非晶硅薄膜太陽能電池-PECVD

薄膜太陽能電池(非晶硅),非晶硅薄膜電池生產(chǎn),超聲波玻璃清洗機(jī)（重要設(shè)備）（鍍膜前清洗）,工藝：洗的是膜表面上的污垢和灰塵及一種高分子材料要求：導(dǎo)電玻璃,不在生產(chǎn)線上用，速度越快越好；離線使用，單面清洗；導(dǎo)電玻璃最初清洗的材料是一種高分子材料（類似塑料），清洗液可能是水，也可能是四氫呋喃THF。,激光劃線機(jī)1（重要設(shè)備）,工藝：這一步主要是劃刻氧化錫，使用的1064納米波長的紅外激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,預(yù)熱爐,工藝：加熱導(dǎo)電玻璃,PECVD真空沉積系統(tǒng)，即等離子體增強(qiáng)化學(xué)沉積(主要設(shè)備),工藝：非晶硅p-i-n鍍膜要求：電池轉(zhuǎn)換率6%、生產(chǎn)效率、玻璃基片型號資料、價(jià)格,冷卻爐,工藝：對導(dǎo)電玻璃降溫,激光劃線機(jī)2（重要設(shè)備）,工藝：這一步主要是劃刻非晶硅a-Si，使用的532納米波長的綠激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,磁控濺射系統(tǒng)（主要設(shè)備）,工藝：主要是透明氧化物TCO鍍膜，金屬（銀或鋁）背電極鍍膜,激光劃線機(jī)3（重要設(shè)備）,工藝：這一步主要是劃刻鋁或者銀以及氧化鋅膜，使用的532納米波長的綠激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,TCO,TCO（Transparentconductingoxide）玻璃，即透明導(dǎo)電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學(xué)鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導(dǎo)電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復(fù)合多元氧化物薄膜材料。TCO玻璃首先被應(yīng)用于平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導(dǎo)電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。近幾年，晶體硅價(jià)格的上漲極大地推動了薄膜太陽能電池的發(fā)展，目前薄膜太陽能電池占世界光伏市場份額已超過10，光伏用TCO玻璃作為電池前電極的必要構(gòu)件，市場需求迅速增長，成為了一個(gè)炙手可熱的高科技鍍膜玻璃產(chǎn)品。,TCO鍍膜玻璃的特性及種類,在太陽能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導(dǎo)線，前蓋板玻璃僅需達(dá)到高透光率就可以了。薄膜太陽能電池是在玻璃表面的導(dǎo)電薄膜上鍍制p-i-n半導(dǎo)體膜，再鍍制背電極。透明導(dǎo)電氧化物的鍍膜原料和工藝很多，通過科學(xué)研究進(jìn)行不斷的篩選，目前主要有以下三種TCO玻璃與光伏電池的性能要求相匹配。,ITO,ITO鍍膜玻璃是一種非常成熟的產(chǎn)品，具有透過率高，膜層牢固，導(dǎo)電性好等特點(diǎn)，初期曾應(yīng)用于光伏電池的前電極。但隨著光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必須具備提高光散射的能力，而ITO鍍膜很難做到這一點(diǎn)，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價(jià)格較高。ITO應(yīng)用于太陽能電池時(shí)在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。,FTO,SnO2鍍膜也簡稱FTO，目前主要是用于生產(chǎn)建筑用Low-E玻璃。其導(dǎo)電性能比ITO略差，但具有成本相對較低，激光刻蝕容易，光學(xué)性能適宜等優(yōu)點(diǎn)。通過對普通Low-E的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行升級改進(jìn)，制造出了導(dǎo)電性比普通Low-E好，并且?guī)в徐F度的產(chǎn)品。利用這一技術(shù)生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品。,TCO,氧化鋅基薄膜的研究進(jìn)展迅速，材料性能已可與ITO相比擬，結(jié)構(gòu)為六方纖鋅礦型。其中鋁摻雜的氧化鋅薄膜研究較為廣泛，它的突出優(yōu)勢是原料易得，制造成本低廉，無毒，易于實(shí)現(xiàn)摻雜，且在等離子體中穩(wěn)定性好。預(yù)計(jì)會很快成為新型的光伏TCO產(chǎn)品。目前主要存在的問題是工業(yè)化大面積鍍膜時(shí)的技術(shù)問題。,光伏電池對TCO鍍膜玻璃的性能要求,1.光譜透過率2.導(dǎo)電性能3.霧度4.激光刻蝕性能5.耐氣候性與耐久性,光譜透過率,為了能夠充分地利用太陽光，TCO鍍膜玻璃一定要保持相對較高的透過率。目前，產(chǎn)量最多的薄膜電池是雙結(jié)非晶硅電池，并且已經(jīng)開始向非晶/微晶復(fù)合電池轉(zhuǎn)化。因此，非晶/微晶復(fù)合疊層能夠吸收利用更多的太陽光，提高轉(zhuǎn)換效率，即將成為薄膜電池的主流產(chǎn)品。,導(dǎo)電性能,TCO導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電原理是在原本導(dǎo)電能力很弱的本征半導(dǎo)體中摻入微量的其他元素，使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質(zhì)，摻雜后的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。氧化銦錫（ITO）透明導(dǎo)電玻璃就是將錫元素?fù)饺氲窖趸熤?，提高?dǎo)電率，它的導(dǎo)電性能在目前是最好的，最低電阻率達(dá)10-5cm量級。,霧度,為了增加薄膜電池半導(dǎo)體層吸收光的能力，光伏用TCO玻璃需要提高對透射光的散射能力，這一能力用（Haze）來表示。霧度即為透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。一般情況下，普通鍍膜玻璃要求膜層表面越光滑越好，霧度越小越好，但光伏用TCO玻璃則要求有一定的光散射能力。目前，霧度控制比較好的商業(yè)化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，霧度值一般為1115。其中不包含散射時(shí)的直接透過率曲線。,激光刻蝕性能,薄膜電池在制作過程中，需要將表面劃分成多個(gè)長條狀的電池組，這些電池組被串聯(lián)起來用以提高輸出能效。因此，TCO玻璃在鍍半導(dǎo)體膜之前，必須要對表面的導(dǎo)電膜進(jìn)行刻劃，被刻蝕掉的部分必須完全除去氧化物導(dǎo)電膜層，以保持絕緣?？涛g方法目前有化學(xué)刻蝕和激光刻蝕兩種，但由于刻蝕的線條要求很細(xì)，一般為幾十微米的寬度，而激光刻蝕具有溝槽均勻，剔除干凈，生產(chǎn)效率快的特點(diǎn)。,耐氣候性與耐久性,TCO鍍膜一般都使用“硬膜”鍍制工藝，膜層具有良好的耐磨性、耐酸堿性。光伏電池在安裝上以后，尤其是光伏一體化建筑安裝在房頂和幕墻上時(shí)，不適宜進(jìn)行經(jīng)常性的維修與更換，這就要求光伏電池具有良好的耐久性，目前，行業(yè)內(nèi)通用的保質(zhì)期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保質(zhì)期也必須達(dá)到二十年以上。,非晶硅薄膜厚度均勻性對其透射光譜的影響,非晶硅薄膜是一種重要的光電材料，在廉價(jià)太陽能電池、薄膜場效應(yīng)管和光敏器件中都有廣泛的應(yīng)用通過測量透射光譜，人們可以獲得折射率、色散關(guān)系、膜厚以及光學(xué)能隙這些重要的光學(xué)參量但在測量時(shí)，我們注意到樣品由于制備條件的限制，厚度難以保證理想均勻，而且考慮到光衍射、儀器靈敏度等方面的原因，采用的光欄或狹縫一般不會太細(xì)，有一定的照射面積因此在分析薄膜的透射譜時(shí)，應(yīng)該顧及膜厚均勻性的影響已有文獻(xiàn)報(bào)道在利用光透射譜或反射譜測定膜厚和吸收時(shí)考慮到這個(gè)問題，并提出了合理的解決方法來測定薄膜正確的光學(xué)參量,計(jì)算過程介紹,結(jié)論,綜上所述，薄膜厚度的均勻性嚴(yán)重影響著光透射譜的形狀，使它與均勻厚度樣品的透射譜有較大差異，主要發(fā)生在薄膜的無吸收區(qū)和弱吸收區(qū)，對強(qiáng)吸收區(qū)影響不大這種差異表現(xiàn)在峰一峰值變小和振蕩周期畸變上，隨著厚度不均勻度增大而越加明顯，但是減小照射面積可有效地降低這種影響參考文獻(xiàn)：陳冶明非晶半導(dǎo)體材料和器件EM北京：科學(xué)出版社，1991166415YingXuantong，F(xiàn)eldmanA，F(xiàn)arabaughENFittingoftranmissiondatafordeterminingtheopticalconstantsandthicknessesofopticalfilmsEJJApp1Phys，1990，67(4)：2056,NIP型非晶硅薄膜太陽能電池,在NIP太陽能電池中,采用適當(dāng)晶化的晶化硅薄膜作為P型窗口層,晶化硅薄膜高的電導(dǎo)可以提高NIP結(jié)的內(nèi)建電勢,改善TCO膜和P型窗口層間的N/P界面隧穿特性,降低電池的串聯(lián)電阻;另外,適當(dāng)晶化的P型晶化硅薄膜可以提高窗口層的光學(xué)帶隙,得到高的開路電壓和短路電流,從而得到高的光電轉(zhuǎn)換效率。但是,在非晶硅(a-Si)層表面生長P型晶化硅薄層非常困難,即使在很高的H稀釋率下,在a-Si層表面生長的P型晶化硅薄層仍然極有可能是非