊接到电池正面(负极)的主栅线上焊带为镀锡的铜带,长度约为电池边长的2 倍多岀的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连所需设备:恒温焊台(手工焊)、自动串焊机(机械焊)材料:电池片、焊带(助焊剂浸泡)辅助工具:烙铁头、酒精、无尘布工装:焊接工作台3.3.13.工艺一一背面串接背面焊接是将12片电池串接在一起形成一个组件串,电池的定位主要靠一个模具板, 上面有12个放置电池片的凹槽,槽的大小和电池的大小相对应,槽的位置已经设计好,不同规格的电池片使用不同的模板,操作者实用电烙铁和焊锡丝将"前面电池"的正面电极(负极)焊接到〃后面电池〃的背面电极(正极)上,这样依次将12片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线所需设备:恒温焊台(手工焊)、自动串焊机(机械焊)材料:电池片、焊带(助焊剂浸泡)辅助工具:烙铁头、酒精、无尘布工装:焊接工作台3.3.14、工艺——敷设背面串接好且经过检验合格后,将组件串、玻璃和切割好的EVA、背板按照一定的层次敷设好,准备层压敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置,调整好电池间的距离,为层压打好基5岀所需设备:恒温焊台材料:电池串,焊锡丝,切割好的EVA、TPT ,清洗干净的钢化玻璃,汇流条辅助工具:烙铁头、手术刀工装:敷设台敷设3.3.15,工艺一一玻璃清洗用自来水清洗玻璃,去除表面污渍、杂质等所需设备:玻璃清洗机材料:钢化玻璃、自来水3.3.16,工艺一一材料切割切割TPT、EVA成合适尺寸,用于敷设所需设备:裁剪机材料:TPT、EVA3.3.17.工艺一一中间测试对敷设好的组件进行测试,根据测试曲线、数据进行分析,得出是否合格,若不合格则找出问题进行返修这时未进行层压,产品返修成本低该工艺很大程度上降低产品的不合格率, 降低产品成本所需设备:太阳能组件测试仪材料:敷设完组件3.3.18.工艺——层压将敷设好的电池放入层压机中,通过抽真空将组件内的空气抽出,然后加热使EVA融化将电池、玻璃和背板粘接在一起;最后冷却取出组件层压工艺是组件生产的关键一步,层压温度、层压时间根据EVA的性质决定所需设备:层压机材料:敷设后产品工装:四氟布、观察架层压层压机3.3.19.工艺一一修边层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边,所以层压完毕应将其切除所需设备:无材料:层压完半成品组件辅助工具:美工刀工装:工作台3.3.20,工艺——装框类似于给玻璃装一镜框给组件装铝框,增加组件的强度,进一步的密封电池组件,延长电池的实用寿命边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂(硅胶)填充各边框间用角键连接所需设备:装框机’硅胶枪材料:修边后的半成品组件、铝合金边框、铝合金销子、硅胶辅助工具:木质榔头、无尘布、酒精工装:工作台装框3.3.21.工艺一一焊接接线盒在组件背面引线处焊接一个盒子,以利于电池与其他设备或电池间的连接所需设备:硅胶枪材料:硅胶、接线盒、装框完组件工装:工作台粘接线盒3・3・22.工艺一一组件测试测试的目的是对电池的输出功率进行标定,测试其输出特性,确定组件的质量等级出售组件是以组件的功率销售所需设备:太阳能组件测试仪材料:成品组件组件测试组件高效和高寿命保证:1、高转换效率、高质量的电池片2、高质量的原材料,例如:高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂(中性硅酮树脂胶)、高透光率高强度的钢化玻璃等3、合理的封装工艺4、员工严谨的工作作风测试报告最后包装。
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