光伏硅片电池组件的整体制造工艺流程.docx

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1、光伏硅片、电池、组件的整体制造工艺流程电池组件是光伏发电系统最重要的组成部件，它主要由电池片、玻璃、EVA胶膜、光伏背板、铝合金边框、接线盒等组成，这些材料和部件对电池组件的质量、性能和使用寿命影响都很大。另外，电池组件在整个光伏发电系统中的成本，占到光伏发电系统建设总成本的50%以上，而且电池组件的质量好坏，直接关系到整个光伏发电系统的质量、发电效率、发电量、使用寿命、收益率等。因此了解构成电池组件的各种原材料和部件的技术特性，熟悉电池组件的制造工艺技术和生产流程非常重要。晶体硅太阳电池制作流程一、电池组件的主要原材料及部件为便于大家对电池组件有更多的了解,下面就生产制造电池组件所需的主要原

2、材料及部件的构成、性能参数和基本要求等分别进行介绍。1.硅电池片硅电池片的基片材料是P型的单晶硅或多晶硅，它通过专用切割设备将单晶硅或多晶硅硅棒切割成厚度为180m左右的硅片后，再经过一系列的加工工序制作而成，硅电池片的生产工艺流程如图2-18所示。图2-18硅电池片的生产工艺流程,(1)硅电池片的特点硅电池片是电池组件中的主要材料。合格的硅电池片应具有以下特点。具有稳定高效的光电转换效率，可靠性高。采用先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性。运用先进的PECVD成膜技术，在电池片表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观。 应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极，确保良好的导

3、电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性。 高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池片易于自动焊接和激光切割。(2)硅电池片的分类及外观结构硅电池片按用途可分为地面用晶体硅电池、海上用晶体硅电池和空间用晶体硅电池，按基片材料的不同分为单晶硅电池和多晶硅电池。硅电池片常见的规格尺寸有125mmx125mm、156mm156mm、156.75mm156.75mm等，目前主流应用的大部分是156.75mmx156.75mm的,电池片厚度一般在180200m0从图2-19中可以看到，电池片表面有一层蓝色的减反射膜，还有银白色的电极栅线。其中很多条细的栅线，是电池片表面电极向主栅线汇总的引线，几条宽一点的银

4、白线就是主栅线，也叫电极线或上电极（目前在生产的有4条、5条甚至12条主栅线的电池片）。电池片的背面也有几条与正面相应的间断银白色的主栅线，叫作下电极或背电极。电池片与电池片之间的连接，就是把互连条焊接到主栅线上实现的。一般正面的电极线是电池片的负极线，背面的电极线是电池片的正极线。太阳电池无论面积大小（整片或切割成小片），单片的正负极间输出峰值电压都是在0.520.56Vo而电池片的面积大小与输出电流和发电功率成正比，面积越大，输出电流和发电功率越大。(3)单晶硅与多晶硅电池片的区别由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，它们从外观到电性能都有一些区别。从外观上看，单晶硅电池片四个

5、角呈圆弧缺角状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。单晶硅电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为黑蓝色，多晶硅电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为蓝色。对于使用者来说，相同转换效率的单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大区别的。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好。虽然单晶硅电池的平均转换效率比多晶硅电池的平均转换效率高1%左右，但是由于单晶硅太阳电池只能做成准正方形(4个角是圆弧)，当组成电池组件时就有一部分面积填不满，而多晶硅电池片是正方形，不存在这个问题，因此对于光伏电池组件的效率来讲几乎是一样的。另外，由于两种电池材料的制造工艺不一样，多晶硅电池制造过程中消

6、耗的能量要比单晶硅电池少30%左右，所以过去几年多晶硅电池占全球电池总产量的份额越来越大，制造成本也大大小于单晶硅电池，从生产工艺角度看，使用多晶硅电池更节能、更环保。随着多晶硅电池片制造技术的不断发展，多晶硅电池片的转换效率已经从目前的17%-17.5%,提高到18%以上，也成为高效电池片。该高效多晶电池片与传统的多晶电池片相比，除了表面颜色变成了黑色以为，外观上看不出其它差异。但实际上，这种电池片比传统的电池片，效率高出0.3%0.7%,而原有多晶硅电池片生产技术，想让其效率提高0.1%都难度很大。高效多晶电池片的技术原理,就是将原有电池表面较大尺寸的凹坑经过化学刻蚀的方法处理成许多细小的

7、小坑，即在原有电池的纳米结构上生成纳米尺寸小孔，让电池表面的反射率从原来的15%降到5%左右。对太阳光的利用率提高，电池的效率自然也就提升了。通过化学反应后得到的电池片材料在外观上呈现黑色，故得名黑硅，该项技术也被称为黑硅技术。尽管如此，从目前的制造技术看，多晶硅电池片的转换效率已经接近实验室水平，要达到18.5%以上比较困难，上升空间有限。而随着单晶硅电池片制造技术的不断改进，P型和N型单晶硅电池片的转换效率已分别达到19%19.5%和21%24%的水平，转换效率的提高，使单晶硅电池片的制造成本逐渐下降,到目前已经基本与多晶硅电池持平,单晶硅电池在光伏发电系缴电站）的发电量、发电成本和发电收

8、益率等方面的优势将逐步显现出来。根据测算，按照目前行业普遍承诺的25年使用年限来计算，一个相同规模的光伏电站，使用单晶硅电池组件比使用多晶硅电池组件要多13.4%的发电收益。尽管目前每瓦单晶硅电池组件比多晶硅电池组件成本高5%左右，但由于单晶硅组件发电效率高，同样的装机容量占地面积小,基础、支架、电缆等系统周边器材使用量也相应减少，二者的综合投入成本基本相当。在光伏发电系统设计中选择多晶硅电池组件或单晶硅电池组件，与年发电量及投资收益率大小的分析，请参看本章中有关电池组件选型的内容。(4)硅电池片的等效电路分析硅电池片的内部等效电路如图2-20所示。为便于理解，我们可以形象地把太阳电池的内部看

9、成是一个光电池和一个硅二极管的复合体，既在光电池的两端并联了一个处于正偏置的二极管，同时电池内部还有串联电阻和并联电阻的存在。由于二极管存在，在外电压的作用下，会产生通过二极管P-N结的漏电流Id,这个电流与光生电流的方向相反，因此会抵消小部分光生电流。串联电阻主要是由半导体材料本身的体电阻、扩散层横向电阻、金属电极与电池片体的接触电阻及金属电极本身的电阻几部分组成，其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式。正常电池片的串联电阻一般小于1Q。并联电阻又称旁路电阻，主要是由于半导体晶体缺陷引起的边缘漏电、电池表面污染等使一部分本来应该通过负载的电流短路形成电流Ir,相当于有一个并联电阻的作用，因此

10、在电路中等效为并联电阻，并联电阻的阻值一般为几千欧。通过分析说明，光伏电池的串联电阻越小，旁路电阻越大，就越接近于理想的电池，该电池的性能就越好。串联电阻并联电阻图2-20光伏电池的等效电路（5）硅电池片的主要性能参数硅电池片的性能参数主要有：短路电流、开路电压、峰值电流、峰值电压、峰值功率、填充因子、转换效率等。短路电流（Isc）:当将电池片的正负极短路，使U=O时，此时的电流就是电池片的短路电流，短路电流的单位是A（安培），短路电流随着光强的变化而变化。开路电压（UoC）:当将电池片的正负极不接负载，使I=O时，此时太阳电池正负极间的电压就是开路电压，开路电压的单位是V（伏特），单片太阳电

11、池的开路电压不随电池片面积的增减而变化，一般为060.7V,当用多个电池片串联连接的时候可以获得较高的电压。峰值电流（Im）:峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流。峰值电流是指太阳电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是Ao峰值电压（Um）:峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压。峰值电压是指太阳电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是Vo峰值电压不随电池片面积的增减而变化，一般为0.5-0.55Vo峰值功率（Pm）:峰值功率也叫最大输出功率或最佳输出功率。峰值功率是指太阳电池片正常工作或测试条件下的最大输出功率，也就是峰值电流与峰值电压的乘积：Pm=ImxUmo峰值功率的单

12、位是Wp（峰瓦）。太阳电池的峰值功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和电池片的工作温度，因此太阳电池的测量要在标准条件下进行，测量标准为欧洲委员会的101号标准，其条件是辐照度IkW/m2、光谱AM15、测试温度25。填充因子（FF）:填充因子也叫曲线因子，是指图2-21中阴影部分的矩形面积（ImXUm）与虚线部分的矩形面积（IscUoc）之比，也就是电池片的峰值输出功率与开路电压和短路电流乘积的比值：FF=Pm/IscUoc0填充因子是一个无单位的量，是评价和衡量电池输出特性好坏的一个重要参数，它的值越高，表明太阳电池输出特性越趋于矩形，太阳电池的光电转换效率越fW）o太阳电池内部的串、并联电

13、阻对填充因子有较大影响，太阳电池的串联电阻越小,并联电阻越大，填充因子的系数越大。填充因子的系数一般在0.70.85,也可以用百分数表示。转换效率（n）：电池片的转换效率用来表示照射在电池表面的光能量转换成电能量的大小，一般用输出能量与入射能量的比值来表示,也就是指电池受光照时的最大输出功率与照射到电池上的太阳能量功率的比值。即：=Pm（电池片的峰值功率）IA（电池片的面积）Pin（单位面积的入射光功率），其中Pin=IOOOWm2=100mWCm2。（6）常见硅电池片产品的典型性能参数常见硅电池片产品的典型性能参数如表2-2、表2-3、表2-4所示。表2-2125125单晶硅电池片典型性能参

14、数（#代表不同生产厂家的代号）最大工作电流/m(A)开路电压Uoc(V)短路电流&(A)4.9250.6165.3084.9620.6175.3425.0380.6195.3925.1820.6215.4015.2650.6265.4955.2950.6295.6045.3010.6305.6825.3370.6315.6895.3530.6325.6915.3690.6335.7155.3860.6355.7415.4030.6365.7655.4170.6385.802(#代表不同生产厂家的代号)型号单晶125转换效率(%)最大功率Pm(W)最大工作电压Um(V)#125-17017.0-

15、17.22.5190.512#125-17217.2-17.42.5520.514#125-17417.4-17.62.600.516#125-17617.6-17.82.690.519#125-17817.818.02.750.523#125-18018.0-18.22.800.526#125-18218.2-18.42.820.532#125-18418.418.62.850.534#125-18618.678.82.880.538#125-18818.8-19.02.910.542#125-19019.019.22.940.546#125-19219.219.42.970.551#125-19419.4-19.63.000.554表2-3156.75156.75单晶硅电池片典型性能参数型号单晶156转换效率(%)最大功率Pm(W)最大工作电压Um(V)最大工作电流/m(A)开路电压Uoc(V)短路电流4c(A)#