光伏基础知识

光伏行业基础知识内部培训

单晶和多晶

单晶硅硅棒多晶硅硅锭

单晶硅主要是125×125mm和156×156mm两种规格多晶硅主要是156×156mm规格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。单晶的转换效率高，但产能低、能耗大；多晶的转换效率相对较低，但能耗低、产能大，适合于规模化生产。

单晶硅和多晶硅太阳电池

单晶硅太阳电池

多晶硅太阳电池

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。实验室最高效率：单晶24.7%，多晶20.3% 生产效率：单晶19%，多晶17%

晶体硅太阳电池结构

正面电极减反射膜 n 型硅 p 型硅背面电极

太阳电池是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

pn 结

晶体硅太阳电池制备工艺

制绒和清洗

扩散制PN结背面周边刻蚀制减反射膜

丝网

烧结

档测试

丝网印刷正电极

分类检测

包装

丝网印刷背电场原硅片

丝网印刷背电极

PECVD

刻蚀和去磷硅玻璃

扩散

制绒

制绒和清洗

硅片清洗

机械损伤层约10微米

在硅片的切割生产过程中会形成厚度达10微米左右的损伤层，且可能引入一些金属杂质和油污。如果损伤层去除不足，残余缺陷在后续的高温处理过程中向硅片深处继续延伸，会影响到太阳电池的性能。单晶硅片的清洗采用碱液腐蚀技术多晶硅片的清洗采用酸液腐蚀技术

由于绒面结构的存在，入射光经绒面第一次反射后，反射光并非直接入射到空气中，而是遇到邻近绒面，经过邻近绒面的第二次甚至第三次反射后，才入射到空气中，这样对入射光就有了多次利用，从而减小了反射率。表面没有绒面结构的硅片对入射光的反射率大于30%，有绒面结构的硅片对入射光的反射率减小到了12%左右。

清洗的目的：清除硅片表面的机械损伤层；清除表面油污和金属杂质；形成起伏不平的绒面，减小太阳光的反射。

清洗设备

扩散制PN结

p型硅片

石英炉磷化合物分子 n型硅 p型硅磷原子

把p型硅片放在一个石英容器内，同时将含磷的气体通入这个石英容器内，并将此石英容器加热到一定的温度，这时施主杂质磷可从化合物中分解出来，在容器内充满着含磷的蒸汽，在硅片周围包围着许许多多的含磷的分子。磷化合物分子附着到硅片上生成磷原子。由于硅片的原子之间存在空隙，使磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。如果扩散进去的磷原子浓度高于p型硅片原来受主杂质浓度，就使得p型硅片靠近表面的薄层转变成为N型。N型硅和P型硅交界处就形成了PN结。磷扩散的方法——丝网印刷磷浆料后链式扩散目前行业上普遍采用第一种方法，这种方法具有生产效率较高，得到的PN结均匀、平整和扩散层表面良好等优点。

磷扩散的目的：制备太阳电池的核心——PN结；吸除硅片内部的部分金属杂质。

管式扩散炉

背面及周边刻蚀

n型硅扩散后的硅片 p型硅

扩散后的硅片除了表面的一薄层N型硅外，在背面以及周边都有N型硅薄层，而晶体硅太阳电池实际只需要表面的N型硅，因此须去除背面以及周边的N型硅薄层。背面以及周边刻蚀的目的：去除硅片背面和周边的PN结；去除表面的磷硅玻璃。

背面以及周边刻蚀的方法：湿法刻蚀——具有各向同性。但是对于 Si片，一些碱性刻蚀液如：KOH和异丙醇(IPA)混合刻蚀液，对Si的不同晶面有不同的刻蚀速率，并且各个晶面的速率可以调节，从而形成需要的倾斜侧壁结构，而这种倾斜的侧壁采用干法刻蚀是无法获得的，同时化学腐蚀的设备成本大大低于干法腐蚀技术，而且湿法刻蚀操作简便，对设备要求低，易于实现大批量生产，刻蚀的选择性也好。干法刻蚀（等离子体刻蚀）——具有各向异性，控制精确的优点。但设备昂贵，过程复杂，单片成本较高。

湿法刻蚀设备

制减反射膜

n型硅 p型硅 PECVD SiN薄膜

p型硅一次反射二次反射 SiN薄膜 n型硅

入射光在SiN薄膜表面发生一次反射，在SiN薄膜和硅片界面发生第二次反射，通过适当选取SiN薄膜的厚度和折射率，可以使一次反射光和二次反射光相抵消，从而减小了反射。沉积SiN减反射膜后，硅片表面对入射光的平均反射率可进一步减小到5%左右。

PECVD的优点：节省能源，降低成本；提高产能；减少了高温导致的硅片中少子寿命衰减； PECVD的一个基本特征是实现了薄膜沉积工艺的低温化（<450℃）。 SiN薄膜的优点优良的表面钝化效果高效的光学减反射性能（厚度和折射率匹配）低温工艺（有效降低成本）含氢SiNx:H可以对mc-Si提供体钝化

PECVD镀膜设备 PECVD镀SiN薄膜的目的： SiN薄膜作为减反射膜可减小入射光的反射，增加透射；在SiN薄膜的沉积过程中，反应产物氢原子进入到SiN 薄膜内以及硅片内，起到了钝化缺陷的作用。

丝网印刷与烧结

SiN薄膜 p型硅印刷银浆料

n型硅

丝网印刷的目的：印刷背面电极浆料，银铝（Ag/Al）浆，并烘干；印刷背面场浆料，铝浆，并烘干；印刷正面电极浆料，银浆，并烘干。烧结的目的：燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的金属电极。

银铝浆料烧结银电极

银铝电极

激光刻槽埋栅太阳电池，具有光电转换效率高、工艺相对简单、适于规模生产，兼具高效和低成本两方面的优势。大规模生产的激光刻槽埋栅电池其单位功率成本已接近甚至低于常规丝网印刷电池。

印刷浆料的过程

烧结炉

丝网印刷设备，每台印刷机后都有一台烘干炉

背电极印刷目的：在太阳电池背面丝网印刷印上引出电极作用：易于焊接使用的浆料是银铝浆背电场印刷目的：通过烧结穿透背面PN结，和P型硅形成良好的欧姆接触。作用：收集载流子使用的浆料是铝浆正电极印刷正面有主栅线和副栅线组成目的：在太阳电池正面丝网印刷银浆形成正电极作用：收集电流

焊接条

主栅线

副栅线

单晶太阳电池制作示例

硅棒：例如：M125D165

切片

电池片负极为什么？

电池片正极铝银背电场，均匀性

硅棒：硅石SiO2氢化去氧得到单质Si，然后对其进行提纯至冶金级，再到太阳能级。使用这种高纯度的单质Si 料提拉获得上述单晶硅棒。切片：使用边长为特定长度的正方形金刚石线切割上述硅棒。举例M125（D165) 电池片：经过掺杂离子注入制备PN结，以及其他配套工艺。

多晶太阳电池制作示例

硅锭：例如：P156

切片

电池片负极

电池片正极主栅线变化？

硅锭：硅石SiO2氢化去氧得到单质Si，然后对其进行提纯至冶金级，再到太阳能级。使用这种高纯度的单质Si 料浮熔获得上述多晶硅锭。切片：使用边长为特定长度的正方形金刚石线切割上述硅锭。电池片：经过掺杂离子注入制备PN结，以及其他配套工艺。

光伏组件技术

1.玻璃：超白，钢化，压花层压机上室大气压压合

2.EVA胶膜：热熔固化交联，耐候。

3.电池片：PN结，光生电，汇集电流。

4.EVA胶膜。

5.背膜：