光伏设备有哪些?
太阳能光伏发电系统主要是由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组、逆变器等设备组成,其各部分设备的作用是:
(1)太阳能电池方阵。太阳电池方阵由太阳电池组合板和方阵支架组成。因为单个太阳电池的电压一般比较低,所以通常都要把它们串、并联构成有实用价值的太阳电池板,作为一个应用单元,然后根据供电要求,再由多个应用单元的串、并联组成太阳能电池方阵。太阳能电池板(某些半导体材料,目前主要是多晶硅、单晶硅以及非晶硅,经过一定工艺组装起来)是太阳能光伏系统中的最主要组成部分,也是太阳能光伏发电系统中价值最高的部分。太阳能电池板在有光照情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光电效应”。在光电效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,它是能量转换的器件。
(2)蓄电池组。其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。在太阳能并网发电系统中,可不加蓄电池组。
(3)控制器。对电能进行调节和控制的装置。
(4)逆变器。是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的直流电转换成交流电的设备,是光伏并网发电系统的关键部件。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,当负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统,本文主要介绍太阳能光伏并网发电系统[1]。如图1所示,并网逆变器由igbt等功率开关器件构成,控制电路使开关元件有一定规律的连续开通或关断,使输出电压极性正负交替,将直流输入转换为交流输出。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。
层压
一、准备工作
1. 工作时必须穿工作衣、工作鞋,戴工作帽,佩戴绝热手套;
2. 做好工艺卫生(包括层压机内部和高温布的清洁);
3.确认紧急按扭处于正常状态;
4.检查循环水水位。
二、所需材料、工具和设备
1、叠层好的组件 2、层压机 3、绝热手套 4、四氟布(高温布) 5、美工刀6、1cm文具胶带 7、汗布手套 8、手术刀
三、操作程序
1.检查行程开关位置;
2.开启层压机,并按照工艺要求设定相应的工艺参数,升温至设定温度;
3.走一个空循环,全程监视真空度参数变化是否正常,确认层压机真空度达规定要求;
4.试压,铺好一层纤维布,注意正反面和上下布,抬一块待层压组件;
5.取下流转单,检查电流电压值,察看组件中电池片、汇流条是否有明显位移,是否有异物,破片等其他不良现象,如有则退回上道工序;
6.戴上手套从存放处搬运叠层完毕并检验合格的组件,在搬运过程中手不得挤压电池片(防止破片),要保持平稳(防止组件内电池片位移);
7.将组件玻璃面向下、引出线向左,平稳放入层压机中部,然后再盖一层纤维布(注意使纤维布正面向着组件),进行层压操作;
8.观察层压工作时的相关参数(温度、真空度及上、下室状态),尤其注意真空度是否正常,并将相关参数记录在流转单
9.待层压操作完成后,层压机上盖自动开启,取出组件(或自动输出);
10.冷却后揭下纤维布,并清洗纤维布;
11.检查组件符合工艺质量要求并冷却到一定程度后,修边;(玻璃面向下,刀具斜向约45°,注意保持刀具锋利,防止拉伤背板边沿);
12.经检验合格后放到指定位置,若不合格则隔离等待返工。
层压前检查
1. 组件内序列号是否与流转单序列号一致;
2. 流转单上电流、电压值等是否未填或未测、有错误等 ;
3. 组件引出的正负极(一般左正右负);
4. 引出线长度不能过短(防止装不入接线盒)、不能打折;
5. TPT是否有划痕、划伤、褶皱、凹坑、是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确;
6. EVA的正反面、大小、有无破裂、污物等;
7. 玻璃的正反面、气泡、划伤等;
8. 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、黑点、纤维、互连条或汇流条的残留等;
9. 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐或未剪;
10.间距(电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等)
层压中观察
打开层压机上盖,上室真空表为-0.1MPa、下室真空表为0.00MPa,确认温度、参数
符合工艺要求后进料;组件完全进入层压机内部后点击下降;上、下室真空表都要
达到-0.1MPa (抽真空)(如发现异常按“急停”,改手动将组件取出,排除故障后再试压一块组件)等待设定时间走完后上室充气(上室真空表显示)0.00MPa、
下室真空表仍然保持-0.1MPa开始层压。层压时间完成后下室放气(下室真空表变
为0.00MPa、上室真空表仍为0.00MPa)放气时间完成后开盖(上室真空表变为
-0.1MPa、下室真空表不变)出料;接着四氟布自动返回至原点。
层压后再次检查
1. TPT是否有划痕、划伤,是否安全覆盖玻璃、正反面是否正确、是否平整、有无褶皱、有无凹凸现象出现;
2. 组件内的锡渣、焊花、破片、缺角、头发、纤维等;
3. 隔离TPT是否到位、汇流条与互连条是否剪齐;
4. 间距(电池片与电池片、电池片与玻璃边缘、串与串、电池片与汇流条、汇流条与汇流条、汇流条到玻璃边缘等);
5. 色差、负极焊花现象是否严重;
6. 互连条是否有发黄现象,汇流条是否移位;
7. 组件内是否出现气泡或真空泡现象;
8. 是否有导体异物搭接于两串电池片之间造成短路;
四、质量要求
1.TPT是无划痕、划伤,正反面要正确;
2.组件内无头发、纤维等异物,无气泡、碎片;
3.组件内部电池片无明显位移,间隙均匀,最小间距不得小于1mm;
4.组件背面无明显凸起或者凹陷;
5.组件汇流条之间间距不得小于2mm;
6.EVA的凝胶率不能低于75%,每批EVA测量二次。
五、注意事项
1.层压机由专人操作,其他人员不得进入红;
2.修边时注意安全;
3.玻璃纤维布上无残留EVA,杂质等;
4.钢化玻璃四角易碎,抬放时须小心保护;
5.摆放组件,应平拿平放,手指不得按压电池片;
6.放入组件后,迅速层压,开盖后迅速取出;
7.检查冷却水位、行程开关和真空泵是否正常;
8.区别画面状态和控制状态,防止误操作;
9.出现异常情况按“急停”后退出,排除故障后,首先恢复下室真空;
10.下室放气速度设定后,不可随意改动,经设备主管同意后方可改动,并相应调整下室放气时间,层压参数由技术不来定,不得随意改动;
11.上室橡胶皮属贵重易耗品,进料前应仔细检查,避免利器、铁器等物混入,划伤胶皮;
12.开盖前必须检查下箱充气是否完成,否则不允许开盖,以免损伤设备;
13.更换参数后必须走空循环,试压一块组件。
组件装框
一、准备工作
1.工作时必穿工作衣、鞋,戴工作帽。
2.做好工艺卫生,清洁整理台面,创造清洁有序的装框环境。
二、所需材料、工具和设备
1、层压好的电池组件 2、铝边框 3、硅胶 4、酒精 6、擦胶纸 7、接线盒 8、气动胶枪 9、橡胶锤 10、装框机 11、剪刀 12、镊子 13、抹布 14、小一字起 15、卷尺 16、角尺 17、工具台 18、预装台
三、操作程序
1.按照图纸选择相对应的材料,铝型材,并对其检验,筛选出不符合要求的铝型材,将其摆放到指定位置;
2.对层压完毕的电池组件进行表面清洗,同时对上道工序进行检查,不合格的返回上道工序返工;
3.用螺丝钉(素材将长型材和短型材作直角连接,拼缝小于0.5mm)将边型材和E型材作直角连结,并保证接缝处平整;
4.在铝合金外框的凹槽中均匀地注入适量的硅胶;
5.将组件嵌入已注入硅胶的铝边框内,并压实;
6.将组件移至装框机上(紧靠一边,关闭气动阀,将其固定);
7.用螺钉(素材)将铝边框其余两角固定,并调整玻璃与边框之间的距离以及边框对角线长度;
8.用补胶枪对正面缝隙处均匀地补胶;
9.除去组件表面溢出的硅胶,并进行清洗;
10.打开气动阀,翻转组件,然后将组件固定;
11.用适当的力按压TPT四角,使玻璃面紧贴铝合金边框内壁,按压过程中注意TPT表面
12.用补胶枪对组件背面缝隙处进行补胶(四周全补);
13.按图纸要求将接线盒用硅胶固定在组件背面,并检查二极管是否接反;
14.对装框完毕的组件进行自检(有无漏补、气泡或缝隙);
15.符合要求后在“工艺流程单”上做好纪录,将组件放置在指定区域,流入下道工序。
四、质量要求
1.铝合金框两条对角线小于1m的误差要求小于2mm,大于等于1m的误差小于3mm;
2.外框安装平整、挺直、无划伤;
3.组件内电池片与边框间距相等;
4.铝边框与硅胶结合出无可视缝隙;
5.接线盒内引线根部必须用硅胶密封、接线盒无破裂、隐裂、配件齐全、线盒底部硅胶厚度1~2毫米,接线盒位置准确,与四边平行;
6. 组件铝合金边框背面接缝处高度落差小于0.5mm;
7.组件铝合金边框背面接缝处缝隙小于1mm;
8.铝合金边框四个安装孔孔间距的尺寸允许偏差±0.5mm。
五、注意事项
1.轻拿轻放抬未装框组件是注意不要碰到组件的四角。
2注意手要保持清洁
3.将已装入铝框内的组件从周转台抬到装框机上时应扶住四角,防止组件从框内滑落。
太阳能板光伏发电厂家:
一、北方华创
1、公司是国内最大的晶硅太阳能电池设备制造商之一,在光伏发电领域的产品主要包括扩散炉、清洗机、PECVD和刻蚀机等。
二、清源股份
公司主营业务为:光伏支架的研发、设计、生产和销售;光伏电站的开发、建设及投资;光伏电力电子产品的研发、生产和销售。
三、迈为股份
国内太阳能电池丝网印刷设备龙头,主营太阳能电池丝网印刷生产线成套设备,包括核心设备全自动太阳能电池丝网印刷机和自动上片机、红外线干燥炉等生产线配套设备
四、双良节能
公司多晶硅还原炉市场份额稳居国内第一。
五、东山精密
公司为精密钣金龙头,精密钣金件主要运用于太阳能发电系统的金属结构件及相关配件,是系统不可或缺的部分。
六、先导智能
国内最大的光伏自动化设备专业制造商。
七、隆基股份
公司是全球最大的集研发、生产、销售、服务于一体的单晶光伏产品制造企业,是单晶硅行业龙头地位。
八、协鑫集成
中国光伏行业龙头企业之一,主营单晶太阳能组件、多晶太阳能组件。
扩散的目的:太阳能电池的基本就够就是一个PN结,而扩散就是为了形成PN结。
扩散的原理:太阳能电池一般选用的是P型掺杂的单晶硅片或者是多晶硅片,我们就需要通过扩散在上面形成一个N型的扩散层,从而形成PN结。现在一般采用的都是磷扩散。扩散源是三氯氧磷(pocl3),在900℃的高温下,它与硅片反应,生成二氧化硅和磷。具体的反应过程如下:
光伏产业在短短十二年,缔造了一个中国工业的传奇: 1.具有全球竞争力,全球市场占有率超过50% 。 2.产能集中在民企。 3.拥有自主品牌。中华民族曾经在电、发动机、计算机等科技革命上一次次落后于西方,可是,就是这一次,中国牢牢掌控了65%的光伏产能和60%的全球市场份额。在2011年TOP10组件制造商中,中国大陆占据7家。
也有舆论诟病光伏为“又一个毫无技术含量的劳动密集型制造业”,“绿色输海外,污染留中国”,也有人称“政府不应该拿纳税人的钱去维持一个依赖补贴生存的行业”。这些言论首先是对光伏这个行业没有深刻的认识,缺乏客观公正的态度。
关于光伏的污染和能耗问题,经计算,多晶硅电池(从硅沙直到光伏电站系统)能量回收期为1.59年, 薄膜电池能量回收期为0.78年。国内生产的太阳能组件的使用寿命25年,以此推算,生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后,几乎不用再消耗电量,即可发电约23年,并且没有任何污染物排放。从光伏最终成品来看,在短时间内就能实现能源的回收,随后输出源源不断的绿色能源。客观的讲,从整个太阳能产业链来看,太阳能是没有污染、低耗能的。只是上游生产环节是有污染和非低碳的但是可控的。随着多晶硅技术进步,低能耗还原、冷氢化、高效提纯等关键技术环节进一步提高,副产物综合利用率进一步增强。 “高能耗高污染”的误导和妖魔化,是一些别有用心的人编造出来的谎言。
关于补贴,从世界范围来看,在没有实现平价上网之前,光伏都是政策市场。补贴是世界各国政府的对待光伏产业的通行做法。德国是世界第一个实行光伏上网电价法(FIT)的国家,据WTO公布的“欧盟产业补贴报告”透露,德国政府通过了太阳能屋顶计划(HDTP)向德国太阳能光伏制造商提供了5.1 亿欧元补助,德国在2010年光伏发电电价上的补贴就超过118亿欧元,这些支持政策的颁布使德国迅速成为太阳能能源利用的全球领先者。美国也不甘落后,暨2009年实行经济刺激法案以来,每年对可再生能源的资金支持额度高达160亿美元。而中国政府至2009年以来,每年对可再生能源的补贴平均不超过150亿元人民币(其中70%用于风电),力度远远低于欧美。那些抨击政府补贴光伏的言论是多么的冠冕堂皇,又是多么的无知和短视啊。
关于技术,光伏产业主要有两大技术路线:晶硅电池和薄膜电池。晶硅太阳能电池是目前发展最成熟、商业化程度最高的产品,市场占有率达90%以上。薄膜电池的技术还在初期发展阶段。
在国际光伏发电市场的带动下,我国光伏电池制造产业快速发展,已经形成了从硅材料、器件、生产设备、应用系统等较为完整的产业链。光伏电池转换效率不断提高,制造能力迅速扩大。无论是装备制造还是配套的辅料制造,国产化进程都在加速。在光伏产业链中,有实际产能的多晶硅生产商20~30家, 60多家硅片企业,电池企业60多家,组件企业330多家。到2010年底,国内已经有海外上市的光伏产品制造公司16家,国内上市的光伏产品制造公司16家,行业年产值超过3 000多亿元,进出口额220亿美元,就业人数近百万人。
多晶硅产业技术与国际先进水平的差距在缩小。少数企业还实现了四氯化硅闭环工艺,使得综合能耗和生产成本大大降低,并彻底解决了四氯化硅的排放和污染环境的问题。已有2家多晶硅生产商的能耗与成本接近国外同行先进水平,多晶硅能耗水平达到每千克耗电40 kWh,成本下降到每千克20美元以下。2011年,国内多晶硅产能接近16万吨,产量在8万吨左右,自给率虽然还不到50%,但是完全依赖进口的局面有了很大的改观。
光伏设备制造业逐渐形成规模,为产业发展提供了强大的支撑。在晶体硅太阳能电池生产线的十几种主要设备中,8种以上国产设备已在国内生产线中占据主导地位。其中单晶炉、扩散炉、等离子刻蚀机、清洗制绒设备、组件层压机、太阳模拟仪等已达到或接近国际先进水平,性价比优势十分明显。多晶硅铸锭炉、多线切割机等设备制造技术取得重大进步,打破国外产品的垄断,有些设备开始出口,如扩散炉、层压机等。
我国已经掌握了产业链的各个环节中的关键技术,并在不断地创新和发展,如电池技术、多晶硅制造技术等,多晶硅电池的平均出厂效率达到16%。尚德的冥王星技术将单晶硅太阳电池的有效面积转化效率提高到了18.8%,多晶硅达到17.2%。英利、天合、阿特斯、晶澳、韩华、南京中电等国际化公司也都持有自己的专有技术,电池的转换效率均达到世界一流水平,平均每瓦太阳能电池的高纯硅材料的用量从世界平均水平9 g/W下降到6 g/W,大大降低了制造成本,使得我国光伏组件在世界上具有很强的价格竞争力。
中国光伏产业在技术的发展上还有哪些不足?
(1)高效节能多晶硅料制备技术
多晶硅料方面我国已经基本掌握了西门子法,硅烷法还需进一步消化吸收,并在大规模合成、高效提纯、低电耗还原、四氯化硅氢化等关键技术环节取得了突破。所生产的多晶硅原料可以满足国内50%的市场。但是在生产成本、产品质量等方面与国外还有一定差距,尤其是冷氢化工艺,需要进一步完成技术的消化吸收。冷氢化工艺能将多晶硅生产改造成为一条低能耗、高产量的完全闭合循环生产线,将剧毒废气四氯化硅转化为多晶硅原料三氯氢硅,实现闭环生产,做到废气系统内消化。冷氢化改造能把成本降低20%。
(2)原材料方面
在电池用银浆方面,目前国内仍是空白,依赖于进口。银浆的性能是影响电池效率的重要因素,发展方向是满足高方块电阻发射极使用的低扩散速度银浆量,甚至是掺杂磷或硼的银浆料,以在烧结过程中同时实现局部重扩散。
EVA树脂是电池主要的封装材料。目前国内虽然可以生产制造,但是性能质量较国外还有一定差别,多数应用在较低端的市场。背板方面国内空白,依赖进口。EVA及背板是影响组件寿命的关键材料,高透过率、抗紫外辐照的EVA和低水、气扩散的背板是主要发展方向,组件寿命应从目前的25年提至30年或更高。
(3)太阳电池制造工艺方面
具有产业化前景的新结构电池包括选择性发射极电池、异质结电池、背面主栅电池及N型电池等,这些电池结构采用不同的技术途径解决了电池的栅线细化、选择性扩散、表面钝化等问题,可以将电池产业化效率提升1~2个百分点。电池制造新工艺还包括无触印刷、铜电极、表面钝化及离子注入等,为电池制造开拓了更多种技术路径。这以上这些新技术上,我国少数企业已经开始涉足,但和国外先进水平尚保持一段差距需要追赶。
(4)设备制造方面
设备投资是电池生产线建设的初始投资中的主要部分,是制约电池成本下降的主要因素之一。在整个光伏产业链上,中国在几种价值较高的关键设备还和国外存在很大差距。有的虽有国产化,但性能质量达不到要求。有的国内尚属空白。包括:还原炉、CVD、PECVD设备、烧结炉和全自动丝印机、线切割机、自动分选机、自动插片机、自动焊接机等、离子注入机。提高这些高价值的关键设备的国产化程度是进一步降低我国电池制造成本的有效途径。
正是由于中国光伏产业的崛起,全球光伏产品成本在10年里获得了快速的下降,从原先的每瓦6美元,下降到现在每瓦1美元,光伏的平准化能源成本已经与天然气持平,平价上网的目标正在逼近现实。在某些电价较高的地区,比如德国,在其居民光伏应用上已经率先实现了平价上网。中国光伏行业的迅猛发展,让世界光伏发电平价上网提前了至少5年,这就是中国光伏行业对世界新能源的巨大贡献。
中国光伏行业在洗牌整合,在等待政策和贸易环境的改善,在积蓄内力提高效率,等待一个真正辉弘的故事高潮的到来---光伏平价上网:光伏发电以平等的价格和传统能源展开发电市场竞争。
光伏设备指光伏制造型企业用于生产原料、电池组件、零部件等产品中使用的,并在反复使用中基本保持原有实物形态和功能的机器设备。
光伏设备主要包括硅棒/硅锭制造设备、硅片/晶圆制造设备、电池片制造设备、晶体硅电池组件制造设备、薄膜组件制造设备等5大类,各大类主要包括的设备如下图所示: 硅棒/硅锭
生产设备 完整生产线 硅棒硅锭生长设备 检验/测试设备 切割/研磨设备 其他 硅片/晶圆
制造设备 完整生产线 切割设备 清洗设备 检验/测试设备 抛光和研磨 其他 电池片制
造设备 完整生产线 蚀刻设备 扩散炉 减反射覆膜制备 丝网印刷设备 其他炉 检验/测试设备 其他 晶体硅电池
组件制造设备 完整生产线 检验/测试设备 玻璃清洗设备 结线/焊接设备 层压设备 切割/划线设备 组框/组角机 其他 薄膜组件
制造设备 完整生产线 检测设备 覆膜沉积设备 切割/划线设备 清洗设备 蚀刻设备
太阳能电池片生产制造工艺
太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测——表面制绒——扩散制结——去磷硅玻璃——等离子刻蚀——镀减反射膜——丝网印刷——快速烧结等。具体介绍如下:
一、硅片检测
硅片是太阳能电池片的载体,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低,因此需要对来料硅片进行检测。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量,这些参数主要包括硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检测模块。其中,光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的尺寸和对角线等外观参数;微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹;另外还有两个检测模组,其中一个在线测试模组主要测试硅片体电阻率和硅片类型,另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前,需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测,并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片,并且能够将不合格品放到固定位置,从而提高检测精度和效率。
二、表面制绒
单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液,可用的碱有氢氧化钠,氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅,腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面,还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂,以加快硅的腐蚀。制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20~25μm,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,应尽快扩散制结。
三、扩散制结
太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内,在850---900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器,通过三氯氧磷和硅片进行反应,得到磷原子。经过一定时间,磷原子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,形成了N型半导体和P型半导体的交界面,也就是PN结。这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成,才使电子和空穴在流动后不再回到原处,这样就形成了电流,用导线将电流引出,就是直流电。
四、去磷硅玻璃
该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中,通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡,使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸,以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中,POCL3与O2反应生成P2O5淀积在硅片表面。P2O5与Si反应又生成SiO2和磷原子,这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2,称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成,主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水,热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量,反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。
五、等离子刻蚀
由于在扩散过程中,即使采用背靠背扩散,硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路。因此,必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀,以去除电池边缘的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下,反应气体CF4的母体分子在射频功率的激发下,产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成,反应腔体中的气体在电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,在那里与被刻蚀材料表面发生化学反应,并形成挥发性的反应生成物脱离被刻蚀物质表面,被真空系统抽出腔体。
六、镀减反射膜
抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。PECVD即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是利用低温等离子体作能量源,样品置于低气压下辉光放电的阴极上,利用辉光放电使样品升温到预定的温度,然后通入适量的反应气体SiH4和NH3,气体经一系列化学反应和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下,使用这种等离子增强型化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理,可以使光的反射大为减少,电池的短路电流和输出就有很大增加,效率也有相当的提高。
七、丝网印刷
太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后,已经制成PN结,可以在光照下产生电流,为了将产生的电流导出,需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多,而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上,该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为:利用丝网图形部分网孔透过浆料,用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力,同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内,印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触,接触线随刮刀移动而移动,从而完成印刷行程。
八、快速烧结
经过丝网印刷后的硅片,不能直接使用,需经烧结炉快速烧结,将有机树脂粘合剂燃烧掉,剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时,晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银电极材料中去,从而形成上下电极的欧姆接触,提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数,使其具有电阻特性,以提高电池片的转换效率。
烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉,此阶段温度慢慢上升;烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应,形成电阻膜结构,使其真正具有电阻特性,该阶段温度达到峰值;降温冷却阶段,玻璃冷却硬化并凝固,使电阻膜结构固定地粘附于基片上。
九、外围设备
在电池片生产过程中,还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等外围设施。消防和环保设备对于保证安全和持续发展也显得尤为重要。一条年产50MW能力的太阳能电池片生产线,仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右,水质要求达到中国电子级水GB/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右,水质中微粒粒径不宜大于10微米,供水温度宜在15-20℃。真空排气量在300M3/H左右。同时,还需要大约氮气储罐20立方米,氧气储罐10立方米。考虑到特殊气体如硅烷的安全因素,还需要单独设置一个特气间,以绝对保证生产安全。另外,硅烷燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。
(1)硅片的选择
硅片的选择就是把性能一致的硅片选择出来,若将性能不一致的硅片电池组合起来形成单体太阳能电池,其输出的功率就会降低。
(2)硅片的清洗
硅片的清洗就是用高纯水或者有机溶剂(如三氯乙烯、丙酮、甲苯等)将硅片上沾污的尘埃、金属切屑、油脂等去除掉。
(3)硅化的表面腐蚀
为了使硅片表面光亮平整,必须将机械切削造成的损伤层去掉。常用的腐蚀方法有碱性腐蚀和酸性腐蚀。碱性腐蚀就是采用氢氧化钠、氢氧化钾等碱性液来腐蚀。碱性腐蚀所制成的成品最大优点是电池片的性能几乎是一致的。酸性腐蚀是用硝酸和氢氟酸的混合液[配比为(10~2):1]来腐蚀。通过酸性腐蚀的硅片表面平整光亮。采用不同的配比可以控制腐蚀速度。
(4)扩散制作
太阳能电池之所以能够在太阳光作用下发出电来,关键是太阳能电池片内有pn结。因此pn结的制作是生产太阳能电池片的一道最重要的工序。目前适合于工业化生产的方法是先将氯化硼片加热、通氧,表面会生成三氯化二硼,再使其与硅晶体发生化学反应,这样形成的硼硅玻璃会沉积在硅晶体的表面。再利用氮气作为保护气氛,在高温条件下,使氮化硼进行扩散,便可形成pn结了。
(5)去除背结
去除背结就是去除硅片表面形成的pn结,常用的方法有磨片法、化学腐蚀法、蒸铝或丝网印刷铝浆烧结法。磨片法就是用金刚砂将背面磨去的方法。化学腐蚀是利用腐蚀剂来去除背结,与此同时,硅片周边的扩散层也被腐蚀去除掉了。蒸铝或丝网印刷铝浆烧结法是在扩散硅片背面真空蒸镀或丝网印刷一层铝,加热后使硅片形成铝硅合金层。这个过程实际上是一个对硅晶体的掺杂过程。
(6)制作正负电极
与电池pn结形成紧密欧姆接触的导电材料,叫做电极。为了将太阳能获得的能量转换为所需要的能量,必须在电池上制作正负电极。在电池光照面的电极称为上电极,在电池背面的电极称为下电极或背电极。上电极一般制成有利于光收集的形状。为了减小电池串联时的电阻,下电极则应分布在电池的背面。而且电池的背面绝大部分或全部都应该被下电极布满,这如同手电筒内的干电池一样,在干电池上方是一个铜帽,铜帽下是聚集有大量负电荷的碳棒(上电极),而整个外壳(材料锌)是被下电极(负极)布满。
电极的制作法有真空蒸镀法、化学蒸镀镍法、银(铝)浆印刷烧结法等。铝浆印刷烧结法主要过程是:把硅片置于一种能起蒸镀作用的真空机内,硅片上会凝结一层铝薄膜,在高温作用下可以蒸镀成一层铝,再钎焊一层由锡、铝、银合金组成的焊料。此法是商品化生产太阳能硅电池的主要方法。
(7)腐蚀周边
硅片四周的扩散层会使上下电极短路,所以必须去除。一般将硅片置于硝酸、氢氟酸组成的腐蚀液中去腐蚀。
(8)蒸镀膜
此法是在电池正面上蒸镀一层或多层二氧化硅膜,这层膜不但对电池起保护作用,而且还具有减少光反射的作用。镀上这层膜,可将反射光减少到10%左右。若用某些腐蚀剂对硅电池进行丝绒面处理,这样硅电池的表面不但能接收到入射光的能量,还可以接收到折射的能量。
(9)检验测试
通过测试电池的开路电压、短路电流、最大输出功率等数字后,便于知道太阳能电池质量的优劣。
现在一般太阳能光伏硅材料分为三种:单晶、多晶、非晶,而最为普遍的就是单晶硅和多晶硅,非晶现在还比较少。一般的流程有如下几步:晶体制备-->晶体检验-->晶体切断--->滚磨--->粘棒--->线切割--->清洗--->检验。切身体会,做此类硅材料对身体伤害不大,主要是晶体制备过程中电磁辐射(如果是磁场拉晶)、切断过程中的粉尘污染、线切过程中粉尘及砂浆的污染,这些东西只要平时注意点,基本上没什么大问题,还有就是粘棒过程的操作,经常和有机胶和丙酮(酒精)打交道,所以此过程还是存在一定的伤害的。
对了,如果公司所用原料需自己公司清洗,那么就要增加原料清洗流程,此流程主要用硝酸和氢氟酸,对人身体伤害较大,最好不要进此工序。
希望对楼主有帮助!