太陽(yáng)能光伏講稿

太陽(yáng)能光伏電池的工藝特點(diǎn)施紅平

內(nèi)容一、太陽(yáng)能光伏原理、簡(jiǎn)史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽(yáng)電池生產(chǎn)過程及裝備

太陽(yáng)能光伏原理光伏電池：太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)〞。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導(dǎo)體，通常用符號(hào)P表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導(dǎo)體，以符號(hào)N代表。假設(shè)把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個(gè)P－N結(jié)。太陽(yáng)能電池的微妙就在這個(gè)“結(jié)〞上，P－N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)能電池受到陽(yáng)光照射時(shí)，電子接受光能，向N型區(qū)移動(dòng)，使N型區(qū)帶負(fù)電，同時(shí)空穴向P型區(qū)移動(dòng)，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P－N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，也就是通常所說的電壓。

簡(jiǎn)史〔世界〕1839年-法國(guó)Becquerel報(bào)道在光照電極插入電解質(zhì)的系統(tǒng)中產(chǎn)生光伏效應(yīng)－光電化學(xué)系統(tǒng)；1876年英國(guó)W.G.Adams發(fā)現(xiàn)晶體硒在光照下能產(chǎn)生電流－固體光伏現(xiàn)象；1884年，美國(guó)人CharlesFritts制造成第一個(gè)1％硒電池；1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室G.Pearson和D.Charpin研制成功6％的第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的硅太陽(yáng)電池；紐約時(shí)報(bào)把這一突破性的成果稱為“最終導(dǎo)致使無限陽(yáng)光為人類文明效勞的一個(gè)新時(shí)代的開始。〞－現(xiàn)代太陽(yáng)電池的先驅(qū)；

簡(jiǎn)史〔世界〕1958年硅太陽(yáng)電池第一次在空間應(yīng)用；20世紀(jì)60年代初，空間電池的設(shè)計(jì)趨于穩(wěn)定；70年代在空間開始大量應(yīng)用，地面應(yīng)用開始，70年代末地面用太陽(yáng)電池的生產(chǎn)量已經(jīng)大大超過空間電池。

簡(jiǎn)史〔中國(guó)〕1959年第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)電池誕生1971年3月太陽(yáng)電池首次應(yīng)用于我國(guó)第二顆人造衛(wèi)星—實(shí)踐1號(hào)上；1973年太陽(yáng)電池首次應(yīng)用于浮標(biāo)燈上；1979年開始用半導(dǎo)體工業(yè)廢次單晶、半導(dǎo)體器件工藝生產(chǎn)單晶硅電池；80“年代中后期引進(jìn)國(guó)外關(guān)鍵設(shè)備或成套生產(chǎn)線我國(guó)太陽(yáng)電池制造產(chǎn)業(yè)初步形成。

分類1.技術(shù)成熟程度：晶硅電池：?jiǎn)尉Ч?，多晶?)薄膜電池：a-Si，CIGS，CdTe，球形電池，多晶硅薄膜，Grātzel，有機(jī)電池。3)新型概念電池：量子點(diǎn)、量子阱電池，迭層(帶隙遞變)電池，中間帶電池，雜質(zhì)帶電池，上、下轉(zhuǎn)換器電池，a-Si/C-Si異質(zhì)結(jié)(增加紅外吸收)，偶極子天線電池，熱載流子電池(也有人稱第三代電池)

分類2.材料；硅基電池：?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч?，微?納晶)，非晶硅，化合物半導(dǎo)體電池：CdTe,CIGS,GaAs，InP.。有機(jī)電池，Grātzel電池(光化學(xué)電池)3.波段范圍：太陽(yáng)光伏電池?zé)峁夥姵?/p>

內(nèi)容一、太陽(yáng)能光伏原理、簡(jiǎn)史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽(yáng)電池生產(chǎn)過程及裝備

硅太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)鏈

中國(guó)已成為光伏產(chǎn)業(yè)開展最快的國(guó)家全球太陽(yáng)能電池增長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)2006年全球太陽(yáng)電池生產(chǎn)區(qū)域分布國(guó)內(nèi)太陽(yáng)電池產(chǎn)能/產(chǎn)量中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈已形成規(guī)模且漸趨平衡工業(yè)硅生產(chǎn)全球第一高純硅生產(chǎn)百噸級(jí)已突破，千噸級(jí)出現(xiàn)曙光硅片加工生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)世界級(jí)電池及組件生產(chǎn)有世界一流領(lǐng)軍企業(yè)裝備初具規(guī)模和水平，可提供強(qiáng)力支撐太陽(yáng)能燈具世界第一，并網(wǎng)系統(tǒng)等國(guó)際知名十家光伏企業(yè)國(guó)外上市涉足光伏行業(yè)的國(guó)內(nèi)上市公司達(dá)十二家以上

國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)高速開展的原因環(huán)保壓力日趨嚴(yán)重以德國(guó)為首的歐洲市場(chǎng)的強(qiáng)力拉動(dòng)無錫尚德等領(lǐng)頭企業(yè)巨大成功的示范作用海歸科學(xué)家?guī)韲?guó)際一流的工藝技術(shù)高投資回報(bào)率及短投資回收期

內(nèi)容一、太陽(yáng)能光伏原理、簡(jiǎn)史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽(yáng)電池生產(chǎn)過程及裝備二、太陽(yáng)能光伏電池工藝要求1、生產(chǎn)過程及工藝布置方式2、潔凈度和溫濕度要求3、生產(chǎn)設(shè)備的特點(diǎn)光伏電池生產(chǎn)流程工藝設(shè)備布置方式〔一字型〕工藝設(shè)備布置方式〔回轉(zhuǎn)型〕生產(chǎn)流程示意圖光伏生產(chǎn)線潔凈度和溫濕度要求房間名稱溫度（℃）相對(duì)濕度（％）潔凈度擴(kuò)散間23±250±101萬擴(kuò)散前后清洗23±250±10十萬刻蝕23±250±10十萬PECVD23±250±10十萬絲網(wǎng)印刷23±250±10無動(dòng)力配置需求〔以50MW為例〕

電源是整個(gè)工廠的首要條件，僅工藝和動(dòng)力設(shè)備用電功率就在1800KW左右，必須有可靠的電能供給。PECVD設(shè)備，制冷機(jī)，空壓機(jī)，空調(diào)風(fēng)機(jī)和循環(huán)水泵是用電功率較大的設(shè)備。

工藝純水的用量在15噸/小時(shí)左右，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都要到達(dá)15MΩ。工藝?yán)鋮s水用量也在15噸/小時(shí)左右，水質(zhì)中微粒粒徑不宜大于10微米，供水溫度宜在15-20℃，供水壓力5巴左右，應(yīng)有可靠的溫度，供水壓力控制，最好采用變頻泵。

動(dòng)力配置需求〔以50MW為例〕壓縮空氣用量在400NM3/H左右，，建議使用無油空壓機(jī)。如果露點(diǎn)溫度要求苛刻，枯燥機(jī)建議使用組合式。

真空排氣量在300M3/H左右。

氮?dú)夂脱鯕馊绻拷蟮臍怏w供給站，一般采用液體儲(chǔ)罐供給的方式，初投資低，氮?dú)鈨?chǔ)罐20立方米左右，氧氣10立方米足夠。特殊氣體如硅烷等，考慮平安因素，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)特氣間還是很有必要的。

內(nèi)容一、太陽(yáng)能光伏原理、簡(jiǎn)史和分類二、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)背景三、光伏電池的工藝要求四、太陽(yáng)電池生產(chǎn)過程及裝備工藝設(shè)備特點(diǎn)太陽(yáng)能電池目前技術(shù)水平技術(shù)及大生產(chǎn)工藝已相當(dāng)成熟實(shí)驗(yàn)室水平最高轉(zhuǎn)換效率：?jiǎn)尉?4.7%、多晶20.3%生產(chǎn)線水平：?jiǎn)尉?6%~17.5%、多晶14%~16%多晶硅太陽(yáng)電池和單晶硅太陽(yáng)電池并行開展清洗/制絨機(jī)擴(kuò)散前清洗的目的在于制絨，就是把相對(duì)光滑的原材料硅片的外表通過強(qiáng)酸和強(qiáng)堿腐蝕，使其凸凹不平，變得粗糙，形成漫反射，減少直射到硅片外表的太陽(yáng)能的損失。所使用的介質(zhì)有HF，HCL，HNO3，NaOH，Na2SiO3和乙醇等。動(dòng)力源有自來水，純水，壓縮空氣，氮?dú)?，工藝?yán)鋮s水，廢水，熱排風(fēng)和酸排風(fēng)。擴(kuò)散爐擴(kuò)散的目的在于形成PN結(jié)。硅片含硼，是P型結(jié)物質(zhì)，需要往里面摻雜磷，使電子發(fā)生移動(dòng)，形成PN結(jié)空穴。所使用的介質(zhì)有POCL3，N2，O2。動(dòng)力源有壓縮空氣，氮?dú)?，工藝?yán)鋮s水，熱排風(fēng)和有機(jī)排風(fēng)。因?yàn)閿U(kuò)散爐內(nèi)的石英管需要清洗，所以需要增加一種石英管清洗機(jī)。

擴(kuò)散后清洗機(jī)擴(kuò)散后清洗的目的在于洗去擴(kuò)散時(shí)形成的磷硅玻璃，即SiO2和P2O5的混合物，所以擴(kuò)散后清洗機(jī)又叫做去磷硅玻璃清洗機(jī)。動(dòng)力源有氮?dú)?，壓縮空氣，純水，HF，熱排風(fēng)，酸排風(fēng)，廢水等?？涛g機(jī)-等離子刻蝕機(jī)刻蝕的目的在于把硅片的邊緣PN結(jié)斷開，防止短路。動(dòng)力源有CF4，N2，NH3，熱排風(fēng)，有機(jī)排風(fēng)?？涛g機(jī)-激光刻蝕和濕法刻蝕1、激光刻蝕：適合選擇性刻蝕，刻蝕效果好，對(duì)硅片尺寸要求嚴(yán)格。國(guó)外大量使用，國(guó)內(nèi)效果不佳2、濕法刻蝕：價(jià)格昂貴，刻蝕效果好、本錢高PECVD---管式PECVD的目的在于鍍氮化硅薄膜，增加折射率，同時(shí)摻雜H元素，使缺陷減少，還可以保護(hù)硅片。所用設(shè)備有德國(guó)的ROTH&RAW平板式PECVD設(shè)備，還有CENTROTHERMO的管式PECVD設(shè)備。動(dòng)力源有SiH4，NH3，氮?dú)?，壓縮空氣，工藝?yán)鋮s水，熱排風(fēng)，硅烷排風(fēng)等。管式平板式絲網(wǎng)印刷機(jī)絲網(wǎng)印刷的目的在于印刷導(dǎo)電電