非晶硅柔性电池组件衬板制作要求
非晶硅电池模块的制造流程
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柔性非晶硅太阳能电池的制备答辩
材科1001 臧冬冬 指导教师：冯晓东
❖ 背景意义 ❖ 电池的制备工艺 ❖ 前电极和电池的实验及分析 ❖ 展望
目录
背景意义
❖ 非晶硅太阳能电池在室内弱光下也能发电，已被广泛用于 钟表，显示牌等不直接接受光照的场合下
非晶硅荧光灯
非晶硅电子表
研究分析 挑选合适 的柔性衬
底材料
❖ 结果
电池性能测试
Voc V
Isc（A）
0.37492625 0.00127569
Fill Factor 31.6890
Efficiency*100% R at Voc
0.87
180.448007
R at Isc 462.893
电池IV曲线图及性能参数，器件面积55mm2
结果分析
❖ 电池样品开路电压偏低，可能为p层，n层掺杂不理想， 电子和空穴的准费米能级差距偏小；
ITO前电极的工艺优化
方阻/·□-1 平均透过率/%
200
180
160
140
120
100
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
氧气流量/sccm
不同氧气流量气氛下沉积的ITO薄膜 方阻
88
86
84
82
80
78
76
74
72
70
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
氧气流量/sccm
不同氧气流量沉积的ITO薄膜对应的平均 透过率
ITO前电极的工艺优化
透过率/% 透过率/%
100
90
50W
非晶硅太阳能电池板的设计
非晶硅太阳能电池板的设计非晶硅太阳能电池板的设计一、选题简介、意义选题简介：生活在现代社会，随着工业的大力发展，能源已经成为当今社会不得不重视的问题，那么开发新能源便迫在眉睫，光能、风能等都是新能源的主要发展方向，随着工业发展带来的另一问题是环保问题，大家都深受雾霾等严重污染气候的困扰，与其花大精力去治理，倒不如釜底抽薪开发新的环保技术，结合以上两点太阳能电池板便是其中的佼佼者。
太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。
太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。
太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关，在相同光照条件下面积越大的输出功率也越大。
太阳能电池板的优劣主要由开路电压和短路电流这两项指标来衡量。
太阳能电池板主要分为单晶硅，多晶硅和非晶硅三种类型。
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，在所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高，但是相对应制作成本很大，没有办法得到广泛的运用。
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，虽然成本较低，材料制造简便，节约电耗，但是它的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率只有大约12％，现在得到大量使用就是它。
非晶硅太阳电池是1976年才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，工艺过程得到了大幅的简化，硅材料消耗也变得很少，电耗也变得更低，它最最主要的优点是在弱光条件也能发电。
但是他的缺点也是明显的，非晶硅太阳电池存在光电转换效率偏低的问题，目前国际顶尖水平为10％左右，并且还不够稳定，随着时间的延长，它的转换效率会渐渐衰减。
未来在能源方向的发展，非晶硅太阳能电池绝对会是其中最重要的一部分，所以我们要好好完成此次课题，为了新能源的发展。
选题意义：太阳能电池能有效节约能源，并可以减少环境的污染，那么开发出新型的有效的太阳能电池便是当务之急，而非晶硅太阳能电池因为它自身的优势，我们更应该大力的发展。
柔性光伏组件
柔性光伏组件引言柔性光伏组件是一种新型的太阳能电池组件，具有柔性和轻薄的特点。
相比于传统的硅基太阳能电池组件，柔性光伏组件具有更广阔的应用领域和更高的能源利用效率。
本文将介绍柔性光伏组件的原理、结构和应用。
一、柔性光伏组件的原理柔性光伏组件使用的是非晶硅或有机光伏材料，它们具有良好的柔性和弹性，可以在弯曲或弯折的情况下工作。
其工作原理是利用材料中的光敏材料转换光能为电能。
柔性光伏组件采用了薄膜太阳能电池技术，在柔性基底上薄膜沉积多层材料形成太阳能电池组件。
这些薄膜材料可以是非晶硅、有机材料或其他新型材料。
薄膜太阳能电池组件相比于传统硅基太阳能电池具有更高的能源转换效率，在相同面积下可以产生更多的电能。
柔性光伏组件通常采用无晶硅或有机薄膜材料作为光电转换层，以及透明导电膜、保护层等，这些层次是通过特殊的工艺技术堆叠而成的。
其中的光电转换层是最关键的部分，它可以将光能转换为电能。
二、柔性光伏组件的结构柔性光伏组件的结构通常包括以下几个部分：1.柔性基底：柔性基底是光伏组件的承载层，通常由聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜制成。
这种材料具有良好的柔性和耐候性，可以适应各种复杂的表面形状。
2.光电转换层：光电转换层是柔性光伏组件的核心部分，通过光电转换层将光能转化为电能。
常见的光电转换材料有非晶硅、有机材料等。
3.透明导电膜：透明导电膜是位于光电转换层顶部的一层薄膜，其主要作用是导电并保护光电转换层。
常见的透明导电膜材料有氧化锡、氧化锌等。
4.保护层：保护层是位于光电转换层顶部的一层薄膜，其主要作用是保护光电转换层不受外界环境的侵害。
常见的保护层材料有聚酯薄膜、聚合物薄膜等。
三、柔性光伏组件的应用柔性光伏组件由于其柔性和轻薄的特点，具有广泛的应用前景。
以下是柔性光伏组件的几个应用领域：1.公共建筑：柔性光伏组件可以应用于公共建筑的外墙、屋顶等地方。
其柔性特点使得它可以与建筑物的曲线表面完美贴合，不影响建筑的整体美观。
柔性衬底非晶硅电池
?） 光 催 化 反 应 ； K） 光 催 化 剂 负 载 和 固 定 化 ； P）
#" !""#年 第 $期
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柔性衬底太阳电池的特点 非晶硅太阳电池按衬底分为硬衬底和柔性衬底
两大类。所谓柔性衬底太阳电池是指在柔性材料 （如 不 锈 钢 、 聚 合 物 ） 上 制 作 的 非 晶 硅 太 阳 电 池 。 柔性太阳电池与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅 等硬衬底电池相比，其最大的特点是轻、薄和可卷 曲 性 。 以 美 国 "##$ 公 司 采 用 不 锈 钢 作 衬 底 为 例 ， 不锈钢的厚度仅为 % 密尔（& 密尔为 ’(’)% 毫米） ，且 具有极好的柔软性，可以任意卷曲、裁剪、粘贴， 既使弯成很小的半径，作数百次卷曲，电池性能也 不会发生变化。其次，柔性衬底非晶硅电池与晶体 硅电池相比还具有良好的温度特性和极高的充电效 率，以及良好的光谱响应和高可靠性等优点。这些 特点使柔性衬底非晶硅太阳电池不但可以完全胜任 目前其他平板类太阳电池应用（例如光伏电站、通 讯站等）的所有角色，而且用在平板类太阳电池难 以胜任的许多其他领域，例如太阳能汽车、飞机、 飞艇、建筑等特殊曲面场合，甚至可以像地图一样 挂在墙上，不用时卷曲起来即可。第三，由于非晶 硅电池的光吸收系数大，因此具有更强的耐辐射能 力，在未来空间界面应用具有极大的优势。最后， 从 制 备 工 艺 上 看 ， 由 于 该 种 结 构 电 池 采 用 *+,, -+
另外， ()*9./012 公司 ?:;< 不锈钢柔性衬底非 晶硅太阳电池生产线（地点也在密西根州底特律） ， 已 于 ?@@A 年 年 底 建 成 。 ()*9./012 公 司 :;< 不 锈 钢 柔性衬底非晶硅太阳电池生产线的产品稳定，效率 为BC:D 。 在国内，AEE@ 年沈阳真空技术研究所与上海硅 酸盐研究所联合研制成功国内第一台生产柔性衬底 非晶硅太阳电池六室半连续镀膜机，并制作了柔性 衬底太阳电池。AEE:年，哈尔滨克罗拉太阳能电力 公司研制出透明聚合物柔性衬底太阳电池。目前天 津市从美国 引 进 了 :;< 柔 性 衬 底 非 晶 硅 太 阳 电 池 生产线，南开大学光电子所现已率先研制出柔性衬 底太阳电池游艇及相应产品，同时和新疆新能源研 究所 合 作 建 立 了 A 座 ?C:F< 柔 性 衬 底 非 晶 硅 太 阳 电 池电站及配套的广播电视系统，为柔性衬底非晶硅 太阳电池的应用打下基础。相信在不久的将来，柔 性衬底非晶硅太阳电池以其自身的优势将在太阳电 池应用领域大年 A@ 月 AI 日 至 A@ 月 ?@ 日 在 北 京 西 郊 宾 馆 举 行 。 中 国
柔性BIPV组件生产工艺
柔性BIPV组件生产工艺柔性BIPV（Building Integrated Photovoltaic）组件是在建筑物的外墙、玻璃幕墙等表面集成光伏电池的一种新型电池组件。
与传统硅基光伏电池不同，柔性BIPV组件具有更高的柔韧性和透明度，可以更好地满足建筑物外观设计和能源利用的需求。
下面将介绍柔性BIPV组件的生产工艺。
柔性BIPV组件的生产工艺主要包括材料准备、制备光伏电池、封装和质量检测四个步骤。
首先是材料准备。
柔性BIPV组件的主要材料包括透明导电膜、电池层、保护层和框架。
透明导电膜是用于收集太阳能的关键组件，常用的材料有氧化锌或氧化锡等导电材料。
电池层由光伏电池芯片和背电极组成，常用的光伏电池芯片有染料敏化太阳能电池（DSSC）和有机太阳能电池（OPV）等。
保护层是为了保护光伏电池芯片不受外界环境的影响，常用的材料有有机高分子材料和玻璃等。
框架则用于支撑和固定组件的结构。
接下来是制备光伏电池。
制备光伏电池主要包括制备透明导电膜、制备电池芯片和背电极的涂敷。
制备透明导电膜时，首先将透明导电材料溶液涂覆在基板上，然后利用熔融法或溶胶凝胶法制备出连续的透明导电膜。
制备电池芯片时，将光伏电池芯片和背电极涂敷在透明导电膜上，形成电池层。
涂敷的方法主要有刷涂法、离子束溅射法和旋涂法等。
然后是封装。
封装是将电池层和保护层进行封装，保护光伏电池芯片不受外界环境的影响。
将保护层涂覆在电池层上，形成组件的基本结构。
封装的方法有热压封装和真空封装等。
最后是质量检测。
柔性BIPV组件在生产过程中需要进行多项质量检测，确保组件的性能和质量达到要求。
常用的检测方法有电池效率测试、透明度测试、耐候性测试和安全性测试等。
综上所述，柔性BIPV组件的生产工艺包括材料准备、制备光伏电池、封装和质量检测四个步骤。
这些步骤的完成需要依靠高精密的设备和技术，同时还需要注意材料的选择和组件的质量控制，以确保柔性BIPV组件的性能和质量符合要求。
非晶硅太阳能电池制造工艺
非晶硅太阳能电池制造工艺生产制造工艺流程：SnO2导电玻璃→SnO2膜切割→清洗→预热→a-Si沉积（PIN/PIN）→冷却→a-Si切割→溅射镀铝→A1切割→测试1→老化→测试2→封装→成品测试→分类包装⑵红激光刻划SnO2膜根据生产线预定的线距，用红激光（波长1064nm）将SnO2导电膜刻划成相互独立的部分，目的是将整板分为若干块，作为若干个单体电池的电极。
激光刻划时SnO2导电膜朝上（也可朝下）线距：单结电池一般是10mm或5mm，双结电池一般20mm刻线要求：绝缘电阻≥2MΩ线宽（光斑直径）＜100um线速＞500mm/S（3）清洗将刻划好的SnO2导电玻璃进行自动清洗，确保SnO2导电膜的洁净。
（6）a-Si沉积基本预热后将其转移入PECVD沉积炉，进行PIN（或PIN/PIN）沉积。
•根据生产工艺要求控制：沉积炉真空度，沉积温度，各种工作气体流量，沉积压力，沉积时间，射频电源放电功率等工艺参数，确保非晶硅薄膜沉积质量。
•沉积P、I、N层的工作气体P层：硅烷（SiH4）、硼烷（B2H6）、甲烷（CH4）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）I层：硅烷（SiH4）、高纯氢（H2）N层：硅烷（SiH4）、磷烷（PH3）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）•各种工作气体配比有两种方法：第一种:P型混合气体，N型混合气体由国内专业特种气体厂家配制提供。
第二种:PECVD系统在线根据工艺要求调节各种气体流量配制。
⑺冷却a-Si完成沉积后，将基片装载夹具取出，放入冷却室慢速降温。
⑻绿激光刻划a-Si膜根据生产预定的线宽以及与SnO2切割线的线间距，用绿激光（波长532nm）将a-Si膜刻划穿，目的是让背电极（金属铝）通过与前电极（SnO2导电膜）相联接，实现整板由若干个单体电池内部串联而成。
激光刻划时a-Si膜朝下刻划要求：线宽（光斑直经）＜100um与SnO2刻划线的线距＜100um 直线度线速＞500mm/S⑼镀铝镀铝的目的是形成电池的背电极，它既是各单体电池的负极，又是各子电池串联的导电通道，它还能反射透过a-Si膜层的部分光线，以增加太阳能电池对光的吸收。
非晶硅薄膜太阳能电池产品技术规格书
非晶硅薄膜太阳能电池组件技术规格书编制：审核：批准：发布日期：实施日期：电池组件的正面、侧面和背面如图2-1所示:C E 1^.04 MOO图2-1电池的正面、侧面和背面示意图1.2 产品组成产品由TCO 导电玻璃、P-I-N 非晶硅薄膜、AZO 薄膜、Al 薄膜、NiV 薄膜、 引流脩、汇流条、绝缘膜、PVB 、背板玻璃、接线盒和导线等组成。
1.3 名词解释1.3.1 引流条：即Side Bus ，材料为铝带，采用超声波焊接在背电极膜层上, 其作用是将组件的正负极电流顺利引出。
1.3.2 汇流条：即Cross Bus ，材料为铜锡复合带，采用绝缘胶将其粘附在背 电极膜层上，其作用是将引流条上的电流汇到接线盒。
1.3.3 接线盒：即Junction Box ，其作用是引出组件的正负极，同时起到防潮、 防尘和密封功能。
1 1. 1.1. 22.2.适用范围 本技术标准适用于非晶硅单节薄膜太阳电池组件系列产品 型号：-80，-85，-90，-95，-100，-105。
结构：a-Si 单节 Thin Film PV Module产品结构1产品外形1.1 1.2 1.3 长度 宽度 厚度 1300mm ± 1 mm 1100mm ±1 mm 3. 9mm ± 0.8 mm 正面 侧面背面7.9±2-.^.5优。
麻渊1 痴阳画出51抬时包邮遇？.口。
—桐脚川3 5 I'、.. 蓑=尹+学吟19 R3产品规格3.1产品型号3.1.1-80，-85，-90，-95，-100，-105 系列3.1.2分类等级：80W、85W、90W、95W、100W和105W六个等级。
情况如下:80W： 77.5〜82.5W 85W： 82.6〜87.5W90W： 87.6〜92.5W 95W： 92.6〜97.5W100W： 97.6〜102.5W 105W： 102.6〜107.5W3.2产品属性表 3-1产品属性3.3电性规格：3.4温度系数规格表3.5产品工作范围3-44电池构造4.1子电池构造4.1.1子电池宽度：8.04mm (正极宽度：6.5mm；负极宽度：8.22mm) 4.1.2子电池数量：133个4.1.3清边宽度：12mm4.1.4汇流条宽度：4mm4.2引流条与汇流条的相对位置4.2.1背板玻璃孔洞中心位置距玻璃短边为175mm,距玻璃长边为550mm。
柔性薄膜太阳能电池的制备
longsun
Thin film solar cell
CIGS的其它制备方法
硒化 硒化工艺一般分为两步: 第一步是在基板温度低于200 ℃下将Cu- In 或者Cu- In- Ga 等预制层沉积 在基板上; 第二步是在H2Se/H2S+Ar 或Se/S 气氛中对前驱体进行热处理。 常见的有：溅射后硒化 丝网印刷后硒化 化学水浴后硒化
longsun
Thin film solar cell
窗口层AZO和ZnO的制备
此膜通过化学水浴来制备 ZnO和AZO是电池的窗口层： ZnO是用来增加电池的开路电压 的。AZO是透明度导电膜，收集 光电流
longsun
Thin film solar cell
longsun
Thin film solar cell
接触层的制备（AZO）
此膜层主要采 用直流脉冲磁 控溅射的工艺 进行制备，使 用磁控溅射设 磁控溅射设 备
接触层AZO： 1）可以将金属层和吸收层隔 开，避免金属扩散到吸收层中， 影响电池的性能 2）起到背反射作用，将吸收层 未吸收的光发射回吸收层，进行 再次吸收过程
Unisolar 的镀膜装置
longsun
Thin film solar cell
窗口层——ITO
导电减反层ITO涂层，有助于收 集光电流
GLASS or PI
此膜层是通过直流脉冲溅射来完成的 ，使用磁控溅射设备来制备 磁控溅射设备来制备
longsun
Thin film solar cell
PI柔性衬底所用的设备
序号 设备名称 1 2 3 4 5 6 7 溅射设备 RF-PECVD设备 激光划线机 丝网印刷机 激光焊接或超声键合 层压机 测试仪器 作用 制作背电极AG；制作接触层AZO；制作窗口层ITO 制作吸收层N-I-P层 背电极、AZO、α-si、ITO激光划线 填涂绝缘层（将互联区域隔开）、制备栅线 用于栅线和背电极之间的相互链接 使用EVA或Tedlar将电池片将其层压封装 台阶仪、椭偏仪、XRF、四探针方块电阻仪
柔性电池的材料与结构设计
柔性电池的材料与结构设计柔性电池是一种可以弯曲、折叠和扭曲的电池，它的出现使得电子设备的设计更加灵活多样化。
柔性电池的材料与结构设计是实现其柔韧性和可靠性的关键因素。
本文将探讨柔性电池的材料选择、结构设计以及相关技术的发展与应用。
一、柔性电池的材料选择1. 正负极材料柔性电池的正负极材料需要具备良好的柔韧性和电化学性能。
一般来说，正极材料应具有高比容量、高电导率和优异的稳定性，例如锂离子电池中常用的钴酸锂、锰酸锂和三元材料。
而柔性电池的负极材料则可以选择锂金属、碳材料和石墨等。
2. 导电剂柔性电池的导电剂应具备良好的电导率和柔韧性，能够保证电子在电池内部的传输。
常用的导电剂包括碳纳米管、导电聚合物和导电纳米颗粒等。
3. 电解质柔性电池的电解质应具备较高的离子传导性和化学稳定性，能够实现正负离子的迁移。
常用的电解质有聚合物电解质、凝胶电解质和固态电解质等。
4. 支撑材料柔性电池的支撑材料需要具备高强度和良好的柔韧性，能够保护电池内部结构并抵抗外力作用。
常用的支撑材料有聚合物薄膜、金属箔和纤维复合材料等。
二、柔性电池的结构设计1. 薄膜电池结构薄膜电池是柔性电池的主要形式之一，其结构主要包括正负极材料、电解质和隔膜。
正负极材料可以采用层状结构，交替堆叠在一起，形成柔性电池的电极结构。
电解质和隔膜则可以采用薄膜形式，将正负极材料隔离开来，并实现离子传导。
2. 纳米线电池结构纳米线电池利用纳米线作为电极材料，其结构可以在柔性基底上直接生长制备。
纳米线结构能够提高电池的电容量，并增加电极与电解质之间的界面积，从而提高电池的性能。
纳米线电池的结构设计可以根据具体需求进行调整，例如可以设计三维交错网络结构，提高电池的可弯曲性和抗压能力。
三、柔性电池相关技术的发展与应用1. 打印电子技术打印电子技术是一种基于柔性基底的制备方法，可以实现低成本、大规模、快速生产柔性电池。
通过控制打印头的位置和速度，可以精确地在柔性基底上打印电极材料、电解质以及导线等。