太阳能电池生产流程

一、 晶体与非晶体太阳能电池板在猛烈阳光底下，单晶体式太阳能电池板较非晶体式能够转化多一倍以上的太阳能为电能， 但可惜单晶体式的价格比非晶体式的昂贵两三倍以上， 而且在阴天的情况下非晶体式反而与晶体式能够收集到差不多一样多的太阳能。太阳电池基本知识太阳电池最早问世的是单晶硅太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素，几乎遍地都有硅的存在， 可说是取之不尽， 用硅来制造太阳电池， 原料可谓不缺。但是提炼它却不容易， 所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时， 又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池， 至今商业规模生产的太阳电池， 还没有跳出硅的系列。 其实可供制造太阳电池的半导体材料很多， 随着材料工业的发展、 太阳电池的品种将越来越多。 目前已进行研究和试制的太阳电池， 除 硅系列外， 还有硫化镉、 砷化镓、 铜铟硒等许多类型的太阳电池 ， 举不胜举， 以下介绍几种较常见的太阳电池。单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池， 它的构成和生产工艺已定型， 产品已广泛用于宇宙空间和地面设施。 这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求 99.999 ％。为了降低生产成本，现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒， 材料性能指标有所放宽。 有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料， 经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。 将单晶硅棒切成片，一般片厚约 0.3 毫米。 硅片经过成形、抛磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。 加工太阳电池片， 首先要在硅片上掺杂和扩散， 一般掺杂物为微量的硼、 磷、 锑等。 扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。 这样就在硅片上形成 P/FONTN结。然后采用丝网印刷法，将配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结， 同时制成背电极， 并在有栅线的面涂覆减反射源， 以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉， 至此， 单晶硅太阳电池的单体片就制成了。 单体片经过抽查检验， 即可按所需要的规格组装成太阳电池组件 （太阳电池板） ， 用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流， 最后用框架和封装材料进行封装。 用户根据系统设计， 可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵， 亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为 15％左右，实验室成果也有20％以上的。用于宇宙空间站的还有高达 50以上的太阳能电池板。多晶硅太阳电池单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料， 而制造这些材料工艺复杂， 电耗很大， 在太阳电池生产总成本中己超二分之一， 加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状， 切片制作太阳电池也是圆片， 组成太阳能组件平面利用率低。 因此， 80年代以来， 欧美一些国家投入了多晶硅太阳电池的研制。 目前太阳电池使用的多晶硅材料， 多半是含有大量单晶颗粒的集合体， 或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为 100～ 300 欧姆厘米 的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用 1 5 的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料，加人适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约 20 分钟，然后注入石墨铸模中， 待慢慢凝固冷却后， 即得多晶硅锭。 这种硅锭可铸成立方体， 以便切片加工成方形太阳电池片， 可提高材质利用率和方便组装。 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约 12％左右，稍低于单晶硅太阳电池， 但是材料制造简便， 节约电耗， 总的生产成本较低， 因此得到大量发展。随着技术得提高，目前多晶硅的转换效率也可以达到 14左右。非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池是 1976 年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低，非常吸引人。制造非晶硅太阳电池的方法有多种，最常见的是辉光放电法，还有反应溅射法、化学气相沉积法、 电子束蒸发法和热分解硅烷法等。 辉光放电法是将一石英容器抽成真空， 充入氢气或氩气稀释的硅烷， 用射频电源加热， 使硅烷电离， 形成等离子体。 非晶硅膜就沉积在被加热的衬底上。 若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化硼， 即可得到 N型或 P 型的非晶硅膜。 衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。 这种制备非晶硅薄膜的工艺， 主要取决于严格控制气压、 流速和射频功率， 对衬底的温度也很重要。 非晶硅太阳电池的结构有各种不同，其中有一种较好的结构叫 PiN电池，它是在衬底上先沉积一层掺磷的 N型非晶硅，再沉积一层未掺杂的 i 层，然后再沉积一层掺硼的 P 型非晶硅， 最后用电子束蒸发一层减反射膜， 并蒸镀银电极。 此种制作工艺， 可以采用一连串沉积室， 在生产中构成连续程序， 以实现大批量生产。 同时， 非晶硅太阳电池很薄， 可以制成叠层式， 或采用集成电路的方法制造， 在一个平面上， 用适当的掩模工艺， 一次制作多个串联电池， 以获得较高的电压。 因为普通晶体硅太阳电池单个只有 0.5 伏左右的电压， 现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达 2.4 伏。 目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为 10％左右，且不够稳定，常有转换效率衰降的现象， 所以尚未大量用于作大型太阳能电源， 而多半用于弱光电源， 如袖珍式电子计算器、 电子钟表及复印机等方面。 估计效率衰降问题克服后， 非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展， 因为它成本低， 重量轻， 应用更为方便， 它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。目前我们重点使用的基本都是多晶硅和单晶硅太阳能电池板。一、太阳能电池太阳能电池的利用光伏效应把太阳的光能转换成电能。 对于硅电池来说，在标准条件下（光谱照度 100W/m 2 , 光谱 AM1.5 ，温度 25 ℃ ），它的开路电压为 0.48 ～ 0.6V 。将多个单体太阳能电池连接，并进行封装，可以构成不同面积、不同功率的太阳能电池组件， 也可统称为太阳能电池板。 单体太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。太阳能电池于太阳幅照度的对数成正比， 具有负的温度系数， 温度每上升一度，电压下降 2mV ～ 3mV 。单晶硅太阳能电池、 多晶硅太阳能电池、 非晶硅太阳能电池是目前较常见、较实用的三种太阳能电池。多晶硅太阳能电池的生产工艺相对简单， 价格比单晶硅低。 近年来， 由于多晶硅太阳能电池技术的不断进步， 其转换效率得到不断提高。 单晶硅太阳能电池的效率比较高， 但价格高于多晶硅太阳能电池。非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低， 可在室内阳光很弱的情况下使用。目前太阳能电池的封装形式主要层压工艺和滴胶工艺有两种。 采用层压工艺封装的太阳能电池可以保证 25 年以上的工作寿命， 其工艺特性和使用寿命优于滴胶封装形式。不管哪种太阳能电池都具有以下五大电性能1 、 Isc ＝短路电流； 2 、 Im ＝峰值电流； 3 、 Voc ＝开路电压； 4 、 Vm ＝峰值电压； 5 、 Pm ＝ 峰值功率＝（ Im Vm ）（以上根据太阳能电池的外特性计算）三、太阳能电池组件生产工艺流程太阳能电池组件生产工艺组件线又叫封装线， 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可客户满意的关键， 所以组件板的封装质量非常重要。1.1 工艺流程1、电池检测 2、正面焊接 检验 3、背面串接 检验 4、敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设） 5、层压 6、去毛边（去边、清洗） 7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶） 8、焊接接线盒 9、高压测试 10、组件测试 外观检验 11、包装入库；1.2 工艺简介在这里只简单的介绍一下工艺的作用， 给大家一个感性的认识， 具体内容后面再详细介绍1、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（电流和电压） 的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。2、 正面焊接是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带， 我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应） 。焊带的长度约为电池边长的 2 倍。 多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。 我们公司采用的是手工焊接 3、背面串接背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的， 电池的定位主要靠一个膜具板， 上面有 36 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， 不同规格的组件使用不同的模板， 操作者使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 36 片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。4、层压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 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂 （ primer） 以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。 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， 为层压打好基础。 （敷设层次由下向上玻璃、 EVA、电池、 EVA、玻璃纤维、背板） 。5、组件层压将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出， 然后加热使 EVA 熔化将电池、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。我们使用快速固化 EVA 时，层压循环时间约为 25 分钟。固化温度为 150℃。6、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。7、 装框类似与给玻璃装一个镜框； 给玻璃组件装铝框，增加组件的强度， 进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。 边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。8、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。9、高压测试高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压， 测试组件的耐压性和绝缘强度， 以保证组件在恶劣的自然条件 （雷击等）下不被损坏。10、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。信息来自中国太阳能人才网（ http//solar.baidajob.com ）太阳能招聘求职网站，版权所有编辑人周仁锋团队支持中国太阳能人才网技术支持周仁锋、王宏博、阳小参联系方式 0755-88366618 13537759184 邮箱 solar02baidajob.net