太阳能电池板如何自己制作
太阳能电池板所需的材料如下:
1、钢化玻璃:其作用为保护发电主体(如电池片),透光其选用是有要求的,透光率必须高(一般91%以上),还要做超白钢化处理。
2、EVA:用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶连度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。
3、电池片:主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,但光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜。
薄膜太阳能电池片,相对设备成本较高,但消耗和电池成本很低,但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。
4、背板:作用,密封、绝缘、防水。一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化,大多数组件厂家都质保25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。
5、铝合金:保护层压件,起一定的密封、支撑作用。
6、接线盒:保护整个发电系统,起到电流中转站的作用,如果组件短路接线盒自动断开短路电池串,防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用,根据组件内电池片的类型不同,对应的二极管也不相同。
7、硅胶:密封作用,用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。
下面介绍两种太阳能电池板的制作方法。
太阳能电池板制作方法(一)
第一步:先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜,制作出二氧化钛膜把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结固化10~15分钟,冷却
第二步:利用天然染料为二氧化钛着色如图所示,把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶,用一个大汤匙进行挤压出汁,然后把二氧化钛膜放进去进行着色,大约需要5分钟,直到膜层变成深紫色,如果膜层两面着色的不均匀,可以在放进去浸泡5分钟,然后用乙醇冲洗,轻轻擦干。
第三步:制作电池正负电极。由涂有导电的SnO2膜层构成,用6B铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。
第四步:加入电解质利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质。如图所示,在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。
第五步:组装电池把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上,在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质,然后把负电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开,以便利用暴露在外面的部分作为电极的测试用。利用两个夹子把电池夹住,这样,你的太阳能电池就做成了。
第六步:电池的测试在室外太阳光下,可以获得开路电压0.4V,短路电流1mA/cm2的太阳能电池
太阳能电池板制作方法(二)
1、第一步,首先用铜带将电池片串联起来。一片电池片相当于一个小型的发电单元,能产生0.5V,5.2A的电流,用铜带将一定数量的电池片串联起来,就能获得更多的发电功率。
2、然后还需要把电池片密封起来,与空气隔绝,否则会逐渐衰减,直至发电功率为零。因此第二步就是用钢化玻璃、EVA、背板,经过加热、抽真空,就能将电池片密封在玻璃和背板之间了。
3、但是钢化玻璃的强度不够,容易被碰坏,尤其是边角那里。所以,第三步就是在四周套上铝边框,以起来保护作用。经过以上3步,太阳能板就生产出来了。
扩展资料
太阳能电池板的应用领域
1.用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
2.交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
3.通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
4.石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
5.灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
6.光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。
7.太阳能建筑:将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。
8.其他领域包括:(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。
参考资料百度百科-太阳能电池板
制作方法:1、电池检测,2、正面焊接—检验,、背面串接—检验,4、敷设(玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设),5、层压,6、去毛边(去边、清洗),7、装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶),8、焊接接线盒,9、高压测试,10、组件测试—外观检验。
电池测试:由于电池片制作条件的随机性,生产出来的电池性能不尽相同,所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起,所以应根据其性能参数进行分类;电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率,做出质量合格的电池组件。
正面焊接:是将汇流带焊接到电池正面(负极)的主栅线上,汇流带为镀锡的铜带,我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)。
背面串接:背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串,我们目前采用的工艺是手动的,电池的定位主要靠一个膜具板,上面有36个放置电池片的凹槽,槽的大小和电池的大小相对应,槽的位置已经设计好,不同规格的组件使用不同的模板,操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊接到“后面电池”的背面电极(正极)上,这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。
制造太阳电池片,首先要对经过清洗的硅片,在高温石英管扩散炉对硅片表面作扩散掺杂,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。目的是在硅片上形成P/N结。然后采用丝网印刷法,用精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极。
工作电流也达到10a以上,开关电源效率大概能到75%,也就是100w太阳能电池板通过开关电源,输出75w功率,除以6v,能够获得最高12.5a电流值。
太阳能电池板的发电原理;
太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅, 非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体硅为例描述光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。
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。
第一种:
我们的太阳能电池利用的是氧化亚铜而不是硅。氧化亚铜是第一种用来验证光电效应的材料。
第一步:需要的材料
一块铜片,大概30CM×15CM左右
两个弹簧夹引线
一个灵敏的微安安培计,可以读取10到50微安的电流
一个电炉,1000W以上
一个大的透明的塑料瓶,2L的矿泉水瓶就可以
食盐
自来水
砂纸
金属片切刀
第二步:制作氧化亚铜电炉如下图所示:
首先切下一片电炉烧嘴大小的铜片。把手洗干净,不要有任何的油脂或污渍。然后用肥皂或清洁剂洗铜片,不要留下任何油渍。再用砂纸打磨铜片,把所有的硫化物或表面腐蚀都去除。接着,把洗净的干燥的铜片放在电炉上,把电炉调到最大功率。
随着铜片的加热,我们可以看到漂亮的氧化层的形成。橙色,紫色,红色将会覆盖铜片。
随着铜片温度的进一步升高,彩色被一层黑色的氧化铜取代。这并不是我们要的氧化物,随后它将剥落,显示出下面的五颜六色的氧化亚铜层。
最后一点彩色消失
当电炉变得炽热,铜片上将覆盖一层黑色的氧化铜。让它继续加热半个小时,铜片表面的氧化铜层将变厚。这点很重要,厚的氧化铜层能够很好地剥落,而薄的氧化铜层会紧贴在铜的表面。
半个小时后,关掉电炉。把铜片留在电炉上让它慢慢降温,如果你把它过快地冷却,黑色的氧化物会粘住铜片。
随着铜片冷却,它逐渐收缩。黑色氧化铜也收缩,但它们以不同的速率收缩,这样就使黑色的氧化铜脱落。
当铜片的温度降至室温,大部分的黑色氧化铜都脱落了。在流动的水下面轻轻地擦洗铜片上小的黑斑。不要试图用力地擦洗或弯曲铜片以去除所有的黑斑,这样会破坏铜片表面的氧化亚铜。
第二步:组装
切下另外一片铜片,大小与上一片一样。轻轻地弯曲两片铜片,使它们能嵌入塑料瓶且互不接触。面向电炉的氧化亚铜层最好面向塑料瓶的外面,因为它的表面最光滑,最干净。
夹上两个弹簧夹,一个夹到新的铜片上,导线连到电流表的正极;一个夹到覆有氧化亚铜的铜片上,导线连到电流表的负极。
现在,将两大汤匙盐放入热的自来水中搅拌,直到盐全部溶解。然后仔细地将盐水倒进塑料瓶,小心不要弄湿了弹簧夹。盐水不必完全覆盖铜片,你应该在水上留有至少2CM,这样当你移动它的时候,水就不会弄湿弹簧夹。
第三步:发电
上图显示的是太阳能电池在阴影下。注意,此时电流表的读数大概是6微安
上图显示的是太阳光下的太阳能电池。注意,电流表读数已经跳至33微安,有时,它还能超过50微安。
不知道引用是否合适,第一次。第二种:
以我们晶硅的电池来说吧,那就更简单啦,都不用玻璃了,硅片就是衬底,去拿找硅片?沙子里其实就是二氧化硅了,不过你需要想办法分离出来再提纯到99.999999%以上。
下面就是在硅片上做个pn结,再接上电极就好了,这里也需要一些小工具
一个/或多个去损伤层和制绒的化学槽(实在没有就找个烧杯做一下吧,注意控制时间和温度,完全溶掉就不好了);
一台扩散炉来掺杂(high efficiency emitter的扩散配方就不用担心了,炉子公司会配工程师上门培训)
一台PECVD来镀件反射膜(这个有点麻烦了,会有些有毒气体排放,要不还是找个透明胶贴在正面好了,记得1/4波长厚度才有减反效果)
一台丝网印刷机(配套铝浆国产的就行,正面银浆的话,iphone用户就去买杜邦的浆料吧,用三星的就去买三星的浆料)
最后还有烧结炉(还是买5个炉室的吧,反正前面的钱也都花了)
正反面电极做好就可以放在太阳下拿万用表测出电压了。
大功告成
PS:有些辅料也忘了说,比如去离子水,氮气啦什么的,不过这也都是小钱。
全当一笑,其实仔细一想这个问题其实还挺有价值的,晚上回家补齐 “怎样在厨房里自制
就那我做的薄膜CIGS太阳能电池来说,其实很简单,整个薄膜是做在玻璃上的,就是普通的玻璃就行,1毛钱一片的就足够大了,一块3cm*3cm的电池就可以带动一个小的玩具风扇了。
整个电池的厚度不算封装(估计也不需要封装)也就不到3微米!你的头发都有100微米! 所有原材料材料费用基本等于0 。
下面就是在玻璃上镀膜就可以了,这里就需要一些小工具了,包括:
一台真空溅射器做金属Mo的衬底 (需要Mo的靶材,当然如果你买仪器的话我打赌他会送你的)
一台磁控溅射或者共蒸镀来做CIGS (当然也可以用电镀来做,这个省钱,不过你还得买个高温的炉子,占地方)
一个水浴加热系统做CdS+一个专业垃圾回收员,Cd剧毒要特殊回收,请爱护环境
还是那天溅射器做ZnO/AZO (这个靶材也是会送你的,绝对的,买仪器就送)
还是那个蒸镀做电极(镍和铝你买蒸镀也会送的,绝对的,不送我这里有)
买根导线一连!
这样就大功告成了!
PS:有些辅助的材料忘记说了,比如氩气啊,氮气啊,水冷啊,电线啊什么的,不过这些都是小钱
太阳能电池片的生产工艺流程分为硅片检测--表面制绒及酸洗--扩散制结--去磷硅玻璃--等离子刻蚀及酸洗--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。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。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。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。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。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。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。
切片,清洗,制备绒面,周边刻蚀,去除背面PN+结,制作上下电极,制作减反射膜,烧结,测试分档等10步。
太阳能电池具体的制作工艺说明
(1) 切片:采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片。
(2) 清洗:用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸(或碱)溶液将硅片表面切割损伤层除去30-50um。
(3) 制备绒面:用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。
(4) 磷扩散:采用涂布源(或液态源,或固态氮化磷片状源)进行扩散,制成PN+结,结深一般为0.3-0.5um。
(5) 周边刻蚀:扩散时在硅片周边表面形成的扩散层,会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。
(6) 去除背面PN+结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN+结。
(7) 制作上下电极:用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极,然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。
(8) 制作减反射膜:为了减少入反射损失,要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2 ,SiO2 ,Al2O3 ,SiO ,Si3N4 ,TiO2 ,Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法,溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。
(9) 烧结:将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。
(10)测试分档:按规定参数规范,测试分类。 生产电池片的工艺比较复杂,一般要经过硅片检测、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、快速烧结和检测分装等主要步骤。
首先需要明确薄膜太阳能电池的范围,第一代太阳能电池是单晶和多晶硅电池,第二代太阳能电池采用了吸光系数大的材料,电池厚度不用太厚也足够吸收太阳光,因此称为薄膜太阳能电池。根据吸光材料的不同,常见的薄膜太阳能电池分类有:碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、染料敏化(DSSC)和有机聚合物(OPV)太阳能电池等。各个种类的电池目前还在研究降低成本的制备工艺,因此每类电池的制备方法也不是唯一的,下面选择一些有组件生产的技术做介绍:碲化镉(CdTe)太阳能电池
碲化镉太阳能电池的主要生产商是美国的First Solar公司。从玻璃开始SnO2CdSnO4是透明导电层(TCO)用溅射方法制备;CdS是缓冲层用化学浴沉积(CBD);主要部分CdTe吸光层用近空间升华(close spaced sublimation-CSS)方法沉积的,也就是加热升华然后沉积到基板上;最后的碳电极是刷上去的。此外电池还需要经过一些热处理。铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池:采用铜铟镓硒太阳能电池技术代表性的公司有美国的Global Solar Energy,日本的Honda Soltec和昭和石油Showa Shell等等。从玻璃开始,Mo是磁控溅射的;CIGS是吸光层有几种制备工艺,常见的有a)共蒸发法(co-evaporation)就是把几种元素Cu、In、Ga、Se蒸发到基板上,德国公司和NREL用这种方法较多,b)油墨法,利用化学法制备CIGS的纳米晶然后分散在溶剂里像油墨一样印刷在基板上,美国的Nano Solar用的就是这个技术,c)金属硒化法,将铜铟镓金属溅射或电镀成金属膜,然后和Se蒸汽或H2Se反应,Honda soltec和昭和石油使用的是这一方法;接下来的CdS也是化学浴沉积(CBD);ZnO和Ag都可以用溅射的方法制备。染料敏化太阳能电池(DSSC):这种电池在实验室研究的很多,但由于稳定性和封装的问题组件生产的还不是很多,比较有代表性的公司是英国的G24i, 因为生产组件还比较少,具体的制备流程就不介绍了。有机聚合物太阳能电池(OPV)聚合物太阳能电池也是实验室研究的多,商业组件比较少的一类薄膜太阳能电池,有组件的公司好像有一个美国公司Konarka,有机太阳电池也有正向和反向(inverted)两种结构,上图就是反向的,这里面的每一层都可以用溶液印刷的方法来做,因此OPV是制备技术成本较低的,只需要像印刷报纸一样卷对卷(roll to roll)印刷就可以了。但是由于OPV效率较低,材料的稳定性差,封装材料昂贵,暂时还没有获得太大的市场份额。