太阳能电池生产工艺.pptx

光伏产业链介绍
➢ PN结
掺磷原子（P）
P杂质原子最外层的电子数比硅原子多一个。 P杂质 原子多余的电子很容易挣脱原子核的束缚，成为自由 移动的电子。掺P杂质的Si半导体主要依靠电子导电，
称为n型Si，P杂质称为施主杂质。
单晶硅的晶体结构。单晶硅体
内的每个硅原子（Si）最近邻 有四个Si原子。未掺杂的硅称 为本征硅。
1954年,贝尔实验室Chapin等人开 发出效率为6％的单晶硅太阳电池， 现代硅太阳电池时代从此开始。
光生伏特效应示意图
光伏发电的应用
天宫一号与Biblioteka Baidu九对接
大众汽车太阳能天窗
光伏发电的应用
太阳能汽车
太阳能飞行器
光伏发电的应用
小型光伏系统
大型光伏系统
光伏发电的应用
通过光伏供电的通讯基站 太阳能电池充电器
掺硼原子（B）
B杂质原子最外层的电子数比硅原子少一个，相当于 B杂质原子最外层多了一个空穴。在常温条件下，B 杂质原子多余的空穴很容易挣脱原子核的束缚。掺B 杂质的Si半导体主要依靠空穴导电，称为p型Si，B杂 质称为受主杂质。
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➢ PN结
内建电场
＋
＋
－
－
＋
＋
－
－
pn结
Si原子 P杂质 B杂质 电子 空穴
光伏产业链介绍
➢电池电性能参数
❖ 短路电流 Isc ：负载的电阻为零时，太阳电池的输出电流； ❖ 开路电压 Voc ：负载的电阻无穷大时，太阳电池的输出电压； ❖ 最大功率点 Pm ：太阳电池的最大输出功率； ❖ 最大功率点电流 Im ：输出功率最大时，太阳电池的输出电流； ❖ 最大功率点电压 Vm ：输出功率最大时，太阳电池的输出电压；
光伏产业链介绍
光伏产业链介绍
（一）硅片
光伏产业链介绍
太阳能级多晶硅（6N）
单晶硅碇
多晶硅碇
类单晶硅碇
单晶硅片
多晶硅片
类单晶硅片
单晶125/156 多晶电池片
类单晶电池片
光伏产业链介绍
多晶硅碇
单晶硅棒
光伏产业链介绍
单晶硅片
多晶硅片
光伏产业链介绍
➢ 破锭
光伏产业链介绍
➢ 切片
光伏产业链介绍
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光伏基础知识介绍
主要内容
1.光伏产品的应用 2.光伏产业链介绍-硅片 3.光伏产业链介绍-电池 4.光伏产业链介绍-组件 5.光伏产业链介绍-系统
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光伏发电的应用
1839年，法国Becqueral（贝克勒 尔）第一次发现，在光照条件下， 某些系统的两端具有电压，用导线 将两端连接起来后，有电流输出， 这就是光生伏特效应 （photovoltaics，简称PV）。
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（二）电池片
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单晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池与单晶硅太阳电池的最大差别在于硅片，多晶 硅片是许多硅晶粒的集合体
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➢ 晶体硅太阳电池结构
减反射膜
正面电极
pn 结 背面电极
n 型硅 p 型硅
正面和背面的金属电极用来收集光激发的自由电子和空穴，对外输出电流； 减反射薄膜的作用是减小入射太阳光的反射率；pn结的作用是将光激发的 自由电子输送给n型硅，将自由空穴输送给p型硅。
电子带负电，空穴带正电。漂移到n型硅中电子使n型硅带多余的负电荷，对外表现出负电性；漂移 到p型硅中的空穴使p型硅带多余的正电荷，对外表现出正电性。n型硅和p型硅之间对外具有一定的
电势差，称为光生电压或者光生电动势。
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➢ 光伏发电原理
当太阳光照射到太阳电池表面时，由于光生伏特效应，太阳电池的正面电极和背面电极之间 产生光生电压，用金属导线接上电灯、电器等负载，可为这些负载提供电流。
n型硅中有数量较多的电子，p型硅中有数量较多的空穴。当n型硅和p型硅结合在一起后，n型硅中有部分电 子往p型硅中扩散，p型硅中有部分空穴往n型硅中扩散，使得n型硅在交界处附近留下带正电的离子实，p型 硅在交界处附近留下带负电的离子实。这两种离子实在交界处附近的区域内产生电场，称为内建电场，电 场方向由n型硅指向p型硅。n型硅和p型硅交界处附近的区域称为pn结。
可在多种廉价衬底材料上制备，成本 低于晶体硅电池
对太阳光的吸收系数高，因此材料需 求量少，可沉积在各种廉价衬底材料 上，生产成本低，单片电池面积大， 适宜于大规模生产
原料成本高，目前受上游 大规模
➢ 硅片性能参数
❖ 1、型号（ P型和N型， P型多晶硅是掺B，N型多晶硅是掺P） ❖ 2、电阻率 ❖ 3、少数载流子寿命 ❖ 4、硅片边长 ❖ 5、对角线长度 ❖ 6、倒角 ❖ 7、厚度 ❖ 8、总厚度变化
光伏产业链介绍
➢ 单多晶硅片比较
总体来说，单晶和多晶硅锭的生长方法各有所长，单晶的转换 效率高，但产能低、能耗大；多晶的转换效率相对较低，但能耗低、 产能大，适合于规模化生产。
❖ 并联电阻 Rsh ：为旁漏电阻，它是由硅片的边缘不清洁或硅片表面 缺陷引起。
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➢ 各种太阳能电池比较
具体分类
转换效率%
单晶硅
17-20
多晶硅
15-18
多晶硅薄膜 10-12
非晶硅薄膜 6-10
优点
缺点
产业化 阶段
技术工艺最为成熟，市场主导产品， 转换效率高，性能稳定
多晶硅成本比单晶硅低
❖ 转换效率η ：太阳电池的最大输出功率 Pm 与入射光功率的比值，
是衡量太阳电池性能的最重要参数；
❖ 填充因子 FF ：太阳电池的最大输出功率 Pm 与短路电流 Isc 、开路 电压 Voc 乘积的比值；
❖ 串联电阻 Rs ：主要是太阳电池的体电阻、表面电阻、电极导体电阻、 电极与硅表面的接触电阻组成。
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➢ 光生伏特效应
电子 空穴
n型半导体 pn结 p型半导体
光伏产业链介绍
➢ 光生伏特效应
阳光
在太阳光的照射下，硅片中激发出自由电子和自由空穴。自由电子和空穴扩散到p-n结附近，受到 内建电场的作用，电子往n型硅中漂移，空穴往p型硅中漂移。
阳光
－
－ － － － －－
＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋＋
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➢ 太阳能电池制造流程
化学表面处理
丝网印刷 烧结
PECVD 分档测试
磷扩散 周边及背结刻蚀
光伏产业链介绍
➢ I-V曲线
将太阳电池接上负载。在光照条件下，改变负载的电阻，太阳电池的输出电压V、输出电流 I 和 输出功率 P 将随之变化。记录下 V、I、P 的变化情况，并将数据绘成曲线，将得到上图的曲线， 称为太阳电池的电流－电压特性。