內(nei) 容提綱

一、非晶矽薄膜太陽能電池結構、製造技術簡介

二、非晶矽太陽能電池製造工藝

三、非晶矽電池封裝工藝

 

一、                 非晶矽薄膜太陽能電池結構、製造技術簡介

1、電池結構

分為(wei) ：單結、雙結、三結

2、製造技術

三種類型：

①單室，多片玻璃襯底製造技術

該技術主要以美國Chronar、APS、EPV公司為(wei) 代表

②多室，雙片（或多片）玻璃襯底製造技

該技術主要以日本KANEKA公司為(wei) 代表

③卷繞柔性襯底製造技術（襯底：不鏽鋼、聚酰亞(ya) 胺)

該技術主要以美國Uni-Solar公司為(wei) 代表

所謂“單室，多片玻璃襯底製造技術”就是指在一個(ge) 真空室內(nei) ，完成P、I、N三層非晶矽的沉積方法。作為(wei) 工業(ye) 生產(chan) 的設備，重 點考慮生產(chan) 效率問題，因此，工業(ye) 生產(chan) 用的“單室，多片玻璃襯底製造技術”的非晶矽沉積，其配置可以由X個(ge) 真空室組成（X為(wei) ≥1的正整數），每個(ge) 真空室可以 放Y個(ge) 沉積夾具（Y為(wei) ≥1的正整數），例如：

•1986年哈爾濱哈克公司、1988年深圳宇康公司從(cong) 美國Chronar公司引進的內(nei) 聯式非 晶矽太陽能電池生產(chan) 線中非晶矽沉積用6個(ge) 真空室，每個(ge) 真空室裝1個(ge) 分立夾具，每1個(ge) 分立夾具裝4片基片，即生產(chan) 線一批次沉積6×1×4＝24片基片，每片 基片麵積305mm×915mm。

•1990年美國APS公司生產(chan) 線非晶矽沉積用1個(ge) 真空室，該沉積室可裝1個(ge) 集成夾具，該集成夾具可裝48片基片，即生產(chan) 線一批次沉積1×48＝48片基片，每片基片麵積760mm×1520mm。

 

•本世紀初我國天津津能公司、泰國曼穀太陽公司（BangKok Solar Corp）、泰國光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分別引進美國EPV技術生產(chan) 線，非晶矽沉積也是1個(ge) 真空室，真空室可裝1個(ge) 集成夾具，集成夾具可裝48片基片，即生產(chan) 線一批次沉積 1×48＝48片基片，每片基片麵積635mm×1250mm。

•國內(nei) 有許多國產(chan) 化設備的生產(chan) 廠家，每條生產(chan) 線非晶矽沉積有隻用1個(ge) 真空室，真空室可裝2個(ge) 沉 積夾具，或3個(ge) 沉積夾具，或4個(ge) 沉積夾具；也有每條生產(chan) 線非晶矽沉積有2個(ge) 真空室或3個(ge) 真空室，而每個(ge) 真空室可裝2個(ge) 沉積夾具，或3個(ge) 沉積夾具。總之目前 國內(nei) 主要非晶矽電池生產(chan) 線不管是進口還是國產(chan) 均主要是用單室，多片玻璃襯底製造技術，下麵就該技術的生產(chan) 製造工藝作簡單介紹。

二、                 非晶矽太陽能電池製造工藝

1、         內(nei) 部結構及生產(chan) 製造工藝流程

下圖是以美國Chronar公司技術為(wei) 代表的內(nei) 聯式單結非晶矽電池內(nei) 部結構示意圖：

 

圖1、內(nei) 聯式單結非晶矽電池內(nei) 部結構示意圖

 

 

 

生產(chan) 製造工藝流程：

SnO2導電玻璃-SnO2膜切割-清洗-預熱-a-Si沉積（PIN）-冷卻-a-Si切割-掩膜鍍鋁-測試1-老化-測試2-UV保護層-封裝-成品測試-分類包裝

下圖是以美國EPV公司技術為(wei) 代表的內(nei) 聯式雙結非晶矽電池內(nei) 部結構示意圖：

圖2、內(nei) 聯式雙結非晶矽電池內(nei) 部結構示意圖

 

它的生產(chan) 製造工藝流程為(wei) ：

SnO2導電玻璃-SnO2膜切割-清洗-預熱-a-Si沉積（PIN/PIN）-冷卻-a-Si切割-濺射鍍鋁-Al切割-測試1-老化-測試2-封裝-成品測試-分類包裝

2、         內(nei) 聯式非晶矽電池生產(chan) 工藝過程介紹：

⑴SnO2透明導電玻璃（或AZO透明導電玻璃）

規格尺寸：305 mm×915 mm×3 mm、635 mm×1245 mm×3 等

•要求：方塊電阻：6～8Ω/□、8～10Ω/□、10～12Ω/□、12～14Ω/□、14～16Ω/□等透過率：≥80％膜牢固、平整，玻璃4個(ge) 角、8個(ge) 棱磨光（目的是減少玻璃應力以及防止操作人員受傷(shang) ）

⑵紅激光刻劃SnO2膜

根據生產(chan) 線預定的線距，用紅激光（波長1064nm）將SnO2導電膜刻劃成相互獨立的部分，目的是將整板分為(wei) 若幹塊，作為(wei) 若幹個(ge) 單體(ti) 電池的電極。

•激光刻劃時SnO2導電膜朝上（也可朝下）

•線距：單結電池一般是10mm或5mm，雙結電池一般20mm

•刻線要求：

絕緣電阻≥2MΩ

線寬（光斑直經）＜100um

線速＞500mm/S

⑶清洗

將刻劃好的SnO2導電玻璃進行自動清洗，確保SnO2導電膜的潔淨。

⑷裝基片

將清洗潔淨的SnO2透明導電玻璃裝入“沉積夾具”

基片數量：對於(yu) 美國Chronar公司技術，每個(ge) 沉積夾具裝4片305 mm×915 mm×3 mm的基片，每批次（爐）產(chan) 出6×4＝24片

對於(yu) 美國EPV技術，每個(ge) 沉積夾具裝48片635 mm×1245 mm×3 mm的基片，即每批次（爐）產(chan) 出1×48＝48片

⑸基片預熱

將SnO2導電玻璃裝入夾具後推入烘爐進行預熱。

⑹a-Si沉積

基本預熱後將其轉移入PECVD沉積爐，進行PIN（或PIN/PIN）沉積。

•根據生產(chan) 工藝要求控製：沉積爐真空度，沉積溫度，各種工作氣體(ti) 流量，沉積壓力，沉積時間，射頻電源放電功率等工藝參數，確保非晶矽薄膜沉積質量。

沉積P、I、N層的工作氣體(ti) P層：矽烷（SiH4）、硼烷（B2H6）、甲烷（CH4）、高純氬（Ar）、高純氫（H2）I層：矽烷（SiH4）、高純氫（H2）N層：矽烷（SiH4）、磷烷（PH3）、高純氬（Ar）、高純氫（H2）

•各種工作氣體(ti) 配比有兩(liang) 種方法：第一種：P型混合氣體(ti) ，N型混合氣體(ti) 由國內(nei) 專(zhuan) 業(ye) 特種氣體(ti) 廠家配製提供。第二種：PECVD係統在線根據工藝要求調節各種氣體(ti) 流量配製。

⑺冷卻

a-              Si完成沉積後，將基片裝載夾具取出，放入冷卻室慢速降溫。

⑻綠激光刻劃a-Si膜

根據生產(chan) 預定的線寬以及與(yu) SnO2切割線的線間距，用綠激光（波長532nm）將a-Si膜刻劃穿，目的是讓背電極（金屬鋁）通過與(yu) 前電極（SnO2導電膜）相聯接，實現整板由若幹個(ge) 單體(ti) 電池內(nei) 部串聯而成。#p#分頁標題#e#

激光刻劃時a-Si膜朝下刻劃要求：

線寬（光斑直經）＜100um與(yu) SnO2刻劃線的線距＜100um

直線度線速＞500mm/S

⑼鍍鋁

鍍鋁的目的是形成電池的背電極，它既是各單體(ti) 電池的負極，又是各子電池串聯的導電通道，它還能反射透過a-Si膜層的部分光線，以增加太陽能電池對光的吸收。

•鍍鋁有2種方法：一是蒸發鍍鋁：工藝簡單，設備投入小，運行成本低，但膜層均勻性差，牢固度不好，掩膜效果難保證，操作多耗人工，僅(jin) 適用小麵積鍍鋁。二是磁控濺射鍍鋁：膜層均勻性好，牢固，質量保證，適應小麵積鍍鋁，更適應大麵積鍍鋁，但設備投資大，運行成本稍高。

•每節電池鋁膜分隔有2種方法：一是掩膜法：僅(jin) 適用於(yu) 小麵積蒸發鍍鋁二是綠激光刻劃法：既適用於(yu) 磁控濺射鍍鋁，也適用於(yu) 蒸發鍍鋁。

⑽綠激光刻鋁

（掩膜蒸發鍍鋁，沒有該工序）對於(yu) 蒸發鍍鋁，以及磁控鍍鋁要根據預定的線寬以及與(yu) a-Si切割線的線間距，用綠激光（波長532nm）將鋁膜刻劃成相互獨立的部分，目的是將整個(ge) 鋁膜分成若幹個(ge) 單體(ti) 電池的背電極，進而實現整板若幹個(ge) 電池的內(nei) 部串聯。

•激光刻劃時鋁膜朝下

•刻劃要求：線寬（光斑直經）＜100um 與(yu) a-Si刻劃線的線距＜100um

直線度線速＞500mm/S

⑾IV測試：

通過上述各道工序，非晶矽電池芯板已形成，需進行IV測試，以獲得電池板的各個(ge) 性能參數，通過對各參數的分析，來判斷莫道工序是否出現問題，便於(yu) 提高電池的質量。

⑿熱老化：

將經IV測試合格的電池芯板置於(yu) 熱老化爐內(nei) ，進行110℃/12h熱老化，熱老化的目的是使鋁膜與(yu) 非晶矽層結合得更加緊密，減小串聯電阻，消除由於(yu) 工作溫度高所引起的電性能熱衰減現象。

三、                 非晶矽電池封裝工藝

薄膜非晶矽電池的封裝方法多種多樣，如何選擇，是要根據其使用的區域，場合和具體(ti) 要求而確定。不同的封裝方法，其封裝材料、製造工藝是不同的，相應的製造成本和售價(jia) 也不同。下麵介紹目前幾種封裝方法：

1、            電池/UV光固膠

適用：電池芯板儲(chu) 存製造工藝流程：電池芯板→覆塗UV膠→紫外光固→分類儲(chu) 存

2、            電池/PVC膜

適用：小型太陽能應用產(chan) 品，且應用產(chan) 品上有對太陽能電池板進行密封保護，如風帽、收音機、草坪燈、庭院燈、工藝品、水泵、充電器、小型電源等

製造工藝流程：

電池芯板→貼PVC膜→切割→邊緣處理→焊線→焊點保護→檢測→包裝

（注：邊緣處理目的是防止短路，邊緣處理的方法有化學腐蝕法、激光刻劃法等）

3、            組件封裝

⑴電池/PVC膜

適用：一般太陽能應用產(chan) 品，如應急燈，要求不高的小型戶用電源（幾十瓦以下）等

製造工藝流程：

電池芯板（或芯板切割→邊緣處理）→貼PVC膜→焊線→焊點保護→檢測→裝邊框（電池四周加套防震橡膠）→裝插座→檢測→包裝

該方法製造的組件特點：製造工藝簡單、成本低，但防水性、防腐性、可靠性差。

⑵電池/EVA/PET（或TPT）

適用：一般太陽能應用產(chan) 品，如應急燈，戶用發電係統等製造工藝流程：電池芯板（或芯板切割→邊緣處理）→焊塗錫帶→檢測 →EVA/PET層壓→檢測→裝邊框（邊框四周注電子矽膠）→裝接線盒（或裝插頭）→連接線夾→檢測→包裝該方法製造的組件特點：防水性、防腐性、可靠性 好，成本高。

⑶電池/EVA/普通玻璃

適用：發電係統等

製造工藝流程：

電池芯板→電池四周噴砂或激光處理（10mm）→超聲焊接→檢測→層壓（電池/EVA/經鑽孔的普通玻璃）→裝邊框（或不裝框）→裝接線盒→連接線夾→檢測→包裝

該方法製造的組件特點：防水性、防腐性、可靠性好，成本高。

⑷鋼化玻璃/EVA/電池/EVA/普通玻璃

適用：光伏發電站等

製造工藝流程：

電池芯板→電池四周噴砂或激光處理（10mm）→超聲焊接→檢測→層壓（鋼化玻璃/EVA/電池/EVA/經鑽孔的普通玻璃）→裝邊框（或不裝框）→裝接線盒→連接線夾→檢測→包裝

該方法製造的組件特點：穩定性和可靠性好，具有抗冰雹、抗台風、抗水汽滲入、耐腐蝕、不漏電等優(you) 點，但造價(jia) 高