晶体硅太阳能电池.ppt

关于晶体硅太阳能电池
第1页，讲稿共125张，创作于星期二
第二章 晶体硅太阳能电池
自１９５３年研制出具有一定光电转换效率的硅太阳电池后，便被主要应用于空间飞行器的能源系统。最早在尖兵一号卫星上装备了太阳电池，从此，厚度、尺寸、抗阻值等指标，全部检查破损、裂痕、边缘缺口，挑选出符合要求的硅片进行包装。
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第二章 晶体硅太阳能电池
主要设备介绍
1、切方机
　　切方机是用来对硅棒、硅锭进行切割的设备。该设备目前在国内已实现规模化生产，上海日进、上海汉虹、大连连城、北京京仪世纪等公司已有成熟的产品投入市场。
　　一条50MW的硅片生产线需要配1台切方机即可，国产设备价格为280万元左右。
　　2、多线切割机
　　多线切割机是目前市场上用于切片最主流，也是最先进的设备。它的基本原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而将硅棒等硬脆材料一次同时切割为数千片薄片的一种切割加工方法。多线切割由于其更高效、更小切割损失以及更高精度的优势，适用于切割贵重、超硬材料。近十年来已取代传统的内圆切割成为硅片切割加工的主要方式。在光伏行业切片领域，到2009年底国内市场基本被瑞士的HCT、MeyerBurger（梅耶博格）和日本的NTC所统治。近年来国内设备厂家上海日进、电子集团45所、兰州瑞德、无锡开源、大连连城、北京京联发、湖南宇晶等也陆续推出了多线切割机样机。
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第二章 晶体硅太阳能电池
从样机来看，技术原理和设计主要都是借鉴了日本的NTCMWM442D机型的很多理念，样机基本属于小型机。国内开发的多线切割机样机都面临着类似的问题，成品率低、断线率高、控制精度差等。加上硅料价格高昂，客户尝试新机器的成本非常高，每次的损失可能动辄几万甚至几十万，这也是制约设备制造企业获得更多的生产性实验数据来改进设备的原因之一。硅片的厚度对硅片成本的影响很大，如今市场上的硅片以180um和200um为主导，同时各企业正在不停地探索更薄硅片的切割工艺。。
　　一条50MW的硅片生产线需要配置5～7台（单晶生产线所需切割机比多晶少）多线切割机，每台价格为200～400万元，国外同类产品的价格为500～600万元。
　　据估算，一条50MW的硅片生产线，设备总成本大概为2000～3000万元。
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第二章 晶体硅太阳能电池
、太阳能电池片生产制造工艺
硅单体太阳电池的主要制造工艺主要包包括表面准备、扩散制结、制作电极和减反射膜几道工序，下面分别作一叙述：
硅片的表面处理
硅片的表面准备是制造硅太阳电池的第一步主要工艺，它包括硅片的化学清洗和表面腐蚀。
硅片的化学处理
通常，由单晶棒所切割的硅片表面可能污染的杂质大致可归纳为三类：1、油脂、松香、蜡等有机物质。2、金属、金属离子及各种无机化合物。3、尘埃以及其它可溶性物质， 通过一些化学清洗剂可以达到去污的目的。如硫酸、王水、酸性和碱性过氧化氢溶液等。
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第二章 晶体硅太阳能电池
硅片的表面腐蚀
硅片经过初步清洗去污后，要进行表面腐蚀，这是由于机械切片后，在硅片表面留下的平均为30～50m 厚的损伤层，腐蚀液有酸性和碱性两类。
1、酸性腐蚀法
硝酸和氢氟酸的混合液可以起到很好的腐蚀作用，其溶液配比为浓硝酸：氢氟酸=10： 1 到2：1。硝酸的作用是使单质硅氧化为二氧化硅，其反应为
而氢氟酸使在硅表面形成的二氧化硅不断溶解，使反应不断进行，其反应为
生成的络合物六氟硅酸溶于水，通过调整硝酸和氢氟酸的比例，溶液的温度可控制腐蚀速度，如在腐蚀液中加入醋酸作缓冲剂，可使硅片表面光亮。一般酸性腐蚀液的配比为
硝酸：氢氟酸：醋酸==5：3：3 或5：1：1
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第二章 晶体硅太阳能电池
2、碱性腐蚀
硅可与氢氧化钠、氢氧化钾等碱的溶液起作用，生成硅酸盐并放出氢气，化学反应 为
出于经济上的考虑，通常用较廉价的NaOH溶液，C下不同浓度的NaOH溶液对（100）晶向硅片的腐蚀速度。
碱腐蚀的硅片表面虽然没有酸腐蚀光亮平整，但制成的电池性能完全相同，目前，国内外在硅太阳电池生产中的应用表明，碱腐蚀液由于成本较低，对环境污染较小，是较理想的硅表面腐蚀液，另外碱腐蚀还可以用于硅片的减薄技术，制造薄型硅太阳电池。
硅片在不同浓度NaOH溶液中的腐蚀速率
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