光伏行业基础知识(硅片、电池、组件)解析
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硅片 ➢ 直拉单晶炉及其基本原理示意图
Baidu Nhomakorabea片
➢ 区熔法(FZ)法
区域熔化是对锭条的一部份进行熔化,熔化的部分称 为熔区,当熔区从头到尾移动一次后,杂质随熔区移 到尾部。利用这种方法可以进行多次提纯,一次一次 移动熔区以达到最好的提纯效果,但由于液固相转变 温度高,能耗大,多次区熔提纯成本高。区熔法有水 平区熔和悬浮区熔,前者主要用于锗提纯及生长锗单 晶,硅单晶的生长则主要采用悬浮区熔法,生长过程 中不使用坩埚,熔区悬浮于多晶硅棒和下方生长出的 单晶之间。由于悬浮区熔时,熔区呈悬浮状态,不与 任何物质接触,因而不会被沾污。此外,由于硅中杂 质的分凝效应和蒸发效应,可获得高纯单晶硅。目前 航天领域用的太阳电池所用硅片主要用这种方式生长。
硅片
➢ HEM + Bridgeman 法示意图( 热源 及保温框移动)
硅片
➢ 电磁铸锭法
这种方法的特点是不使用坩埚,硅料通 过加料装置进入加热区,通过感应加热 使硅料熔融,当硅液向下移离开加热区 后,结晶生长,如此通过不断加料,不 断将结晶好的硅锭往下移,就可以实现 连续生长,锭子高度可达1~2m 。但用 这种方法生产的硅锭晶粒尺寸小,横截 面小,因此容量也不大。
硅片
➢ 热交换法与布里曼法结合示意图 ( 坩埚移动)
下图为一个热交换法与布里曼法相结合的结晶炉示意 图。图中,工作台通冷却水,上置一个热开关,坩埚 则位于热开关上。硅料熔融时,热开关关闭,结晶时 打开,将坩埚底部的热量通过工作台内的冷却水带走, 形成温度梯度。同时坩埚工作台缓慢下降,使凝固好 的硅锭离开加热区,维持固液界面有一个比较稳定的 温度梯度,在这个过程中,要求工作台下降非常平稳, 以保证获得平面前沿定向凝固。
硅片 ➢ 区熔法生产单晶示意图
硅片
➢ 浇铸
浇铸法将熔炼及凝固分开,熔炼在一个石英砂 炉衬的感应炉中进行,熔融的硅液浇入一个石 墨模型中,石墨模型置于一个升降台上,周围 用电阻加热,然后以1mm/min的速度下降。其 特点是熔化和结晶在两个不同的坩埚中进行, 这种生产方法可以实现半连续化生产,其熔化、 结晶、冷却分别位于不同的地方,可以有效提 高生产效率,降低能源消耗。缺点是因为熔融 和结晶使用不同的坩埚,会导致二次污染,此 外因为有坩埚翻转机构及引锭机构,使得其结 构相对较复杂。
光伏发电的应用
神州五号飞船上的太阳能帆板
空间站上的太阳能帆板
光伏发电的应用
太阳能汽车
太阳能飞行器
光伏发电的应用
光伏发电站
光伏发电的应用
通过光伏供电的通讯基站
太阳能电池充电器
光伏发电的应用
太阳能路灯
全球光伏市场结构
2006年全球光伏市场结构
2007年全球光伏市场结构
从2006、2007 年全球光伏市场结构来看,欧洲市场占全球份额高居70%以上, 日本市场逐渐下降,美国市场稳步攀升,这与各地区的光伏产业政策的扶持力 度直接相关。
主要内容
光伏产品的应用 光伏产业链的介绍 产业链各环节介绍
光伏产品的应用
什么是光伏?
1839年,法国Becqueral第一次发现,在光照条件下, 某些系统的两端具有电压,用导线将两端连接起来后, 有电流输出,这就是光生伏特效应(photovoltaics, 简称PV)。
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。
硅片 ➢ 单晶硅硅片
硅片 ➢ 多晶硅硅片
硅片
➢ 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一致。 单晶硅硅片因为使用硅棒原因,四角有 圆形大倒角,而多晶硅硅片一般采用小 倒角。
硅片 ➢ 生产方法
单晶硅硅棒
多晶硅硅锭
CZ法 FZ法
浇铸
硅片 ➢ 热交换法及布里曼法
热交换法结晶炉炉内结构示意图
硅片
➢ 热交换法及布里曼法
布里曼法则是在硅料熔化后,将坩埚或加热元 件移动使结晶好的晶体离开加热区,而液硅仍 然处于加热区,这样在结晶过程中液固界面形 成比较稳定的温度梯度,有利于晶体的生长。 其特点是液相温度梯度dT/dX 接近常数,生长 速度受工作台下移速度及冷却水流量控制趋近 于常数,生长速度可以调节。实际生产所用结 晶炉大都是采用热交换与布里曼相结合的技术。
硅片 ➢ 铸造法硅锭炉示意图
硅片
➢ 热交换法及布里曼法
热交换法及布里曼法都是把熔化及凝固置于同 一坩埚中( 避免了二次污染),其中热交换法 是将硅料在坩埚中熔化后,在坩埚底部通冷却 水或冷气体,在底部进行热量交换,形成温度 梯度,促使晶体定向生长。下图为一个使用热 交换法的结晶。炉示意图该炉型采用顶底加热, 在熔化过程中,底部用一个可移动的热开关绝 热,结晶时则将它移开以便将坩埚底部的热量 通过冷却台带走,从而形成温度梯度。
热交换法及(HEM) 布里曼法
(Bridgeman) 电磁铸锭法
硅片 ➢ 切克劳斯基法(CZ法)
CZ 法是利用旋转着的籽晶从坩埚中的熔体中提拉制备出 单晶的方法,又称直拉法。目前国内太阳电池单晶硅硅片 生产厂家大多采用这种技术。
多晶硅硅料置于坩埚中经加热熔化,待温度合适后,经过 将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩、等径、收尾等步 骤,完成一根单晶硅锭的拉制。炉内的传热、传质、流体 力学、化学反应等过程都直接影响到单晶的生长及生长成 的单晶的质量,拉晶过程中可直接控制的参数有温度场、 籽晶的晶向、坩埚和生长成的单晶的旋转及提升速率,炉 内保护气体的种类、流向、流速、压力等。
硅片
➢ 热交换法与布里曼法结合示意图 ( 坩埚移动)
硅片
➢ 热交换法与布里曼法结合示意图 ( 热源及保温框移动) 下图为另一类型的热交换法与布里曼法
结合的炉子,这种类型的结晶炉加热时 保温框和底部的隔热板紧密结合,保证 热量不外泄。开始结晶时,坩埚不动, 将石墨加热元件及保温框往上慢慢移动。 坩埚底部的热量通过保温框和隔热板间 的空隙散发出去,形成温度梯度。
光伏产业链的介绍
光伏产业链
中国的光伏行业产业链
中国的光伏行业产业链
产业链各环节介绍
(一)硅片
硅片 ➢ 硅材料
硅片 ➢ 多晶硅硅锭
硅片 ➢ 单晶硅硅棒
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。
➢ 单晶硅主要是125×125mm。 ➢ 多晶硅主要是125×125mm和
156×156mm两种规格。