生產(chǎn)
太陽能電池板
生產(chǎn)過程大致可分為五個(gè)步驟:a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程。以單晶硅為例,其生產(chǎn)過程可分為:
工序一:硅片清洗制絨
目的——表面處理:
清除表面油污和金屬雜質(zhì)。
去除硅片表面的切割損壞層。
在硅片表面制作絨面,形成減反射織構(gòu),降低表面反射率。
利用Si在稀NaOH溶液中的各向異性腐蝕,在硅片表面形成3-6 微米的金字塔結(jié)構(gòu),這樣光照在硅片表面便會(huì)經(jīng)過多次反射和折射,增加了對(duì)光的吸收。 工序二:擴(kuò)散
硅片的單/雙面液態(tài)源磷擴(kuò)散,制作N型發(fā)射極區(qū),以形成光電轉(zhuǎn)換的基本結(jié)構(gòu):PN結(jié)。
POCl3 液態(tài)分子在N2 載氣的攜帶下進(jìn)入爐管,在高溫下經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)磷原子被置換,并擴(kuò)散進(jìn)入硅片表面,激活形成N型摻雜,與P型襯底形成PN結(jié)。 POCl3 + O2 → P2O5 + Cl2 P2O5 + Si → SiO2 + P 工序三:等離子刻邊
工序四:去除磷硅玻璃
去除硅片表面氧化層及擴(kuò)散時(shí)形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指摻有P2O5的SiO2層)。
工序五:PECVD
目的——減反射+鈍化:
PECVD即等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積設(shè)備,Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition。 制作減少硅片表面反射的SiN 薄膜(~80nm)。
SiN 薄膜中含有大量的氫離子,氫離子注入到硅片中,達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的,有效降低了載流子的復(fù)合,提高了電池的短路電流和開路電壓。 利用高頻電源輝光放電產(chǎn)生等離子體對(duì)化學(xué)氣相沉積過程施加影響的技術(shù)。由于等離子體存在,促進(jìn)氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離,促進(jìn)反應(yīng)活性基團(tuán)的生成,從而降低沉積溫度。PECVD在200℃~500℃范圍內(nèi)成膜,遠(yuǎn)小于其它CVD在700℃~950℃范圍內(nèi)成膜。 反應(yīng)過程中有大量的氫離子注入到硅片中,使硅片中懸掛鍵飽和、缺陷失去活性,達(dá)到表面鈍化和體鈍化的目的。 工序六:絲網(wǎng)印刷
用絲網(wǎng)印刷的方法,完成背場(chǎng)、背電極、正柵線電極的制作,已引出產(chǎn)生的光生電流。
給硅片表面印刷一定圖形的銀漿或鋁漿,通過燒結(jié)后形成歐姆接觸,使電流有效輸出。 正面電極用Ag金屬漿料,通常印成柵線狀,在實(shí)現(xiàn)良好接觸的同時(shí)使光線有較高的透過率。
背面通常用Al金屬漿料印滿整個(gè)背面,一是為了克服由于電池串聯(lián)而引起的電阻,二是減少背面的復(fù)合。
工序七:烘干和燒結(jié)目的及工作原理:
烘干金屬漿料,并將其中的添加料揮發(fā)(前3個(gè)區(qū))。
在背面形成鋁硅合金和銀鋁合金,以制作良好的背接觸(中間3個(gè)區(qū))。 鋁硅合金過程實(shí)際上是一個(gè)對(duì)硅進(jìn)行P摻雜的過程,需加熱到鋁硅共熔點(diǎn)(577℃)以上。經(jīng)過合金化后,隨著溫度的下降,液 相中的硅將重新凝固出來,形成含有少量鋁的結(jié)晶層,它補(bǔ)償了N層中的施主雜質(zhì),從而得到以鋁為受主雜質(zhì)的P層,達(dá)到了消除背結(jié)的目的。 Ag漿料中的玻璃添加料在高溫(~700度)下燒穿SiN膜,使得Ag金屬接觸硅片表面,在銀硅共熔點(diǎn)(760度)以上進(jìn)行合金化。
聚光太陽能發(fā)電的先行者是美國的吉爾伯特·科恩,在美國內(nèi)華達(dá)州建造極具規(guī)模的聚光太陽能發(fā)電站,已經(jīng)成功地為拉斯維加斯供應(yīng)22兆瓦的電力能源。
聚光太陽能發(fā)電繼風(fēng)能、光電池之后,已經(jīng)開始嶄露頭角,有望成為解決能源匱乏、應(yīng)對(duì)氣候變暖的有效技術(shù)手段。 基本原理:聚光太陽能發(fā)電使用拋物鏡將光線聚集到充有合成油的吸熱管上,再將加熱到約400攝氏度的合成油輸送到熱交換器里,將熱量通過此加熱循環(huán)水,將水加熱,產(chǎn)生水蒸氣,推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),以此來發(fā)電。 聚光太陽能發(fā)電與太陽能電池不同,太陽能電池使用太陽電池板將太陽能直接變成電能,可以在陰天操作,CSP一般只能夠在陽光充足、天氣晴朗的地方進(jìn)行。
不過,即使在沒有太陽的夜晚,采用熔融鹽儲(chǔ)存熱量的方法,也可以解決全天候的供電問題。 國際能源署(IEA)下屬的SolarPACES、歐洲太陽能熱能發(fā)電協(xié)會(huì)(ESTELA)和綠色和平組織的預(yù)測(cè)則較為溫和,認(rèn)為CSP到2030年在全球能源供應(yīng)份額中將占3%-3.6%,到2050年占8%-11.8%,這意味著到2050年CSP裝機(jī)容量將達(dá)到830GW,每年新增41GW。在未來5-10年內(nèi)累計(jì)年增長率將達(dá)到17%-27%。