非晶硅薄膜太阳电池及制造工艺[1]
非晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池一、简介非晶硅太阳电池是一种新型的太阳能电池，它是利用非晶硅薄膜制成的。
与传统的多晶硅太阳电池相比，非晶硅太阳电池具有更高的光电转换效率和更低的制造成本。
二、原理非晶硅太阳电池采用了一种称为“堆垛结构”的设计，这种设计可以使得光线在薄膜中反复折射，从而增强了光吸收效果。
在吸收到光线后，光子会激发出电子-空穴对，在外加电场作用下，这些电子-空穴对会分别向两端移动，并产生一个电压差。
通过将多个这样的单元串联在一起，就可以得到一个具有较高输出功率的太阳能电池。
三、制造工艺1. 清洗基板：首先需要清洗基板表面以去除表面杂质。
2. 沉积非晶硅层：在基板上沉积一层非晶硅薄膜。
3. 氧化处理：经过氧化处理后形成氧化硅层。
4. 刻蚀：利用刻蚀技术去除氧化硅层的一部分，形成电极。
5. 沉积金属层：在电极上沉积一层金属，形成另一个电极。
6. 制成单元：将多个这样的单元串联在一起，就可以得到一个具有较高输出功率的太阳能电池。
四、优缺点1. 优点：（1）光电转换效率高：非晶硅太阳电池可以将光线转换为电能的效率达到了10%-13%左右，比传统的多晶硅太阳电池要高。
（2）制造成本低：非晶硅太阳电池制造工艺简单，生产成本低。
（3）适用范围广：非晶硅太阳电池可以适用于各种不同环境下的太阳能利用场合。
2. 缺点：（1）稳定性差：由于非晶硅薄膜中存在大量的缺陷和杂质，因此其稳定性较差。
（2）寿命短：由于材料缺陷和杂质等原因，非晶硅太阳电池寿命较短。
五、应用领域非晶硅太阳电池可以广泛应用于各种不同的领域，包括：1. 太阳能电池板：非晶硅太阳电池可以制成太阳能电池板，用于发电、供电等。
2. 光伏发电系统：非晶硅太阳电池可以作为光伏发电系统中的核心部件，用于将光能转换为电能。
3. 便携式充电器：非晶硅太阳电池可以制成便携式充电器，用于为手机、平板等设备充电。
六、结语随着可再生能源的需求不断增加，非晶硅太阳电池将会有更广阔的应用前景。
非晶硅薄膜太阳能电池生产过程及关键设备介绍
非晶硅薄膜太阳能电池生产过程及关键设备介绍杜容熠（南京高新技术产业开发区管理委员会，江苏南京210000）[摘要]简述了非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理和生产工艺，特别介绍了等离子化学气相沉积（PECVD ）反应沉积室四种结构和特点，以及非晶硅薄膜电池生产设备的特点，以及未来发展方向。
[关键词]非晶硅薄膜太阳能电池；镀膜技术；等离子化学气相沉积（PECVD ）；工艺流程；反应沉积室21世纪人类社会将面临化石能源日益枯竭的挑战，因此可再生能源越来越受到重视。
太阳能光伏电池技术是可再生能源中最具商业应用价值的技术之一。
太阳能光伏电池是利用半导体材料的伏安特性，将太阳能转化为电能的装置。
从1953年美国贝尔实验室生产出人类第一块晶硅太阳能电池，到目前为止太阳能电池已经发展了三个阶段：第一代晶硅太阳能电池：包括单晶硅、多晶硅电池，它们是太阳能电池市场的主流产品，技术成熟，效率较高，但是生产能耗高，生产过程污染环境；第二代是薄膜太阳能电池，主要有非晶硅薄膜电池（a-Si ）、碲化镉薄膜电池（CdTe ）、以及铜铟硒薄膜电池（CIGS ）等，其主要特点是使用了高吸收率的半导体材料，只需要使用晶硅电池1/100厚度的薄膜就可以全部吸收太阳光的可见光部分，因此用量省，耗能低，技术简单，成本更低。
第三代是以染料敏化和有机物材料为代表的更低成本的光伏技术，特点是几乎不用稀有元素和传统半导体材料，成本有望更低，但是目前仍处于实验室研究和效率提供阶段。
非晶硅薄膜太阳能电池的自身特点决定了在未来的市场竞争中，其将成为太阳能电池家族中的重要产品。
下面将详细的介绍非晶硅薄膜太阳能电池的基本原理，以及生产过程中的各个关键步骤。
1非晶硅薄膜太阳能电池电池简介1.1非晶硅薄膜电池的发展史20世纪60年代随着辉光放电法（glow discharge ）薄膜制成技术的突破，使得非结晶状态的薄膜硅能够沉积在普通的玻璃基板上。
在美国RCA 实验室Carlson 和Wronski 的共同努力下，第一块非晶硅薄膜太阳能电池于1976年问世。
非晶硅薄膜太阳电池制备工艺
电池的光电转换效率计算
补充
测试环境
标准条件（STC） • 光强：光功率密度为1000W/m2 • 光谱特征：AM1.5 • 环境温度：25℃
组件效率Eff 计算
Eff =Pm/（1000W/m2×组件面积) 例如公司电池片输出功率为480W，面积为5.7m2 ， 则效率η=480/(1000*5.7)=8.42% Stable Eff & Initial Eff Initial Eff 初始最大输出功率 稳定最大输出功率 Stable Eff LID (初始功率-稳定功率)/初始功率
掩膜镀铝
a-Si切割
总结
2、光致衰退的概念？
非晶硅电池在强光下照射数小时，电性能下降并逐渐趋于稳定； 若样品在160℃下退火，电学性能可恢复原值(S-W效应)V测试：
通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV测试， 以获得电池板的各个性能参数，通过对各参数的分析，来判断莫 道工序是否出现问题，便于提高电池的质量。
⑿ 热老化：
将经IV测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110℃/12h
热老化，热老化的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小
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/S
⑼ 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。 • 镀铝有2种方法： 一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜层均匀性 差，牢固度不好，掩膜效果难保证，操作多耗人工，仅适用小面积镀铝。 二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀 铝，更适应大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。 • 每节电池铝膜分隔有2种方法： 一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝 二是绿激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程1. 材料准备：首先，需要准备用于制备非晶硅薄膜太阳能电池的基础材料，包括硅基底材料和各种化学溶液。
2. 清洗：将硅基底材料进行清洗，以确保表面干净无尘和油脂，以确保后续生产步骤的质量。
3. 沉积非晶硅薄膜：利用化学气相沉积（CVD）技术，在基础材料表面沉积非晶硅薄膜。
这一步骤需要精密的控制温度、压力和化学气体浓度等参数。
4. 结构化：利用光刻和蚀刻技术，将已沉积的非晶硅薄膜进行结构化，形成太阳能电池的电极结构。
5. 金属化：在结构化的非晶硅薄膜表面，沉积金属电极，以建立电池的电流传输路径。
6. 组装封装：将制备好的非晶硅薄膜太阳能电池进行组装封装，以保护电池并方便其在实际应用中的安装和使用。
整个工艺流程需要高度的技术和设备支持，以确保最终产品的质量和性能。
NSTDA非晶硅薄膜太阳能生产工艺流程是一个集成了材料科学、工艺工程、控制技术等多种学科知识的复杂工程，对工艺技术人员的要求也非常高。
通过不断的技术创新和工艺优化，可以提高非晶硅薄膜太阳能电池的效率和稳定性，促进其在可再生能源领域的应用和推广。
NSTDA（National Science and Technology Development Agency）是泰国的国家科学和技术发展机构，致力于促进科技创新和应用，以推动泰国的可持续发展。
在太阳能领域，NSTDA致力于研发和推广新型的太阳能电池技术，其中非晶硅薄膜太阳能电池就是其中之一。
非晶硅薄膜太阳能电池是一种第三代薄膜太阳能电池技术，它采用非晶硅（a-Si）材料作为光电材料，相比于传统的硅晶太阳能电池，非晶硅薄膜太阳能电池具有成本较低、柔性化、轻质化等优势，有望成为未来太阳能领域的重要技术。
其制备工艺需要精密的控制和高度的技术要求，才能实现高效的太阳能电池生产。
在制备非晶硅薄膜太阳能电池的生产工艺中，核心部分是非晶硅薄膜的沉积。
这一步骤一般采用化学气相沉积（CVD）技术，通过将气相的非晶硅物质输送到基板表面，通过化学反应形成非晶硅薄膜。
第1章-非晶硅薄膜及非晶硅薄膜太阳电池
艾斌 博士 副教授
中山大学太阳能系统研究所
Institute for Solar Energy System
第一章 非晶硅薄膜以及非晶硅薄膜太阳电池 §1-1 非晶态半导体物理基础 §1-2 非晶硅薄膜太阳电池基础知识 §1-3 非晶硅薄膜太阳电池生产线及制造工艺
Institute for Solar Energy System
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理论上： 1957年，Anderson 定域化理论。 60年代，Mott-CFO 能带模型（Cohen, Fritzsche, Ovshinsky）。 1977年，Mott，Anderson 获诺贝尔奖。
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电导激活能的变化说明了材料的费米能级随着掺杂 浓度的变化而被调制，表明确实可以对非晶硅进行 掺杂以控制它的导电类型和导电能力。
3. 非晶硅薄膜的制备
非晶硅薄膜的制备技术有很多，包括辉光放电等离子 体增强化学气相沉积（PECVD），热丝化学气相沉 积（HWCVD）和电子回旋共振等离子体化学气相淀 积（ECRCVD）技术等。其中最常用的是PECVD方 法。典型的PECVD装置由高频电源，反应腔体系
5. 结构分析方法
5.1 a-Si:H 红外吸收谱
振动模式分两类: 成键原子之间有相对位移。 键长有变化——伸缩模 （stretch）; 键角有变化——弯折模 （bend）. 成键原子之间无相对位移。 摆动（wag）; 滚动（rock）; 扭动（twist）.
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统，样品传输系统，真空抽气系统和反应气体流量控 制系统等几部分组成 。
非晶硅薄膜太阳能电池基础知识
1.非晶硅太阳电池原理非晶硅太阳电池是20世纪70年代中期发展起来的一种新型薄膜太阳电池，与其他太阳电池相比，非晶硅电池具有以下突出特点：1).制作工艺简单，在制备非晶硅薄膜的同时就能制作pin结构。
2).可连续、大面积、自动化批量生产。
3).非晶硅太阳电池的衬底材料可以是玻璃、不锈钢等，因而成本小。
4).可以设计成各种形式，利用集成型结构，可获得更高的输出电压和光电转换效率。
5).薄膜材料是用硅烷SiH4等的辉光放电分解得到的，原材料价格低。
1.非晶硅太阳电池的结构、原理及制备方法非晶硅太阳电池是以玻璃、不锈钢及特种塑料为衬底的薄膜太阳电池，结构如图1所示。
为减少串联电阻，通常用激光器将TCO膜、非晶硅(A-si)膜和铝(Al)电极膜分别切割成条状，如图2所示。
国际上采用的标准条宽约1cm,称为一个子电池，用内部连接的方式将各子电池串连起来，因此集成型电池的输出电流为每个子电池的电流，总输出电压为各个子电池的串联电压。
在实际应用中，可根据电流、电压的需要选择电池的结构和面积，制成非晶硅太阳电池。
1.1 工作原理非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。
当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P边，电子漂移到N边，形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb相反，当VL = Vb 时，达到平衡; IL = 0, VL达到最大值，称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc，此时VL= 0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL和光电流IL。
其I--V特性曲线见图3非晶硅太阳电池的转换效率定义为:Pi是光入射到电池上的总功率密度，Isc是短路电流密度，FF为电池的填充因子，Voc 为开路电压，Im 和 Vm 分别是电池在最大输出功率密度下工作的电流密度和电压。
目前，子电池的开路电压约在0.8V—0.9V之间，Isc达到13mA/cm2，FF在0.7-0.8之间，η达到12%以上。
非晶硅薄膜太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池
23.11.2020
1， 前言 2， 薄膜太阳能电池分类 3， 太阳能电池的未来市场需求 4， 为何要发展薄膜非晶硅太阳电池 5， 非晶硅太阳电池的发展及趋势 6， 非晶硅薄膜太阳能电池的优点 7， 非晶硅薄膜太阳能电池存在的问题 8， 非晶硅薄膜太阳能电池的主要市场 9， 世界主要非晶硅太阳电池生产厂家 10，中国非晶薄膜电池产业现状及存在问题 11，中国应当抓住的机遇
商品晶体硅太阳电池还是以156mm*156mm和125mm*125mm为主。
23.11.2020
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短波响应优于晶体硅太阳电池
上海尤力卡公司曾在中国甘肃省酒泉市安装一套6500瓦非晶硅太阳能电 站，其每千瓦发电量为1300KWh，而晶体硅太阳电池每千瓦的年发电量约 为1100-1200KWh。非晶硅太阳电池显示出其极大的使用优势。下图为该 电站的现场照片，第一代非晶硅太阳电池的以上优点已被人们所接受。 2003年以来全世界太阳能市场需求量急剧上升，非晶硅太阳电池也出现 供不应求的局面。
23.11.2020
9
低成本
单结晶硅太阳电池的厚度<0.5um。
主要原材料是生产高纯多晶硅过程中使用的硅烷，这种气体，化学工业 可大量供应，且十分便宜，制造一瓦非晶硅太阳能电池的原材料本约 RMB3.5-4（效率高于6%）
且晶体硅太阳电池的基本厚度为240-270um，相差200多倍，大规模生产 需极大量的半导体级，仅硅片的成本就占整个太阳电池成本的65-70%， 在中国1瓦晶体硅太阳电池的硅材料成本已上升到RMB22以上。
23.11.2020
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非晶硅太阳能电池存在的问题
效率较低
单晶硅太阳能电池，单体效率为14%-17%(AMO)，而柔性基体非晶硅太阳 电池组件（约1000平方厘米）的效率为10-12%，还存在一定差距。
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。
非晶硅薄膜太阳能电池具体工艺流程
非晶硅薄膜太阳能电池具体工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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非晶硅薄膜太阳能电池工艺-PECVD
NIP型非晶硅薄膜太阳能电池
第三十二页，共45页。
• 在NIP 太阳能电池中,采用适当晶化的晶化硅薄膜作为P 型窗口层,晶化硅薄膜高的电导可以提高NIP 结的内建电势, 改善TCO 膜和P 型窗口层间的N/ P 界面隧穿特性,降低电 池的串联电阻;另外,适当晶化的P 型晶化硅薄膜可以提高 窗口层的光学带隙 ,得到高的开路电压和短路电流,从而得 到高的光电转换效率。但是,在非晶硅(a-Si) 层表面生长P 型晶化硅薄层非常困难,即使在很高的H 稀释率下,在a-Si 层表面生长的P 型晶化硅薄层仍然极有可能是非晶结构 。 如何处理好I/ P 界面,在a-Si 表面生长出合适的P 型晶化硅 薄膜,是制备优质的NIP 型a-Si 电池的关键问题之一。
第三十六页，共45页。
第三十七页，共45页。
第三十八页，共45页。
第三十九页，共45页。
第四十页，共45页。
第四十一页，共45页。
第四十二页，共45页。
第四十三页，共45页。
第四十四页，共45页。
第四十五页，共45页。
第二十页，共45页。
非晶硅薄膜厚度均匀性对其透射光谱的影响
• 非晶硅薄膜是一种重要的光电材料，在廉价太阳 能电池、薄膜场效应管和光敏器件中都有广泛的 应用．通过测量透射光谱，人们可以获得折射率、 色散关系、膜厚以及光学能隙这些重要的光学参 量．但在测量时，我们注意到样品由于制备条件 的限制，厚度难以保证理想均匀，而且考虑到光 衍射、仪器灵敏度等方面的原因，采用的光栏或 狭缝一般不会太细，有一定的照射面积． 因此在 分析薄膜的透射谱时，应该顾及膜厚均匀性的影 响．已有文献报道在利用光透射谱或反射谱测定 膜厚和吸收时考虑到这个问题，并提出了合理的 解决方法来测定薄膜正确的光学参量
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• 本世纪初我国天津津能公司、泰国曼谷太阳公司（BangKok Solar Corp）、泰国光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分别 引进美国EPV技术生产线，非晶硅沉积也是1个真空室，真空室可 装1个集成夹具，集成夹具可装48片基片，即生产线一批次沉积 1×48＝48片基片，每片基片面积635mm×1250mm。 • 国内有许多国产化设备的生产厂家，每条生产线非晶硅沉积 有只用1个真空室，真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具，或 4个沉积夹具；也有每条生产线非晶硅沉积有2个真空室或3个真空 室，而每个真空室可装2个沉积夹具，或3个沉积夹具。 总之目前国内主要非晶硅电池生产线不管是进口还是国产均 主要是用单室，多片玻璃衬底制造技术，下面就该技术的生产制 造工艺作简单介绍。
非晶硅电池封装工艺
3、组件封装
⑴ 电池/PVC膜
适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，要求不高的小型户用电源 （几十瓦以下）等
制造工艺流程：
电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→贴PVC膜→焊线→焊点保护 →检测→装边框（电池四周加套防震橡胶）→装插座→检测→包装
该方法制造的组件特点：制造工艺简单、成本低，但防水性、防腐
装4片305 mm×915 mm×3 mm的基片，每批次（炉）产出
6×4＝24片 对于美国EPV技术，每个沉积夹具装48片635 mm×1245 mm×3 mm的基片，即每批次（炉）产出1×48＝48片
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑸ 基片预热
将SnO2导电玻璃装入夹具后推入烘炉进行预热。
内联式非晶硅电池生产工艺过程
基片，即生产线一批次沉积6×1×4＝24片基片，每片基片面积 305mm×915mm。
•
1990年美国APS公司生产线非晶硅沉积用1个真空室，该沉积
室可装1个集成夹具，该集成夹具可装48片基片，即生产线一批次 沉积1×48＝48片基片，每片基片面积760mm×1520mm。
非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介
玻璃衬底制造技术”的非晶硅沉积，其配置可以由X个真空室组
成（X为≥1的正整数），每个真空室可以放Y个沉积夹具（Y为 ≥1的正整数），例如：
非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介
•
1986年哈尔滨哈克公司、1988年深圳宇康公司从美国
Chronar公司引进的内联式非晶硅太阳能电池生产线中非晶硅沉积
用6个真空室，每个真空室装1个分立夹具，每1个分立夹具装4片
非晶硅电池封装工艺
⑶ 电池/EVA/普通玻璃
适用：发电系统等 制造工艺流程： 电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊接→检测→
层压（电池/EVA/经钻孔的普通玻璃）→装边框（或不装框）→装接线盒
→连接线夹→检测→包装 该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。
非晶硅电池封装工艺
谢谢！
让世界共享太阳的光芒
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑽ 绿激光刻铝
（掩膜蒸发镀铝，没有该工序）
对于蒸发镀铝，以及磁控镀铝要根据预定的线宽以及与a-Si切割 线的线间距，用绿激光（波长532nm）将铝膜刻划成相互独立的部分，
目的是将整个铝膜分成若干个单体电池的背电极，进而实现整板若干
个电池的内部串联。 • 激光刻划时铝膜朝下
内联式非晶硅电池生产工艺过程
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。
内联式非晶硅电池生产工艺过程
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。
膜牢固、平整，玻璃4个角、8个棱磨光（目的是减少玻璃应
力以及防止操作人员受伤）
内联式非晶硅电池生产工艺过程
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）
③卷绕柔性衬底制造技术（衬底：不锈钢、聚酰亚胺)
该技术主要以美国Uni-Solar公司为代表
非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介
所谓“单室，多片玻璃衬底制造技术”就是指在一个真空 室内，完成P、I、N三层非晶硅的沉积方法。作为工业生产的设 备，重点考虑生产效率问题，因此，工业生产用的“单室，多片
测试1 老化
Al切割 测试2
溅射镀铝 封装 成品测试
a-Si切割 分类包装
冷却
内联式非晶硅电池生产工艺过程
2、内联式非晶硅电池生产工艺过程介绍：
⑴ SnO2透明导电玻璃（或AZO透明导电玻璃）
•
•
规格尺寸：305 mm×915 mm×3 mm、635 mm×1245 mm×3 等
要求： 方块电阻：6～8Ω/□、8～10Ω/□、10～12Ω/□、 12～14Ω/□、14～16Ω/□等 透过率：≥80％
•
刻划要求：
线宽（光斑直经）＜100um 与a-Si刻划线的线距＜100um
直线度
线速＞500mm/S
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑾ IV测试：
通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV测试，
以获得电池板的各个性能参数，通过对各参数的分析，来判断莫 道工序是否出现问题，便于提高电池的质量。
性、可靠性差。
非晶硅电池封装工艺
⑵ 电池/EVA/PET（或TPT） 适用：一般太阳能应用产品，如应急灯，户用发电系统 等 制造工艺流程： 电池芯板（或芯板切割→边缘处理）→焊涂锡带→检测 →EVA/PET层压→检测→装边框（边框四周注电子硅胶）→ 装接线盒（或装插头）→连接线夹→检测→包装 该方法制造的组件特点：防水性、防腐性、可靠性好， 成本高。
⑷ 钢化玻璃/EVA/电池/EVA/普通玻璃
适用：光伏发电站等
制造工艺流程： 电池芯板→电池四周喷砂或激光处理（10mm）→超声焊 接→检测→层压（钢化玻璃/EVA/电池/EVA/经钻孔的普通玻 璃）→装边框（或不装框）→装接线盒→连接线夹→检测→
包装
该方法制造的组件特点：稳定性和可靠性好，具有抗冰 雹、抗台风、抗水汽渗入、耐腐蚀、不漏电等优点，但造价 高。
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/S
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑼ 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。 • 镀铝有2种方法： 一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜层均匀性 差，牢固度不好，掩膜效果难保证，操作多耗人工，仅适用小面积镀铝。 二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀 铝，更适应大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。 • 每节电池铝膜分隔有2种方法： 一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝 二是绿激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。
⑹ 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。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。
内联式非晶硅电池生产工艺过程
•
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。
二、非晶硅太阳能电池制造工艺
1、内部结构及生产制造工艺流程
下图是以美国Chronar公司技术为代表的内联式单结非 晶硅电池内部结构示意图：
图1、内联式单结非晶硅电池内部结构示意图
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 老化 测试2
SnO2膜切割 测试1 UV保护层
清洗 掩膜镀铝 封装
•
•
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（光斑直经）＜100um
线速＞500mm/S
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑶ 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。
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑷ 装基片 将清洗洁净的SnO2透明导电玻璃装入“沉积夹具” 基片数量：对于美国Chronar公司技术，每个沉积夹具
内联式非晶硅电池生产工艺过程
⑿ 热老化：
将经IV测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110℃/12h
热老化，热老化的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小
串联电阻，消除由于工作温度高所引起的电性能热衰减现象。
三、非晶硅电池封装工艺
薄膜非晶硅电池的封装方法多种多样，如何选择，是要根 据其使用的区域，场合和具体要求而确定。不同的封装方法， 其封装材料、制造工艺是不同的，相应的制造成本和售价也不 同。下面介绍目前几种封装方法：
非晶硅薄膜太阳能电池及制造工艺
郑泽文 2008年11月
内容提纲
一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介
二、非晶硅太阳能电池制造工艺
三、非晶硅电池封装工艺
一、非晶硅薄膜太阳能电池结构、制造技术简介
1、电池结构 分为：单结、双结、三结 2、制造技术 三种类型： ①单室，多片玻璃衬底制造技术 该技术主要以美国Chronar、APS、EPV公司为代表 ②多室，双片（或多片）玻璃衬底制造技 该技术主要以日本KANEKA公司为代表