硅太阳能电池制造工艺流程图
!!!太阳能电池制造工艺---工艺流程以及工序简介

去除磷硅玻璃的目的、作用:
1.
磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制,且其工艺窗口太小,不稳 定。 磷硅玻璃的折射率在1.5左右,比氮化硅折射率(2.07左右)小, 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质,会增加少子表面复合,使电池 效率下降。
2.
3.
2. 扩散(POCl3液态扩散)
结的附近形成了与内建电场方
向相反的光生电场。在n区与p 区间产生了电动势。当接通外
电路时便有了电流输出。
单晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池
2. 硅太阳电池的制造工艺流程
下面我们就硅太阳电池的制造工艺流程以及各工序进行简 单的介绍。 晶体硅太阳能电池制造的常规工艺流程主要包括:硅片清 洗、绒面制备、扩散制结、(等离子周边刻蚀)、去 PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 减反射膜制备、电极(背面电极、 铝背场和正电极) 印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。 同时,在各工序之间还有检测项目,主要有抽样检测制绒效 果、抽样 测方块电阻、抽样测氮化硅减反射膜厚度和折射 率等项目。
(c). 去磷硅玻璃---PSG
在扩散过程中发生如下反应:
4PCl3 5O2 2PO 2 5 6Cl2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面, P2O5与Si反应生成SiO2和 磷原子:
2P O 5Si 5SiO 4P
2 5 2
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。
ser
4.沉积减反射膜(PECVD)
10.烧 结
5.丝网印刷背电极
6.烘 干
9.丝网印刷正电极
8.烘 干
7.丝网印刷背电场
硅基太阳能电池片工业上生产工艺流程

硅基太阳能电池片工业上生产工艺流程1.原料准备:准备多晶硅块和其他辅助材料,如银浆、玻璃基板等。
Raw material preparation: Prepare polycrystalline silicon blocks and other auxiliary materials, such as silver paste, glass substrates, etc.2.切割硅片:将多晶硅块切割成薄片,作为太阳能电池片的基础材料。
Silicon wafer cutting: Cut polycrystalline silicon blocks into thin slices as the basic material for solar cell panels.3.清洗和抛光:经过切割后的硅片需要进行清洗和抛光,以提高表面平整度。
Cleaning and polishing: The cut silicon wafers need to be cleaned and polished to improve surface smoothness.4.衬底涂覆:在玻璃基板上涂覆一层透明导电氧化物膜,作为电池片的底部电极。
Substrate coating: Coat a layer of transparent conductive oxide film on the glass substrate as the bottom electrode of the solar cell panel.5.背面电场形成:利用掺杂和热处理形成背面电场结构,提高光电转换效率。
Formation of back surface field: Use doping and heat treatment to form a back surface field structure to improve photoelectric conversion efficiency.6.正面电场形成:在硅片正面形成p-n结构,形成正面电场,促进光生电荷的分离。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程

晶体硅太阳能电池的制造工艺流程一、硅材料的准备首先,需要获取高纯度的硅材料作为太阳能电池的基础材料。
常用的硅材料有硅硷、多晶硅和单晶硅。
这些材料一般通过熔炼、洗涤和纯化等工艺步骤进行准备,以确保材料的纯度和质量符合要求。
二、硅片的制备在准备好的硅材料中,首先需要将硅材料熔化并形成硅棒。
硅棒可以采用单晶硅棒或多晶硅棒,通过将硅材料放入熔炉中进行熔化并慢慢降温,以获得纯度高的硅棒。
接下来,通过使用切割机将硅棒切割成很薄的硅片。
这些硅片称为硅片,硅片的厚度通常为几十微米到几百微米。
三、电池片的制备在硅片制备好后,需要对硅片进行一系列的加工工艺,以形成能够转化太阳能的电池片。
首先,通过在硅片表面涂上磷化剂,然后将硅片放入磷化炉中进行磷化反应,使硅片表面形成一层钙钛矿薄膜。
这一步骤的目的是增加太阳能的吸收能力。
接着,需要在硅片上涂覆一层导电膜。
最常用的导电膜是铝或铝合金,在硅片表面蒸镀一层铝膜。
该层铝膜将形成电场,使得硅片的上下两面形成正负两极。
最后,通过将硅片放入扫描激光器中进行图案化处理,将电池片分成多个小的电池单元,形成电池片。
四、组装在制造完电池片后,还需要将电池片组装成最终的太阳能电池模块。
电池片通过焊接或粘贴在玻璃基板上,并加上前电极和后电极,形成电池模块。
同时,还需将电池模块封装起来,以保护电池片并增加光的吸收。
最后,经过严格的测试和质量检查,太阳能电池模块将会被装配成太阳能电池板,并投入市场使用。
总结起来,晶体硅太阳能电池的制造工艺流程主要包括硅材料的准备、硅片的制备、电池片的制备和组装。
这些步骤涉及到多种物理、化学和加工工艺,需要高技术水平和严格的质量控制。
不断的研发和创新使得晶体硅太阳能电池在效率和可靠性方面得到了不断的提升。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程

提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。
晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下:
(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。
由此可见,太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同,生产的工艺设备也基本相同,但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求,这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
硅太阳能电池制造工艺

硅太阳能电池制造工艺硅太阳能电池制造工艺是指将硅材料变成太阳能电池的过程,包括材料处理、单晶硅生长、硅片制备、器件制备等多个方面。
下面将对硅太阳能电池制造工艺进行详细介绍。
1. 材料处理硅太阳能电池制造的首要工艺就是材料处理。
硅太阳能电池采用的主要材料是单晶硅、多晶硅和非晶硅。
这些材料都需要经过一系列的处理工艺,如去氧化、赋氢、赋磷、溅射金属等。
其中,像赋磷,可以使得硅片的导电性更好,提高太阳能电池的转换效率。
2. 单晶硅生长单晶硅是制造太阳能电池的核心材料。
单晶硅的生长过程主要有两种方法,分别是典型的克尔宁(Czochralski)法和辊道法(Float-Zone)。
目前主流的生产工艺是克尔宁法。
这种方法利用硅的熔点和冷却过程来实现单晶的生长。
但是,克尔宁法的成本较高,缺点在于对硅晶体不均匀性的限制严格,易造成氧杂质和机械应力等缺陷。
辊道法则消除了这种限制,在晶体均匀性和质量上表现更好,但是较少使用。
3. 硅片制备硅片是太阳能电池的主要组成部分,是从单晶硅生长中得到的。
生长出的硅锭通常有200毫米到300毫米,必须被切割成更薄的硅片,以便在太阳能电池中使用。
这个过程被称为硅片制备,主要分为切割和封边两个步骤。
切割是指用硅锯将硅锭切成很薄的硅片。
然后这些硅片边缘用磨床和化学刻蚀加工成封边。
4. 器件制备在器件制备阶段,使用化学蚀刻裂解的方法在硅片表面形成p-n结,并在p-n结上放置电极,形成太阳能电池。
这个工艺叫做“光刻工艺”或“半导体光刻冲技术”。
通过上述工艺步骤,太阳能电池制造完毕,可以用于发电,促进可再生能源的利用。
单晶硅太阳能电池详细工艺

单晶硅太阳能电池1.基本结构指电极图1太阳能电池的基本结构及工作原理2,太阳能电池片的化学清洗工艺切片要求:①切割精度高、表面平行度高、翘曲度和厚度公差小。
②断面完整性好,消除拉丝、刀痕和微裂纹。
③提高成品率,缩小刀(钢丝)切缝,降低原材料损耗。
④提高切割速度,实现自动化切割。
具体来说太阳能硅片表面沾污大致可分为三类:1、有机杂质沾污:可通过有机试剂的溶解作用,结合兆声波清洗技术来去除。
2、颗粒沾污:运用物理的方法可采机械擦洗或兆声波清洗技术来去除粒径;0.4仙颗粒,利用兆声波可去除>0.2飘粒。
3、金属离子沾污:该污染必须采用化学的方法才能将其清洗掉。
硅片表面金属杂质沾污又可分为两大类:(1)、沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。
(2)、带正电的金属离子得到电子后面附着(尤如电镀”)到硅片表面。
1、用H2O2作强氧化剂,使电镀”附着到硅表面的金属离子氧化成金属,溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。
2、用无害的小直径强正离子(如H+),一般用HCL作为H+的来源,替代吸附在硅片表面的金属离子,使其溶解于清洗液中,从而清除金属离子。
3、用大量去离子水进行超声波清洗,以排除溶液中的金属离子。
由于SC-1是H2O2和NH40H的碱性溶液,通过H2O2的强氧化和NH4OH的溶解作用,使有机物沾污变成水溶性化合物,随去离子水的冲洗而被排除;同时溶液具有强氧化性和络合性,能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等,使其变成高价离子,然后进一步与碱作用,生成可溶性络合物而随去离子水的冲洗而被去除。
因此用SC-1液清洗抛光片既能去除有机沾污,亦能去除某些金属沾污。
在使用SC-1液时结合使用兆声波来清洗可获得更好的清洗效果。
另外SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液,具有极强的氧化性和络合性,能与氧化以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。
被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。
非晶硅太阳能电池生产工艺流程
一、薄膜电池种类:
非晶硅(a-Si)—纳晶硅(nc-Si)—微晶硅(μc-Si)—多晶硅(poly-Si)碲化镉(CdTe)—铜铟镓硒(CuInGaSe)—染料(T i O2)—陶瓷—有机
二、非晶硅薄膜电池的结构:载体(玻璃)—导电膜(正极)—非晶硅(a-Si)
(p-i-n)—金属膜(负极)
三、导电膜(TCO)种类:SnO2——硬膜;ZnO或ITO——软膜
四、非晶硅层结构种类:a-Si——a-Si / a-Si——a-Si / a-SiGe——a-Si /
a-SiGe / a-SiGe——poly-Si——a-Si /poly-Si
五、金属膜种类:Al——Ag——ZnO
六、膜层形成方式:TCO——化学沉积(喷涂);a-Si——气相沉积;Al
——磁控溅射
七、膜层厚度:TCO——0.7~0.8μm;a-Si——0.3~0.5μm;Al—
—0.8~1μm
八、切割使用激光波长:TCO——1064 nm;a-Si /Al——532 nm
九、非晶硅薄膜电池膜层结构及切割要求示意:
十、封装:双层玻璃,EVA夹层,层压封装;或贴PVC防护膜;或涂光洁树脂
等。
十一、测试:负载匹配、数据采集、光源脉宽、响应时间。
十二、主要生产工艺流程(如下)。
晶硅太阳能电池制造工艺-工艺流程以及工序简介
1)、硅太阳能电池的制造工艺流程:
清洗制绒
扩散
周边刻蚀
印刷电极
PECVD
去磷硅玻璃
烧结
分选测试
检验入库
1.原料硅片清洗制绒 12.测试分选
11.激光 10.烧 结 9.丝网印刷正电极 8.烘 干
2.高温扩散(液态扩散) 3.去磷硅玻璃(去PSG) 4.沉积减反射膜(PECVD)
5.丝网印刷背电极 6.烘 干
磷扩散层
其主要是利用硅半导体p-n结的 光生伏打效应。即当太阳光照 射p-n结时,便产生了电子-空 穴对,并在内建电场的作用下, 电子驱向n型区,空穴驱向p型 区,从而使n区有过剩的电子, p区有过剩的空穴,于是在p-n 结的附近形成了与内建电场方 向相反的光生电场。在n区与p 区间产生了电动势。当接通外 电路时便有了电流输出。
扩散的目的:制造太阳能电池的PN结。
PN结是太阳能电池的“心脏” 。 制造PN结,实质上就是想办法使受主杂质在半导体晶体内的一个
区域中占优势(P型),而使施主杂质在半导体内的另外一个区域 中占优势(N型),这样就在一块完整的半导体晶体中实现了P型 和N型半导体的接触。
5POCl 3 600 C以上 3PCl 5 P2O5
7.丝网印刷背电场
2)、工序简介
目前硅太阳能电池制造工序主要有:
制绒清洗工序 扩散工序 PECVD工序 丝网印刷工序 烧结工序 Laser刻蚀工序 测试分选工序
1. 制绒清洗工序
(a).单晶制绒---捷佳创
目的与作用:
(1)去除单晶硅片表面的机械损伤层和氧 化层。
(2)为了提高单晶硅太阳能电池的光电转 换效率,根据单晶硅的各向异性的特性, 利用碱(KOH)与醇(IPA)的混合溶液在单 晶硅表面形成类似“金字塔”状的绒面, 有效增强硅片对入射太阳光的吸收,从而 提高光生电流密度。
单晶硅太阳能电池详细工艺
单晶硅太阳能电池详细工艺首先,单晶硅太阳能电池的制造过程始于原材料的准备。
单晶硅是一种纯度非常高的硅材料,所以制备单晶硅需要通过熔化高纯度的硅块,并用旋转式拉片法制备出大大小小的晶体棒。
接下来,将晶体棒切成片状,这些薄片将成为太阳能电池的主要组成部分。
在晶片制备过程中,通常会有一定的损耗,因此需要保证晶片的厚度和质量的一致性,以确保电池性能的稳定。
然后,将薄片通过化学或机械方法进行去除杂质的处理。
通过浸泡在一种化学溶液中或使用机械研磨,可以去除表面的污染物,提高晶片的纯度。
接着,需要对薄片进行扩散处理。
这是通过在薄片上涂覆一层磷的硅膜,并使用高温烘烤来扩散磷元素。
这个过程使得薄片的上层形成P型半导体,下层保持N型半导体。
接下来,对薄片进行选择性腐蚀处理,制造出电池组件的正负电极。
薄片通过抛射出掩膜来确定电极的位置,然后将电极所在的区域暴露在一种化学溶液中,使其腐蚀。
这样就形成了在电池正负极之间产生电场的“PN结”。
然后,需要对电池进行金属化处理。
这是通过在电池表面涂上一层金属薄膜,通常使用铝或银作为导电层。
金属化膜可以提供电池的电流流通路径,并保护电池免受外界的影响。
最后,对电池进行表面处理和封装。
这是为了保护电池免受气候和机械环境的影响。
表面处理通常涂覆一层耐候性的聚合物,如聚乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
封装则是将电池组件放入一个玻璃或聚合物外壳中,并与其他组件连接。
通过以上工艺步骤,单晶硅太阳能电池就完成了制造过程。
这些电池可以组合成太阳能电池组件,然后安装在太阳能系统中转化太阳能为电能。
总结起来,单晶硅太阳能电池的制造工艺包括:原材料准备、晶片制备、杂质去除、扩散处理、选择性腐蚀、金属化处理、表面处理和封装。
这些步骤确保了电池的纯度、电性能和耐久性。
多晶硅太阳能电池的生产工艺流程
多晶硅太阳能电池的生产工艺流程
多晶硅片的生产工艺流程如下:
OLED 平板显示 / 硅料分类 硅料喷砂 硅料腐蚀 坩埚装料 硅锭生长 硅锭切块 表面研磨和倒角 少子寿命测试 硅料粘结 硅片切割 硅片清洗与测试 包装入库 坩埚准备 浆料准备 浆料准备
检测仪器 光谱仪 /
多晶硅太阳能电池的生产工艺流程如下:
组件生产线工艺流程图。
太阳能光伏 、光伏 /
硅片腐蚀清洗制绒 扩散制结
HF 腐蚀 PECVD 丝网印刷 烘干烧结 测试分选 包装入库 修边 电池准备 电池串焊接 电池串敷设 组件层压 组建测试分档 安装边框、接线盒 组建擦拭 包装入库。
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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;<br ></a>- 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:λ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。
λ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。
λ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。
λ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。