硅太阳能电池_制造工艺
第5章 硅太阳能电池制造技术-2
自动上料的扩散炉以及已经掺杂了磷 的硅晶片。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
自动上料的扩散炉。使用机器人设 备能够提升电池制造的可靠性，并 降低成本。
丝网印刷的生产线。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
先进的丝网印刷机器，使 用摄像机来快速准确地排 布金属电极网的图案。
部分激光刻槽的横截图
&5.4.3
• 片状单晶表面完整，不须加工或少许加工就可制做器件；省掉部分切磨抛
工艺，大大提高了材料的利用率。
• 片状单晶拉制工艺技术高，难度大，温度控制非常精确，片状单晶工艺技
术目前处于研究阶段。
&5.3.5硅晶片和衬底-多晶硅
直拉单晶硅与铸造多晶硅的比较
①优点：直拉单晶硅为圆柱状，其硅片制备的圆形太阳电池不能 有效地利用太阳电池组件的有效空间，相对增加了太阳电池组件 的成本。如果将直拉单晶硅圆柱切成方柱，制备方形太阳电池，
成的有狭缝的模具浸在熔硅中，熔硅依靠毛细管作用，沿狭缝升到模具表 面和籽晶融合，用很快的速度拉出。生长片状单晶拉速可达50毫米/分。
• 片状单晶生长法现在多采用横向拉制。将有一平缺口的石英坩埚装满熔硅，
用片状籽晶在坩埚出口处横向引晶，快速拉出片状单晶。片状单晶横向拉
制时结晶性能好，生产连续，拉速快，可达20厘米/分。
在完成每个电池的效率测量工作 后，对它们进行排序以尽量减小 模块错配。
&5.4.2
硅太阳能电池的制造技术 制造太阳能电池
在进行压片之前排列 电池片。
&5.4.3
硅太阳能电池的制造技术 埋电极太阳能电池
埋电极太阳能电池是一种高效率的商业用太阳能电池，其特点是把金属电极镀到 激光形成槽内。埋电极技术克服了丝网印刷电极的许多缺点，这也使得埋电极太 阳能电池的效率能达到25%，比商业丝网印刷电池要高。
硅太阳能电池制造工艺流程图
硅太阳能电池制造工艺流程图1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：1、硅片切割，材料准备：工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。
2、去除损伤层：硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。
因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。
3、制绒：制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。
对于单晶硅来说一般采用NaOH 加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。
对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结：扩散的目的在于形成PN结。
普遍采用磷做n型掺杂。
由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗：扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。
周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。
周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。
目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层：沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。
单晶硅太阳能电池生产工艺的研究
单晶硅太阳能电池生产工艺的研究1单晶硅太阳能电池简介单晶硅太阳能电池是利用太阳光能发生光电效应的晶体硅片组成的太阳能电池，它的结构组成简单，具有体积小、重量轻、结构紧凑，被业界认为是最有前景的太阳能电池种类之一，是新型可再生能源的重要来源，具有广泛的应用前景。
2单晶硅太阳能电池的生产工艺由于单晶硅太阳能电池具有良好的转换效率和结构紧凑等优点，因此生产工艺也具有很多特点。
主要由装配、切片、组装、飞碟展开、光动力处理、银浴点焊、钻孔、清洗、检测、涂珐琅等十个主要工艺组成。
首先，装配晶硅片，这需要将晶硅片置于固定支架上，以方式与晶硅片粘附，以保证它们的在后续工艺过程中不受外界内容的影响。
其次，切片是将晶硅片分割为不同的片形，以便便于进行组装。
然后，组装晶片，这些晶片会铆接在半导体基板和铝基板上，形成具有特定尺寸和尺寸的单晶太阳能电池。
接着，是飞碟展开，通过这一工艺，更有效地增提细亏率，使最终产品体积最小，优化最终性能，满足用户需求。
接下来，光动力处理的工艺是提高元件的效率，以及缩小灰耀程度的必要步骤。
利用光动力处理技术可以加快元件的光学特性，提高电输出性能。
然后，进行银浴点焊是将头部连接搭接处衬金属电极，用以提升连接强度并导导。
紧接着，根据接线性能和要求在晶体基板上开孔，以将电流有效地引出来。
接着，清洗工艺，这是为了去除太阳能电池表面的灰尘和污迹，以确保最终产品不会受到影响。
最后，是涂珐琅工艺，主要是为了防止太阳能电池受湿、腐蚀和空气环境的影响。
珐琅屏障可以阻止气体、水分和有害物质的入侵，让太阳能电池的使用寿命变的更长久。
总结以上，单晶硅太阳能电池的生产过程需要经过多个细节工序，每一个细节都关系到最终产品的性能和使用的安全性，因此，生产单晶硅太阳能电池时要认真对待，确保最终的质量，以达到良好的使用效果。
太阳能电池板的制造工艺流程
太阳能电池板的制造工艺流程1. 硅片准备在太阳能电池板的制造过程中，首先需要准备硅片。
硅片是太阳能电池板的核心材料，通常由高纯度晶体硅材料制成。
在准备过程中，首先需要将硅原料净化，去除杂质，然后将硅原料熔化，形成硅锭。
接下来，硅锭通过切割技术被切割成薄片，形成硅片。
2. 涂层制备在制备过程中，硅片需要经过一系列的涂层处理。
首先，硅片会被清洗和去除表面杂质。
之后，硅片会被涂覆一层反射层，以提高太阳能的光吸收效果。
接着，通过化学方法涂覆一层抗反射膜，以减少反射损失。
最后，硅片会被覆盖一层保护层，防止受到外部环境的侵害。
3. 电池片制备接下来是电池片的制备过程。
首先，通过光刻技术在硅片上制造暗电极和光电极。
然后，通过扩散技术将硅片暗电极中注入杂质，形成PN结。
随后，通过金属化技术在光电极和暗电极上涂覆金属电极，以便于电流的收集和传输。
最后，通过退火技术将电池片进行烧结，以提高电池片的效率和稳定性。
4. 模组组装在模组组装阶段，电池片会被加工成规定大小，并且被安装在透明玻璃上。
透明玻璃起到保护和支撑电池片的作用。
同时，模组中还要安装背面板、接线盒、连接器等组件，以便将太阳能电池板与外部电源连接。
最后，根据需要，在模组表面覆盖一层防紫外线和耐候性的材料，以提高太阳能电池板的使用寿命和效果。
5. 质量检测最后一个工艺是质量检测。
在太阳能电池板的制造过程中，需要对整个制造过程进行严格的检测和测试，以确保太阳能电池板的质量和性能符合要求。
主要包括外观检查、电性能检测、环境适应性测试等。
只有通过了所有的质量检测，太阳能电池板才能出厂销售。
以上就是太阳能电池板的制造工艺流程。
通过以上工艺流程的操作和控制，可以生产出高质量、高效率的太阳能电池板，促进太阳能产业的可持续发展。
太阳能电池工艺流程
太阳能电池工艺流程太阳能电池是一种利用光电效应将太阳光能转化为电能的器件，是清洁能源领域中备受关注的技术之一。
太阳能电池的制造过程涉及多个工艺步骤，下面将简要介绍太阳能电池的工艺流程。
1.晶体硅材料准备太阳能电池的主要材料是硅，一般采用晶体硅。
晶体硅材料准备是太阳能电池制造的第一步，通常通过硅矿石提炼、高纯度硅棒拉制等工艺来获取高质量的硅材料。
2.硅片加工经过硅材料准备后，硅片需要进行加工。
硅片加工包括切割、抛光、清洗等步骤，以确保硅片表面光滑、无瑕疵，提高光电转换效率。
3.扩散和光刻扩散是将掺杂物diffused 到硅片表面，形成p-n 结，是太阳能电池的关键工艺之一。
光刻是通过光掩膜技术在硅片表面形成电极图案，为后续的金属化工艺做准备。
4.金属化金属化是在硅片表面沉积金属电极，将光电转换的电荷导出，形成电路。
金属化工艺需要高精度的设备和工艺控制，以确保电极与硅片的良好接触性和导电性。
5.封装封装是将太阳能电池芯片与支撑材料（如玻璃、背板等）进行封装，保护太阳能电池不受外界环境影响，并提高组件的稳定性和耐久性。
6.测试和质检经过封装后的太阳能电池需要进行测试和质检，以确保电池组件的性能符合要求。
测试包括电性能测试、外观检查、温度湿度试验等，质检则是对电池组件的质量进行全面检查。
7.成品包装最后一步是将经过测试和质检合格的太阳能电池组件进行包装，以便运输和安装。
包装通常采用防震、防潮的材料，保证太阳能电池组件在运输过程中不受损坏。
总的来说，太阳能电池的制造工艺是一个复杂而精密的过程，涉及多个步骤和环节。
只有严格控制每个工艺步骤，确保材料和设备的质量，才能生产出高效、稳定的太阳能电池产品。
随着太阳能电池技术的不断进步和完善，相信太阳能电池将在未来发挥越来越重要的作用，成为清洁能源领域的主力。
太阳能电池板的制造工艺流程
太阳能电池板的制造工艺流程
1.耐火砖制备：首先，制备耐火砖。
耐火砖通常由陶瓷材料制成，用于电池板的烧结过程中充当保护材料。
2.硅片生产：硅片是太阳能电池板的核心部分。
首先，将纯硅原料加热至高温融化，并按照设定工艺参数进行熔融处理。
然后，通过液态硅的拉拔方式将其拉伸成硅棒，再经过切割和抛光等工艺处理，制得薄薄的硅片。
3.备电池片：在硅片的表面涂上抗反射膜，以提高光吸收效率，并使其表面不反射光线，同时在背面涂上金属薄膜，以确保电流的传导。
4.背面结构制备：制备电池板的背面结构，通常使用铝、不锈钢或玻璃等材料，并涂上保护膜，以保护电池片和提高电池板的耐候性能。
5.焊接：使用银浆或铜带将电池片与背面结构连接起来，形成电池板的正负极。
6.封装：将电池板置于玻璃或其他透明材料制成的封装层中，以保护细薄的硅片。
7.包装和测试：检查电池板的质量，并封装和包装成最终的产品。
以上是太阳能电池板制造的主要工艺流程。
值得注意的是，这仅仅是一个简化的概述，实际的生产流程可能会根据不同的制造商和不同的电池板类型有所不同。
此外，随着技术的不断进步，太阳能电池板的制造工艺也在不断演变和改进。
多晶硅太阳能电池生产工艺.docx
太阳能电池光电转换原理主要是利用太阳光射入太阳能电池后产生电子电洞对，利用P-N 接面的电场将电子电洞对分离,利用上下电极将这些电子电洞引出，从而产生电流。
整个生产流程以多晶硅切片为原料，制成多晶硅太阳能电池芯片。
处理工艺主要有多晶硅切片清洗、磷扩散、氧化层去除、抗反射膜沉积、电极网印、烧结、镭射切割、测试分类包装等。
生产工艺主要分为以下过程：⑴ 表面处理（多晶硅片清洗、制绒）与单晶硅绒面制备采用碱液和异丙醇腐蚀工艺不同，多晶硅绒面制备采用氢氟酸和硝酸配成的腐蚀液对多晶硅体表面进行腐蚀。
一定浓度的强酸液对硅表面进行晶体的各相异性腐蚀，使得硅表面成为无数个小“金字塔”组成的凹凸表面，也就是所谓的“绒面”，以增加了光的反射吸收，提高电池的短路电流和转换效率。
从电镜的检测结果看，小“金字塔”的底边平均约为10um 。
主要反应式为：32234HNO 4NO +3SiO +2H O Si +−−−→↑氢氟酸2262SiO 62H O HF H SiF +→+这个过程在硅片表面形成一层均匀的反射层（制绒），作为制备P-N 结衬底。
处理后对硅片进行碱洗、酸洗、纯水洗，此过程在封闭的酸蚀刻机中进行。
碱洗是为了清洗掉硅片未完全反应的表面腐蚀层，因为混酸中HF 比例不能太高，否则腐蚀速度会比较慢，其反应式为：2232SiO +2KOH K SiO +H O →。
之后再经过酸洗中和表面的碱液，使表面的杂质清理干净，形成纯净的绒面多晶硅片。
酸蚀刻机内设置了一定数量的清洗槽，各股废液及废水均能单独收集。
此过程中的废酸液（L 1，主要成分为废硝酸、氢氟酸和H 2SiF 6）、废碱液（L 2，主要成分为废KOH 、K 2SiO 3）、废酸液（L 3，主要成分为废氢氟酸以及盐酸）均能单独收集，酸碱洗后均由少量纯水洗涤，纯水预洗废液（S 1、S 2、S 3）和两级纯水漂洗废水（W 1），收集后排入厂区污水预处理设施，处理达标后通过专管接入清流县市政污水管网。
项目一 晶体硅太阳电池制造工艺
（6）绒面形成最终取决于两个因素： 腐蚀速率
及各向异性。
三、单晶硅片的制绒
（四）影响单晶制绒的因素
2、腐蚀速率快慢影响因子 （1）腐蚀液流至被腐蚀物表面的移动速率； （2）腐蚀液与被腐蚀物表面产生化学反应的反应 速率；
四、扩散制结工艺过程
2、饱和
每班生产前，需对石英管进行饱和。炉温 升至设定温度时，以设定流量通小N2（携源） 和O2，使石英管饱和。20分钟后，关闭小N2和 O2。初次扩散前或停产一段时间以后恢复生产
时，需使石英管在950oC通源饱和1小时以上。
四、扩散制结工艺过程
3、装片
戴好防护口罩和干
净的塑料手套，将清洗甩 干的硅片从传递窗口取出， 放在洁净台上。用吸笔依 次将硅片从硅片盒中取出，
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O （易挥发的四氟化硅气体 ） SiF4+2HF=H2SiF6（可溶、易挥发）
四、多晶硅片的制绒
（三）多晶制绒的工艺流程
2、四号碱洗槽 酸腐蚀易在多晶硅表面形成一层彩色均匀的 多孔硅膜。这个多孔硅膜具有极低的反射系数， 但是，它不利于P-N结的形成和印刷电极，利用
关源，退舟
石英管
硅片
排气口 电炉
卸片
三氯氧磷
送片
N2 O2
方块电阻测量
扩散炉的简易结构
四、扩散制结工艺过程
1、清洗 所做清洗用的化学品为C2H2Cl3 ，熟称TCA，初次
扩散前，扩散炉石英管首先连接TCA装置，当炉温
升至设定温度，以设定流量通TCA60分钟清洗石英 管。清洗开始时，先开O2，再开TCA；清洗结束后， 先关TCA，再关O2。清洗结束后，将石英管连接扩 散源瓶，待扩散
光伏电池生产工艺
光伏电池生产工艺光伏电池生产工艺是指将太阳能光转化为电能的工艺流程。
下面是光伏电池生产工艺的主要步骤。
第一步：硅片生产光伏电池的主要材料是硅片。
硅片的生产是整个工艺的第一步。
生产硅片的方法有两种，一种是单晶硅制备，另一种是多晶硅制备。
在单晶硅制备过程中，通过将硅锭浸入液态硅中，然后慢慢提升锭温，使得液态硅沉积成固态晶体。
在多晶硅制备过程中，通过将硅料融化，然后将融化的硅料倒入硅坩埚中凝固。
第二步：硅片切割硅片切割是将生产好的硅块切割成薄片的过程。
硅片切割可以采用线切割法和切割盘法。
线切割法是利用硅片表面的硅酸盐和切割线之间的摩擦力将硅片切割成薄片。
切割盘法是将硅块放在切割盘上，通过旋转切割盘和用于切割的细沙将硅块切割成薄片。
第三步：接触制备接触制备是将硅片上的背面金属化和正面金属化，以便一侧吸收阳光，另一侧将光能转化成电能。
背面金属化可以通过在硅片背面涂覆铝膜，然后在铝膜上涂覆金属，如银、铜等，形成导电层。
正面金属化可以通过在硅片正面涂覆导电膜，并使用光刻和蚀刻技术，将导电膜刻割成所需的形状。
第四步：封装封装是将接触制备好的硅片与其他组件组合在一起，形成完整的光伏电池。
封装的目的是保护光伏电池和提高光电转换效率。
封装过程包括将硅片与玻璃基板和背板粘合在一起，然后使用胶水或其他材料将其固定。
封装过程中还会在玻璃上涂覆一层防反射膜，以提高光吸收效率。
第五步：测试和包装测试和包装是光伏电池生产工艺的最后一步。
在测试过程中，对生产好的光伏电池进行测试，检查其是否符合规定的性能指标。
然后，将测试合格的光伏电池进行包装，以备发货和销售。
总结：光伏电池生产工艺是一个复杂的过程，包括硅片生产、硅片切割、接触制备、封装、测试和包装等多个步骤。
每个步骤都需要严格的控制和操作，以确保光伏电池的质量和性能。
随着科技的进步，光伏电池生产工艺将会不断改进，提高光电转换效率和光伏电池的寿命。
单晶硅电池生产工艺
单晶硅电池生产工艺单晶硅电池是一种常见的太阳能电池，它由纯度很高的单晶硅制成。
单晶硅电池的生产工艺可以分为以下几个主要步骤：1. 制备硅单晶体：首先需要制备高纯度的硅单晶体。
通常采用Czochralski法来制备纯度达到99.9999%以上的硅单晶体。
该方法是将高纯度的硅原料加热到液态，并通过旋转和拉升的过程，使硅单晶体逐渐形成。
形成的硅单晶体被称为硅锭。
2. 切割硅锭：硅锭经过一段时间的冷却和稳定后，可以进行切割。
切割硅锭的方法通常使用的是磨锯法，将硅锭切割成很薄的硅片，即硅片。
3. 清洗硅片：硅片切割完毕后，通常会在清洗液中进行清洗，去除表面的杂质和污渍。
清洗液一般使用酸性溶液，例如盐酸或硝酸等。
4. 表面处理：清洗过后的硅片进行表面处理，以去除可能对电池效率有影响的氧化层。
常用的表面处理方法有酸洗、碱洗和氢氟酸腐蚀等。
5. 去除硅片边角：硅片的边角较为尖锐，不利于后续的加工和组装。
因此需要通过切割或高温烧结的方法去除硅片的边角，使其变得光滑。
6. 电池片制备：经过上述步骤的硅片可以进行电池片的制备。
在电池片制备的过程中，需要在硅片上涂覆抗反射膜，以提高光吸收效率。
然后将导电网格层和金属背电极层刻蚀在硅片的正面和背面，以便收集和传导电流。
7. 检测和测试：制备完成的单晶硅电池需要进行各种测试和检测，以确保其质量和性能达到要求。
常用的测试参数包括开路电压、短路电流、填充因子和转换效率等。
8. 封装和组装：最后一步是将单晶硅电池进行封装和组装，以便将其用于太阳能电池板或其他应用中。
封装和组装的过程包括将电池片与透明材料和支撑材料粘合在一起，以保护电池片，并确保其正常工作。
以上是单晶硅电池的主要生产工艺。
随着技术的不断发展和改进，制备单晶硅电池的工艺也在不断优化，以提高电池的效率和质量。
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PV的意思：它是英文单词Photovoltaic的简写，中文意思是“光生伏特”（简称“光伏”）。在物理学中，光生伏特效应（简称为光伏效应），是指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象
硅太阳能电池制造工艺流程图
1、硅片切割，材料准备： 工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。 2、去除损伤层： 硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。 3、制绒： 制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。 4、扩散制结： 扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。 5、边缘刻蚀、清洗： 扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。 扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。 6、沉积减反射层： 沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于 PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。 7、丝网印刷上下电极： 电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。，最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。 8、共烧形成金属接触： 晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。 9、电池片测试： 完成的电池片经过测试分档进行归类。
硅太阳电池结构示意图 当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结（pn junction）两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程
1、太阳能光伏系统的组成和原理 太阳能光伏系统由以下三部分组成：太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。 太阳能光伏系统具有以下的特点： - 没有转动部件，不产生噪音； - 没有空气污染、不排放废水； - 没有燃烧过程，不需要燃料； - 维修保养简单，维护费用低； - 运行可靠性、稳定性好； - 作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25年以上；- 根据需要很容易扩大发电规模。 光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类：独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3～2W的太阳能庭院
灯，大到MW级的太阳能光伏电站，如3.75kWp家用型屋顶发电设备、敦煌10MW 项目。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。图4-1是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件： 光伏组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在
太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。 蓄电池：将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负载需求大于
太阳电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池，对于较高要求的系统，通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。 控制器：它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳
电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。 逆变器：在太阳能光伏供电系统中，如果含有交流负载，那么就要使用逆变器设备，将
太阳电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。 太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式，但是其基本原理大同小异。对于其他类型的光伏系统只是在控制机理和系统部件上根据实际的需要有所不同，下面将对不同类型的光伏系统进行详细地描述。 2、光伏系统的分类与介绍 一般将光伏系统分为独立系统、并网系统和混合系统。如果根据光伏系统的应用形式、应用规模和负载的类型，对光伏供电系统进行比较细致的划分，可将光伏系统分为如下六种类型：小型太阳能供电系统（Small DC）；简单直流系统（Simple DC）；大型太阳能供电系统（Large DC）；交流、直流供电系统（AC/DC）；并网系统（Utility Grid Connect）；混合供电系统（Hybrid）；并网混合系统
多晶硅薄膜材料同时具有单晶硅材料的高迁移率及非晶硅材料的可大面积、低成本制备的优点。因此，对于多晶硅薄膜材料的研究越来越引起人们的关注，多晶硅薄膜的制备工艺可分 为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃,衬底使用昂贵的石英，但制备工艺较简单。另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此可以大面积制作，但是制备工艺较复杂。目前制备多晶硅薄膜的方法主要有如下几种： 低压化学气相沉积（LPCVD） 这是一种直接生成多晶硅的方法。LPCVD是集成电路中所用多晶硅薄膜的制备中普遍采用的标准方法，具有生长速度快，成膜致密、均匀、装片容量大等特点。多晶硅薄膜可采用硅烷气体通过LPCVD法直接沉积在衬底上，典型的沉积参数是：硅烷压力为13.3～26.6Pa，沉积温度Td=580～630℃，生长速率5～10nm/min。由于沉积温度较高，如
普通玻璃的软化温度处于500～600℃，则不能采用廉价的普通玻璃而必须使用昂贵的石英作衬底。 LPCVD法生长的多晶硅薄膜，晶粒具有择优取向，形貌呈“V”字形，内含高密度的微
挛晶缺陷，且晶粒尺寸小，载流子迁移率不够大而使其在器件应用方面受到一定限制。虽然减少硅烷压力有助于增大晶粒尺寸，但往往伴随着表面粗糙度的增加，对载流子的迁移率与器件的电学稳定性产生不利影响。 固相晶化(SPC) 所谓固相晶化，是指非晶固体发生晶化的温度低于其熔融后结晶的温度。这是一种间接生成多晶硅的方法，先以硅烷气体作为原材料，用LPCVD方法在550℃左右沉积a-Si:H薄膜，然后将薄膜在600℃以上的高温下使其熔化，再在温度稍低的时候出现晶核，随着温度的降低熔融的硅在晶核上继续晶化而使晶粒增大转化为多晶硅薄膜。使用这种方法，多晶硅薄膜的晶粒大小依赖于薄膜的厚度和结晶温度。退火温度是影响晶化效果的重要因素，在700℃以下的退火温度范围内，温度越低，成核速率越低，退火时间相等时所能得到的晶粒尺寸越大；而在700℃以上，由于此时晶界移动引起了晶粒的相互吞并，使得在此温度范围内，晶粒尺寸随温度的升高而增大。经大量研究表明，利用该方法制得的多晶硅晶粒尺寸还与初始薄膜样品的无序程度密切相关，T.Aoyama等人对初始材料的沉积条件对固相晶化的影响进行了研究，发现初始材料越无序，固相晶化过程中成核速率越低，晶粒尺寸越大。由于在结晶过程中晶核的形成是自发的，因此，SPC多晶硅薄膜晶粒的晶面取向是随机的。相邻晶粒晶面取向不同将形成较高的势垒，需要进行氢化处理来提高SPC多晶硅的性能。这种技术的优点是能制备大面积的薄膜，晶粒尺寸大于直接沉积的多晶硅。可进行原位掺杂，成本低，工艺简单，易于形成生产线。由于SPC是在非晶硅熔融温度下结晶，属于高温晶化过程，温度高于600℃，通常需要1100℃左右，退火时间长达10个小时以上，不适用于玻璃基底，基底材料采用石英或单晶硅，用于制作小尺寸器件，如液晶光阀、摄像机取景器等。 准分子激光晶化(ELA) 激光晶化相对于固相晶化制备多晶硅来说更为理想，其利用瞬间激光脉冲产生的高能量入射到非晶硅薄膜表面，仅在薄膜表层100nm厚的深度产生热能效应，使a-Si薄膜在瞬间达到1000℃左右，从而实现a-Si向p-Si的转变。在此过程中，激光脉冲的瞬间(15～50ns)能量被a-Si薄膜吸收并转化为相变能，因此，不会有过多的热能传导到薄膜衬底，
合理选择激光的波长和功率，使用激光加热就能够使a-Si薄膜达到熔化的温度且保证基片的温度低于450℃，可以采用玻璃基板作为衬底，既实现了p-Si薄膜的制备，又能满足LCD及OEL对透明衬底的要求。其主要优点为脉冲宽度短(15～50ns)，衬底发热小。通过选择还可获得混合晶化，即多晶硅和非晶硅的混合体。准分子激光退火晶化的机理：激光辐射到a-Si的表面，使其表面在温度到达熔点时即达到了晶化域值能量密度Ec。a-Si在激光辐射下吸收能量，激发了不平衡的电子-空穴对，增加了自由电子的导电能量，热电子-空穴对在热化时间内用无辐射复合的途径将自己的能量传给晶格，导致近表层极其迅速的升温，