內(nèi)容提綱

一、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)簡(jiǎn)介

二、非晶硅太陽(yáng)能電池制造工藝

三、非晶硅電池封裝工藝

 

一、                 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)、制造技術(shù)簡(jiǎn)介

1、電池結(jié)構(gòu)

分為：?jiǎn)谓Y(jié)、雙結(jié)、三結(jié)

2、制造技術(shù)

三種類(lèi)型：

①單室，多片玻璃襯底制造技術(shù)

該技術(shù)主要以美國(guó)Chronar、APS、EPV公司為代表

②多室，雙片（或多片）玻璃襯底制造技

該技術(shù)主要以日本KANEKA公司為代表

③卷繞柔性襯底制造技術(shù)（襯底：不銹鋼、聚酰亞胺)

該技術(shù)主要以美國(guó)Uni-Solar公司為代表

所謂“單室，多片玻璃襯底制造技術(shù)”就是指在一個(gè)真空室內(nèi)，完成P、I、N三層非晶硅的沉積方法。作為工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，重 點(diǎn)考慮生產(chǎn)效率問(wèn)題，因此，工業(yè)生產(chǎn)用的“單室，多片玻璃襯底制造技術(shù)”的非晶硅沉積，其配置可以由X個(gè)真空室組成（X為≥1的正整數(shù)），每個(gè)真空室可以 放Y個(gè)沉積夾具（Y為≥1的正整數(shù)），例如：

•1986年哈爾濱哈克公司、1988年深圳宇康公司從美國(guó)Chronar公司引進(jìn)的內(nèi)聯(lián)式非 晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)線中非晶硅沉積用6個(gè)真空室，每個(gè)真空室裝1個(gè)分立夾具，每1個(gè)分立夾具裝4片基片，即生產(chǎn)線一批次沉積6×1×4＝24片基片，每片 基片面積305mm×915mm。

•1990年美國(guó)APS公司生產(chǎn)線非晶硅沉積用1個(gè)真空室，該沉積室可裝1個(gè)集成夾具，該集成夾具可裝48片基片，即生產(chǎn)線一批次沉積1×48＝48片基片，每片基片面積760mm×1520mm。

 

•本世紀(jì)初我國(guó)天津津能公司、泰國(guó)曼谷太陽(yáng)公司（BangKok Solar Corp）、泰國(guó)光伏公司（Thai Photovoltaic Ltd）、分別引進(jìn)美國(guó)EPV技術(shù)生產(chǎn)線，非晶硅沉積也是1個(gè)真空室，真空室可裝1個(gè)集成夾具，集成夾具可裝48片基片，即生產(chǎn)線一批次沉積 1×48＝48片基片，每片基片面積635mm×1250mm。

•國(guó)內(nèi)有許多國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的生產(chǎn)廠家，每條生產(chǎn)線非晶硅沉積有只用1個(gè)真空室，真空室可裝2個(gè)沉 積夾具，或3個(gè)沉積夾具，或4個(gè)沉積夾具；也有每條生產(chǎn)線非晶硅沉積有2個(gè)真空室或3個(gè)真空室，而每個(gè)真空室可裝2個(gè)沉積夾具，或3個(gè)沉積夾具?？傊壳?國(guó)內(nèi)主要非晶硅電池生產(chǎn)線不管是進(jìn)口還是國(guó)產(chǎn)均主要是用單室，多片玻璃襯底制造技術(shù)，下面就該技術(shù)的生產(chǎn)制造工藝作簡(jiǎn)單介紹。

二、                 非晶硅太陽(yáng)能電池制造工藝

1、         內(nèi)部結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)制造工藝流程

下圖是以美國(guó)Chronar公司技術(shù)為代表的內(nèi)聯(lián)式單結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：

 

圖1、內(nèi)聯(lián)式單結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

 

 

 

生產(chǎn)制造工藝流程：

SnO2導(dǎo)電玻璃-SnO2膜切割-清洗-預(yù)熱-a-Si沉積（PIN）-冷卻-a-Si切割-掩膜鍍鋁-測(cè)試1-老化-測(cè)試2-UV保護(hù)層-封裝-成品測(cè)試-分類(lèi)包裝

下圖是以美國(guó)EPV公司技術(shù)為代表的內(nèi)聯(lián)式雙結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖：

圖2、內(nèi)聯(lián)式雙結(jié)非晶硅電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

 

它的生產(chǎn)制造工藝流程為：

SnO2導(dǎo)電玻璃-SnO2膜切割-清洗-預(yù)熱-a-Si沉積（PIN/PIN）-冷卻-a-Si切割-濺射鍍鋁-Al切割-測(cè)試1-老化-測(cè)試2-封裝-成品測(cè)試-分類(lèi)包裝

2、         內(nèi)聯(lián)式非晶硅電池生產(chǎn)工藝過(guò)程介紹：

⑴SnO2透明導(dǎo)電玻璃（或AZO透明導(dǎo)電玻璃）

規(guī)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(guò)率：≥80％膜牢固、平整，玻璃4個(gè)角、8個(gè)棱磨光（目的是減少玻璃應(yīng)力以及防止操作人員受傷）

⑵紅激光刻劃SnO2膜

根據(jù)生產(chǎn)線預(yù)定的線距，用紅激光（波長(zhǎng)1064nm）將SnO2導(dǎo)電膜刻劃成相互獨(dú)立的部分，目的是將整板分為若干塊，作為若干個(gè)單體電池的電極。

•激光刻劃時(shí)SnO2導(dǎo)電膜朝上（也可朝下）

•線距：?jiǎn)谓Y(jié)電池一般是10mm或5mm，雙結(jié)電池一般20mm

•刻線要求：

絕緣電阻≥2MΩ

線寬（光斑直經(jīng)）＜100um

線速＞500mm/S

⑶清洗

將刻劃好的SnO2導(dǎo)電玻璃進(jìn)行自動(dòng)清洗，確保SnO2導(dǎo)電膜的潔凈。

⑷裝基片

將清洗潔凈的SnO2透明導(dǎo)電玻璃裝入“沉積夾具”

基片數(shù)量：對(duì)于美國(guó)Chronar公司技術(shù)，每個(gè)沉積夾具裝4片305 mm×915 mm×3 mm的基片，每批次（爐）產(chǎn)出6×4＝24片

對(duì)于美國(guó)EPV技術(shù)，每個(gè)沉積夾具裝48片635 mm×1245 mm×3 mm的基片，即每批次（爐）產(chǎn)出1×48＝48片

⑸基片預(yù)熱

將SnO2導(dǎo)電玻璃裝入夾具后推入烘爐進(jìn)行預(yù)熱。

⑹a-Si沉積

基本預(yù)熱后將其轉(zhuǎn)移入PECVD沉積爐，進(jìn)行PIN（或PIN/PIN）沉積。

•根據(jù)生產(chǎn)工藝要求控制：沉積爐真空度，沉積溫度，各種工作氣體流量，沉積壓力，沉積時(shí)間，射頻電源放電功率等工藝參數(shù)，確保非晶硅薄膜沉積質(zhì)量。

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

•各種工作氣體配比有兩種方法：第一種：P型混合氣體，N型混合氣體由國(guó)內(nèi)專業(yè)特種氣體廠家配制提供。第二種：PECVD系統(tǒng)在線根據(jù)工藝要求調(diào)節(jié)各種氣體流量配制。

⑺冷卻

a-              Si完成沉積后，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(jù)生產(chǎn)預(yù)定的線寬以及與SnO2切割線的線間距，用綠激光（波長(zhǎng)532nm）將a-Si膜刻劃穿，目的是讓背電極（金屬鋁）通過(guò)與前電極（SnO2導(dǎo)電膜）相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)整板由若干個(gè)單體電池內(nèi)部串聯(lián)而成。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

激光刻劃時(shí)a-Si膜朝下刻劃要求：

線寬（光斑直經(jīng)）＜100um與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，它既是各單體電池的負(fù)極，又是各子電池串聯(lián)的導(dǎo)電通道，它還能反射透過(guò)a-Si膜層的部分光線，以增加太陽(yáng)能電池對(duì)光的吸收。

•鍍鋁有2種方法：一是蒸發(fā)鍍鋁：工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投入小，運(yùn)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，僅適用小面積鍍鋁。二是磁控濺射鍍鋁：膜層均勻性好，牢固，質(zhì)量保證，適應(yīng)小面積鍍鋁，更適應(yīng)大面積鍍鋁，但設(shè)備投資大，運(yùn)行成本稍高。

•每節(jié)電池鋁膜分隔有2種方法：一是掩膜法：僅適用于小面積蒸發(fā)鍍鋁二是綠激光刻劃法：既適用于磁控濺射鍍鋁，也適用于蒸發(fā)鍍鋁。

⑽綠激光刻鋁

（掩膜蒸發(fā)鍍鋁，沒(méi)有該工序）對(duì)于蒸發(fā)鍍鋁，以及磁控鍍鋁要根據(jù)預(yù)定的線寬以及與a-Si切割線的線間距，用綠激光（波長(zhǎng)532nm）將鋁膜刻劃成相互獨(dú)立的部分，目的是將整個(gè)鋁膜分成若干個(gè)單體電池的背電極，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整板若干個(gè)電池的內(nèi)部串聯(lián)。

•激光刻劃時(shí)鋁膜朝下

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

直線度線速＞500mm/S

⑾IV測(cè)試：

通過(guò)上述各道工序，非晶硅電池芯板已形成，需進(jìn)行IV測(cè)試，以獲得電池板的各個(gè)性能參數(shù)，通過(guò)對(duì)各參數(shù)的分析，來(lái)判斷莫道工序是否出現(xiàn)問(wèn)題，便于提高電池的質(zhì)量。

⑿熱老化：

將經(jīng)IV測(cè)試合格的電池芯板置于熱老化爐內(nèi)，進(jìn)行110℃/12h熱老化，熱老化的目的是使鋁膜與非晶硅層結(jié)合得更加緊密，減小串聯(lián)電阻，消除由于工作溫度高所引起的電性能熱衰減現(xiàn)象。

三、                 非晶硅電池封裝工藝

薄膜非晶硅電池的封裝方法多種多樣，如何選擇，是要根據(jù)其使用的區(qū)域，場(chǎng)合和具體要求而確定。不同的封裝方法，其封裝材料、制造工藝是不同的，相應(yīng)的制造成本和售價(jià)也不同。下面介紹目前幾種封裝方法：

1、            電池/UV光固膠

適用：電池芯板儲(chǔ)存制造工藝流程：電池芯板→覆涂UV膠→紫外光固→分類(lèi)儲(chǔ)存

2、            電池/PVC膜

適用：小型太陽(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，且應(yīng)用產(chǎn)品上有對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行密封保護(hù)，如風(fēng)帽、收音機(jī)、草坪燈、庭院燈、工藝品、水泵、充電器、小型電源等

制造工藝流程：

電池芯板→貼PVC膜→切割→邊緣處理→焊線→焊點(diǎn)保護(hù)→檢測(cè)→包裝

（注：邊緣處理目的是防止短路，邊緣處理的方法有化學(xué)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(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，如應(yīng)急燈，要求不高的小型戶用電源（幾十瓦以下）等

制造工藝流程：

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

該方法制造的組件特點(diǎn)：制造工藝簡(jiǎn)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(yáng)能應(yīng)用產(chǎn)品，如應(yīng)急燈，戶用發(fā)電系統(tǒng)等制造工藝流程：電池芯板（或芯板切割→邊緣處理）→焊涂錫帶→檢測(cè) →EVA/PET層壓→檢測(cè)→裝邊框（邊框四周注電子硅膠）→裝接線盒（或裝插頭）→連接線夾→檢測(cè)→包裝該方法制造的組件特點(diǎn)：防水性、防腐性、可靠性 好，成本高。

⑶電池/EVA/普通玻璃

適用：發(fā)電系統(tǒng)等

制造工藝流程：

電池芯板→電池四周?chē)娚盎蚣す馓幚恚?0mm）→超聲焊接→檢測(cè)→層壓（電池/EVA/經(jīng)鉆孔的普通玻璃）→裝邊框（或不裝框）→裝接線盒→連接線夾→檢測(cè)→包裝

該方法制造的組件特點(diǎn)：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(fā)電站等

制造工藝流程：

電池芯板→電池四周?chē)娚盎蚣す馓幚恚?0mm）→超聲焊接→檢測(cè)→層壓（鋼化玻璃/EVA/電池/EVA/經(jīng)鉆孔的普通玻璃）→裝邊框（或不裝框）→裝接線盒→連接線夾→檢測(cè)→包裝

該方法制造的組件特點(diǎn)：穩(wěn)定性和可靠性好，具有抗冰雹、抗臺(tái)風(fēng)、抗水汽滲入、耐腐蝕、不漏電等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)高