太阳能电池技术方案

技术方案太阳能电池的分类单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的光电转换效率为 15%左右， 最高的达到 24%， 这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的， 但制作成本很大， 以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装， 因此其坚固耐用， 使用寿命一般可达15 年，最高可达 25 年。多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多， 但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电效率约 12%左右（ 2004 年 7 月 1 日日本夏普上市效率为 14.8%世界最高效率多晶硅太阳能电池） 。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，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。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。非晶硅太阳能电池非晶硅太阳电池是 1976 年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，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少， 电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。 但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低， 目前国际先进水平为 10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。多元化合物太阳电池多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。 现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种： a)硫化镉太阳能电池 b)砷化镓太阳能电池 c)铜铟硒太阳能电池（新型多元带隙梯度 Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池）Cu(In,Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差） 多元的半导体材料， 可以扩大太阳能吸收光硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化效率为 18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应（ SWE） ，其光电转化效率比目前商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。工艺技术方案根据产品方案， 本项目主要生产工艺的流程采用国内较为成熟的工艺路线， 基本上是从硅片的开箱检测与装盒开始，然后在加工车间去除油污及制裁、扩散制作表面 PN 结然后检测、等离子体刻蚀周边 PN结及抽测效果、二次清洗，然后在表面处理车间完成制备薄膜减反射层、印刷背面电极、背电场、正面电极，然后经过高温烧结，最后经检测车间检测合格后入库。太阳能电池硅片生产工艺流程图如下：太阳能电池生产工艺流程图主要工艺流程说明：①清洗、制绒：首先用碱（或酸）腐蚀硅片，以去除硅片表面机械损伤。而后进行硅片表面绒化，现在常用的硅片的厚度 180um 左右。去除硅片表面损伤层是太阳电池制造的第一道常规工序， 主要是通过化学腐蚀， 硅片化学腐蚀的主要目的是消除切片带来的表面损伤， 同时也能起到一定的绒面效果，从而减少光反射。②甩干：清洗后的硅片使用离心甩干机进行甩干。③扩散、 刻蚀： 多数厂家都选用 p 型硅片来制作太阳电池， 那么一般用 POCl3液态源作为扩散源。 扩散设备可用横向石英管或链式扩散炉， 进行磷扩散形式 n 型层。 扩散的最高温度可达到 850-900℃。这种方法制出的结均匀性好，方块电阻的不均匀性小于 10%，光子寿命大于 10 微秒。扩散过程遵从如下反应式：4POCl+3O（过量） 2PO+2Cl（气）2PO + 5Si 5SiO2 + 4p 背腐蚀去磷硅玻璃和边缘 P-N 节：用化学方法除去扩散层 SiO2 与 HF 生成可溶于水的 SiF，从而使硅表面的磷硅玻璃（掺 PO的 SiO）溶解，化学反应为：SiO +6HF H（ SiF） +2HO ④减反射：采用等离子体增强化学气相沉积（ PECVD）技术在电池表面沉积一层氮化硅减反射膜，不但可以减少光的反射，由于在制备 SiNx 减反膜过程中大量的氢原子进入，能够起到很好的表面钝化和体钝化的效果， 这对于具有大量晶界的多晶硅材料而言， 由于具有明显的表面钝化和体钝化作用， 因此可以用比较差一些的材料来制作太阳电池。 由于增强对光的吸收性的同时， 氢原子对太阳电池起到很好的表面和体内钝化作用， 从而提高了电池的短路电流和开路电压。⑤印刷 +烧结：为了从电池上获取电流，一般在电池的正、背两面制作电极。正面栅网电极的形式和厚度要求一方面要有高的透过率， 另一方面要保证栅网电极有一个尽可能低的电阻。背面做成 BSF结构，以减小表面电子复合，印刷后高温烧结。电池生产工序就完成了。⑥检测分选： 为了保证产品质量的一致性， 通常要对每个电池测试， 并按电流和功率大小进行分类，可根据电池效率进行分级。⑦包装入库：将分选好的电池片进行包装，并入库。晶体硅太阳能电池片生产用原辅材料消耗见下表：电池片生产项目原辅材料消耗一览表：序号原料及辅料名称规格（ %）单位年消耗量备注一原料1 硅片kg/a 4950.00 二辅助材料1 氢氧化钠99.90% kg/a 19800.00 2 盐酸35.00-37.00 kg/a 19200.00 3 异丙醇99.85 kg/a 24000.00 4 三氯氧磷99.99 kg/a 720.00 5 四氟化碳99.00 kg/a 2400.00 6 硅烷99.80 kg/a 1200.00 7 氨气99.99 kg/a 6000.00 8 氧气99.9996 kg/a 9 氢氟酸40.00 kg/a 4800.00 三燃料及公用公程1 煤气市政燃气m3 300000 来自市政燃气管线2 新鲜水t 17890 3 电kwh 1512 万建设内容包括：主厂房 1400m2, 库房 500m2，办公、生活用房 500m2 ，变电室 60m2，室外给排水、消防管道等工程、围墙大门、道路、场地硬化工程及绿化工程；购置晶体硅太阳能电池片加工主要生产和检测设备等。项目选址项目选址为平定县冠山镇贵石沟村， 厂区占地面积 40 亩。 该厂址邻近太旧高速和 207 国道，交通十分便利。气候特点属暖温带半湿润大陆性季风气候区。冬夏长，春秋短，四季分明；日照比较充足，昼夜温差较大；春季少雨多风，干旱时有发生；夏季炎热多雨，降水量年际变化大；秋天云高气爽，降温快；冬季干冷，时有风沙天气。本境光能资源比较丰富。太阳辐射总量多，年平均值为133.9 千卡 / 平方厘米； 全年实际日照时数为 2696.3~2886.3 小时。 热量资源可满足一年一熟，不少地方可达两年三熟。 年均气温不同地点相差很大， 无霜期平均为 130~180 天。 年降水量560 毫米。地形、地貌项目所选场地，地面标高在 688.6-691.4m 之间，厂区较为平坦，地层为第四纪冲积，洪积亚粘土层，砂土层，场址内没有断裂、滑坡等不良地质现象，地下无矿藏，地质良好。工程地质本项目用地， 场区地势较为平坦。 项目岩土工程已由阳泉市建筑设计院做过勘察。 其地层构成主要由 Q4ml 新近人工填土、 第四纪全新世 Q42A1+P1 冲 （洪） 积形成的粉质粘土、 细砂、中砂、卵石、粉土、粉质粘土和石炭纪页岩、砂岩组成。根据附近已有工程水质分析资料，地下水对钢筋混凝土无腐蚀性。土工试验主要指标值如下：干密度：平均值 1.69 标准差 0.05 变异系数 0.03 孔隙比：平均值 0.602 标准差 0.05 变异系数 0.08 饱和度：平均值 93.8 标准差 7.09 变异系数 0.08 液性指数：平均值 0.24 标准差 0.19 变异系数 0.78 压缩模量：平均值 13.76 标准差 5.7 变异系数 0.41 地震根据国家地震局和建设部发布的《中国地震烈度区划图（ 1990） 》所示，项目区基本烈度为VII 度。项目区没有发现采空区和滑坡迹象等不良地质现象。岩土层承载力特征值如下：粉质粘土（ 1） 170KPa 细砂 170KPa 中砂 180KPa 硌砂 190KPa 卵石 220KPa 粉土 150KPa 粉质粘土（ 2） 200KPa 页岩（强风化） 300KPa 页岩（中等风化） 500KPa 砂岩（中等风化） 800KPa 依据《建筑抗震设计规范》 ，判定本场地为抗震一般地段。场地评价为地基均匀，地基岩稳定。建设规模年产 25MW 晶体硅太阳能电池片。主要装置（设备）和设施一览表序号名称规格操作参数材质数量备注一煤制气工段1 清洗机Φ 2400，煤气产量： 3000Nm3/h 温度： 350℃压力： 3KPa Q235B 1 台2 HF 清洗机处理量 9200m3/h ，Φ 1200 温度：常温压力： 2320pa Q235B 1 台3 鼓风机风量 7785m3/h 风压： 2320pa 温度：常温组合件1 台二煤焦油蒸馏工段6 管式炉Φ 3000× 6000 温度： 450℃压力：常压不锈钢1 台7 分馏塔Φ 1200× 35000 温度： 400℃压力： 0.1MPa Q245R 1 台8 塔顶换热器Φ 720× 6000 管程温度： 50℃、壳程温度： 200℃Q245R 2 台9 一线换热器Φ 630× 6000 管程温度： 350℃、壳程温度： 150℃Q245R 2 台10 二线换热器Φ 630× 6000 管程温度： 350℃、壳程温度： 150℃Q245R 2 台11 三线换热器Φ 630× 6000 管程温度： 350℃、壳程温度： 150℃Q245R 2 台12 渣油换热器Φ 630× 6000 管程温度： 350℃、壳程温度： 150℃Q245R 2 台13 油气分离器Φ 800× 2000 温度：常温压力：常压Q235B 1 台14 鼓风机风量 7785m3/h 风压： 2320pa 温度：常温组合件1 台7.5KW 15 引风机风量： 14400m3/h 风压： 3235pa 温度：常温组合件1 台2.2KW 三罐区16 原料油储罐Φ 15000× 13500 温度： 40-50℃压力：常压2 台17 清洗油储罐Φ 11500× 10500 温度： 30-40℃压力：常压2 台18 蜡油储罐Φ 11500× 10500 温度： 70-80℃压力：常压2 台19 渣油储罐Φ 11500× 10500 温度： 70-80℃压力：常压2 台四辅助设施21 热水锅炉开水产量 2500kg/h 耗煤量 50kg/h 温度： 100℃压力：常压Q245R 1 台22 消防水泵流量 15L/S 2950r/min 压力 0.64mpa 扬程 64m 温度：常温组合件台23 循环水泵流量 200 立方米 / 小时 1450r/min 扬程 32m 温度：常温组合件2 台24 发电机额定电压 400/230 额定电流 631A 频率 50hz 1500rmin 温度： 50℃组合件1 台