非晶硅锗薄膜太阳能电池生产工艺流程介绍

PECVD
PECVD: 是通过外加射频能量电离气体产生等离体， 从而在较低温度下沉积薄膜的工艺方式。
→p layer: SiH4+TMB+CH4+H2 →i layer: a-Si:H → SiH4+H2 、a-SiGe:H → SiH4+GeH4+H2 →n layer：SiH4+PH3+H2
PVD
高成本、原材料难以获得、 转换效率高、寿命较长、稳 14-16% 不适合低日照水平、不适 定性好、公害小 合光伏建筑一体化
弱光效应好，成本相对较低。 应用范围广，材料器件同步， 8-10% 大面积自动化生产,有很大的 效率提升空间。 9-15% 转化率相对较低 所需电池面积大
非晶硅
16.3%
薄膜电池
TCO膜层
玻璃基板
对电池单元施加反向电压，利用焦耳热现象，消除 激光在划刻道内残留的金属膜屑造成的短路，以及 激光未切断的金属膜造成的子电池短路
测试是通过太阳模拟器（模拟太阳光谱）进行光伏组 件室内测试的过程。主要测试电池的电性参数。
辊压机
通过物理挤压并加热的方式对组 件中的PVB（聚乙烯醇缩丁醛） 实现初步交联。 辊压步骤：上料——预热 （100℃）——辊压——加热 （180℃）——加热 （180℃）——加热 （180℃）——辊压——辊压— —出料
高压釜
组件在进入高压釜后可分为三个 阶段：升温升压，恒温恒压，降 温降压。在高压釜整个过程中最 高温度215℃，最大压强 1.25mPa。在这个过程中使PVB 薄膜充分交联达到最高粘性和透 明度。
层压
通过对PVB材料进行加热加压使其实现最优程度的固化，并防止移位和 气泡的将芯片与背板玻璃粘合在一起，以提高电池组件性能及外观要求。
组件成品包装
电池规格为1245 mm，宽 635 mm，厚 7.5 mm， 重 14.4kg
中空线工艺
高压釜 修边 Low—E除膜 清洗 合片 测试
铝框折弯机
分子筛灌装 涂丁基胶
包装
我公司工艺的优势
1.设备投资成本低
是国外同类型薄膜设备投资额的一半不到；
2. 动力消耗少
厂房设备布局紧凑，与国外相同类型薄膜工厂产能相比，主厂房占地面积仅为 1/2左右，减少管道输送能量损失，节约能耗； 单位产品（MWp）的电耗量不到传统太阳能电池制造业的五分之一
太阳能电池
硒化镓
聚光电池
磷化铟 其他
染料敏化电池
新技术
有机结构电池 其他
市场上主要的太阳能电池对比
种类 电池类型 单晶硅 晶硅电池 多晶硅 20.3% 试验效率 商业效率 25.0% 优点 缺点 高成本、原材料难以获得、 转换效率高、寿命较长、稳 15-17% 不适合低日照水平、不适 定性好、公害小 合光伏建筑一体化
激光
薄膜电池生产过程中 需要经过三次激光刻划。
激光作用等效电路
一次激光: 刻划导电玻璃TCO薄膜，分成39个同规格的小电池。 二次激光: 刻划PECVD过程产生的硅膜； 三次激光: 刻划PVD过程产生的金属层； 激光扫边：在绝缘处理的过程中使用高能量的激光进行清边处理。
PECVD沉积
工件架
预热炉
3. 产能高
单室一次沉积72片电池，自动化高，适合规模化集约化生产，与其他技术生产 相比生产效率提高50%以上；
4. 生产过程污染小
产品生产过程中大面积采用水处理回收再使用，清洗用水95%以上回收再利用 ；产生废气进行无害化处理，做到零排放；
既然选择道路，就要以行动者的热血来填补你那苍白的画布。 -------野夫
谢谢大家！
PVD
在真空条件下利用辉光放电过程中形成的荷能 粒子轰 击靶材表面，使被轰击出的粒子在基片 上形成薄膜。
1）沉积电池芯片的背电极，有效收集光电载流子。 2）减少出射光，有效提高光在非晶硅薄膜中的吸收利用率。 3）填充激光凹槽，作为连接电池正负电极的内连导线。
反压测试
反压修补
背电极
﹢芯片测试
PECVD
四．太阳能电池的结构
接线盒 背板玻璃 EVA AZO+Al a-Si 玻璃 玻璃
单结 效率：5%6% 效率：6%7%
背电极 前电极 +
FTO
双结 效率：7%8% 效率：10%-11%
三结 效率：10%-11% 效率：13%-14%
a-Si:H
a-Si:H a-Si:H
a-Si:H a-SiGe:H
碲化镉
16.5%
成本最低，转换效率一般， 有毒、污染环境、回收有 利于建筑一体化。 困难
铜铟镓硒
19.2%
寿命相对较短、其中必备 元素铟属于微量元素，难 成本低、转换效率一般、利 11-12% 以获得，对环境有一定污 于建筑一体化 染，且铟储量不足，限制 行业规模。
非晶太阳能电池优势
1、弱光效应好、温度系数小
a-Si:H
a-Si:H a-Si:H a-SiGe:H a-SiGe:H
a-Si:H a-Si:H a-SiGe:H µ -Si:H 研发阶段
µ -Si:H
量产阶段
电池结构
江苏武进汉能工艺流程
铺设背板玻璃层压 07. 10. 激光刻划 09. 清洗 激光扫边 P3 08. 反压 04. 13. PECVD 沉积 12. 铺设 EVA 15. 测试 06. 03. PVD 清洗二 镀背电极 02.14. 激光刻划 P1 P2 05. 装接线盒 激光刻划 11. 滚焊 01. 清洗一
预热
测试
PVD
PECVD
我公司薄膜电池产线布局-磨边
1）用于磨削来料玻璃的平边和棱角，防止其因边缘应力 较大而破裂 2）避免透明导电玻璃因边缘锋锐造成接触设备的磨损 3）方便后续操作人员及作业人员的安全
TCO玻璃厚度为3.2mm
清洗
清洗目的：清洁表面，满足后端工艺要求
清洗不干净可能造成的后果： 1. 影响外观 2. 激光刻线刻不断 3. 影响膜层质量 4. 层压受力不均导致玻璃破裂 5. 影响设备正常使用寿命
数据来源：DB Analysis
规模化生产非晶硅薄膜电池优势
模组成本
累积产能
source：Francesco Biccari – Master Ingegneria del Fotovoltaico 2011/2012
在高产能前提下，非晶硅薄膜电池具有更加明显的成本优势，与我司 的大规模生产非晶硅薄膜电池非常契合。
接线盒 背板玻璃 EVA 铝带 AZO+Al a-Si FTO
玻璃
五.我公司工艺流程及优势
磨边 一次清洗 激光扫边 一次激光 三次激光 二次清洗 预热 二次激光
PECVD 冷却 退火 敷设
芯 片 组
PVD 刻绝缘线
反压
层压
刻透光率
退火
芯片清洗
高压釜
修边
辊压
测试
合片
包装
引流
汇流
件
主要工艺设备
清洗
激光
全球光伏安装市场预测
数据来源：iSuppli
CIGS CdTe 非晶硅薄膜 晶体硅电池
数据来源：Solar Energy Materials & Solar Cells 95 (2011) 1509–1517
薄膜产业未来发展趋势
2012 年薄膜电池产能结构预测 各种薄膜电池成本下降趋势明显
数据来源：GMT research
层压机过程分为三个阶段：上下同抽，下抽上放，下放上抽。
标准组件产品
长 宽 厚 重量 面积 夹胶材料 前板玻璃 后板玻璃 模块工作温度 稳定功率平均值 Pmax(W)
1245mm 635mm 7.5mm(excluding junction box) Approx. 14.4Kg 0.79m2 EVA 3.2mm TCO glass 4.0mm白玻璃 -30℃-+70℃ 75W±5%
光强
模组效率变化
效率
模组温度
资料来源：EPIA
2、较多的发电量
不同类型电池相同装机额年发电量对比
每 年 总 发 电 量
单晶硅
多晶硅
非晶硅薄膜
资料来源：EPIA
3、较短的能源回收期
能量回收时间（年）
多晶硅
薄膜非晶硅
Fra Baidu bibliotek
产能（MW/年）
资料来源：EPIA
三.太阳能电池市场及发展趋势
资料来源：国海证券研究所
• 随着全球化石能源的日渐枯竭和人类环保意识的
增强，以光伏为核心的太阳能发电事业近年来有
了飞速的发展，其应用领域得到迅速扩大。
产品应用
大型光伏电站 太阳能建筑 家庭屋顶发电
航天航空
灯具饰品
交通领域
二.太阳能电池的分类
单晶硅电池
晶体硅电池
多晶硅电池 硅带
非晶/微晶硅电池 多晶硅薄膜
薄膜电池
碲化镉 铜铟镓硒 其他
非晶硅锗薄膜太阳能电池 生产工艺流程 江苏武进汉能光伏有限公司 简介
工艺部：杨成志
简介
目录
一、太阳能电池的应用
二、太阳能电池的分类 三、太阳能电池市场及发展趋势
四、太阳能电池的结构
五、我公司工艺路线及优势
一.太阳能电池的应用
• 太阳能电池可以直接把太阳能转化为电能，是一
种具有永久性、清洁性、灵活性的新能源。