科普|晶体硅太阳能电池生产流程- 大数跨境

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科普|晶体硅太阳能电池生产流程

哈尔滨易达光电有限公司

2023-01-12

小易

易易，上一期我们讲解了光伏发电站的由来，但你知道太阳能电池是怎么制造出来的吗？

小易

我只知道它的制造和高分子材料它的详细生产流程吗？知道的话就快和我说说吧！

易易

好的，那接下来我们就一起去看看晶体硅太阳能电池的生产流程吧！

一、太阳能电池的原理

▲图一：P型 N型概念图

掺入有5个外层电子的原子如磷原子，形成N型半导体

掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体

内部电子和空穴有移动的，内动趋势形成亚稳态的PN结

▲图二：光伏图效应

当照射在PN结上的光子能量，大于禁带能宽Eg时，N型半导体电子跨越PN结，形成电子-空穴分离，产生电动势。

晶硅光伏电池结构

▲图三：P型单面电池的正反面

↑↑↑负电极子栅线、负电极主栅线、正电极主栅线、铝背场：

其中密布金属线的那一面通常是负极。因为金属线通常用于收集容易移动的电子，而正极通常只是几个连接点。

▲图四：太阳能电池的结构

二、光伏硅电池的产业链

锦纶的纺丝工艺主要用熔融法纺丝，锦纶长丝的纺丝工艺是将干燥过的低粘度锦纶切片加热到其熔点以上30-50℃左右，由固态变为熔融态，再经过高压纺丝制为丝条；丝条经冷却固化后进行冷牵伸、热定型，最终成为锦纶长丝。

▲图五：光伏硅电池的产业链

三、多晶硅料的生产工序

▲图六：多晶硅的生产工序原理图

▲图七：生产设备

▲图八：多晶硅的生产工序原理图

▲图九：生产设备

四、单晶硅拉晶切片工序

涉及材料：石英坩埚、热场材料——石墨烯、C-C复合材料、碳毡、碳纤维保护层

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设计材料：金刚线、导线轮、切割液、粘料板、粘棒胶、清洗液、清洗花篮、泡沫盒

五、电池制成工序

市场主流电池片品种结构

▲图十：电池片品种结构图

▲图十一：PERC结构电池结构图

钝化发射极和背面电池技术(Passivated Emitter and Rear Cell，PERC):PERC技术通过在电池的后侧添加一个电介质钝化层来提高转化转换效率。

▲图十二：Topcon结构电池结构图

跟现有PERC相比，Topcon的核心结构是超薄的二氧化硅层，利用量子隧穿效应，既能让电子顺利通过，又可以阻止空穴的复合。

隧穿氧化层钝化接触太阳能电池（Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell,TOPcon）：是2013年在第28届欧洲 PVSEC 光伏大会上德国 Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池，首先在电池背面制备一层 1～2nm 的隧穿氧化层，然后再沉积一层掺杂多晶硅，二者共同形成了钝化接触结构，为硅片的背面提供了良好的界面钝化。

▲图十三：HIT（HJT）结构电池结构图

异质结结构电池（Heterojunction with intrinsic Thinlayer，HIT）：所谓HIT结构就是在晶体硅片上沉积一层非掺杂（本征）氢化非晶硅薄膜和一层与晶体硅掺杂种类相反的掺杂氢化非晶硅薄膜，采取该工艺措施后，改善了PN结的性能。且全部工艺可以在200℃以下实现。