非晶硅薄膜太阳电池制备工艺

一、非晶硅薄膜的制备工艺规格尺寸：305mm×915mm×3mm、635mm×1245mm×3等要求：方块电阻：～8Ω/6、～10Ω/8、～12Ω/10、12～14Ω/14、～16Ω/□等透过率：≥80％膜牢固、平整，玻璃4个角、8个棱磨光（目的是减少玻璃应力以及防止操作人员受伤）⑴SnO2透明导电玻璃1、内联式非晶硅电池生产工艺过程介绍激光刻划时SnO2导电膜朝上（也可朝下）线距：单结电池一般是10mm或5mm，双结电池一般20mm刻线要求：绝缘电阻≥2MΩ线宽（光斑直经）＜100um线速＞500mm/S据生产线预定的线距，用红激光（波长1064nm）将SnO2导电膜刻划成相互独立的部分，目的是将整板分为若干块，作为若干个单体电池的电极。⑵红激光刻划SnO2膜⑶清洗将刻划好的SnO2导电玻璃进行自动清洗，确保SnO2导电膜的洁净。⑷装基片将清洗洁净的SnO2透明导电玻璃装入“沉积夹具”基片数量：对于美国Chronar公司技术，每个沉积夹具装4片305mm×915mm×3mm的基片，每批次（炉）产出6×4＝24片对于美国EPV技术，每个沉积夹具装48片635mm×1245mm×3mm的基片，即每批次（炉）产出1×48＝48片将SnO2导电玻璃装入夹具后推入烘炉进行预热。⑸基片预热根据生产工艺要求控制：沉积炉真空度，沉积温度，各种工作气体流量，沉积压力，沉积时间，射频电源放电功率等工艺参数，确保非晶硅薄膜沉积质量。⑹a-Si沉积沉积P、I、N层的工作气体P层：硅烷（SiH4）、硼烷（B2H6）、甲烷（CH4）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）I层：硅烷（SiH4）、高纯氢（H2）N层：硅烷（SiH4）、磷烷（PH3）、高纯氩（Ar）、高纯氢（H2）有两种方法：第一种：P型混合气体，N型混合气体由国内专业特种气体厂家配制提供。第二种：PECVD系统在线根据工艺要求调节各种气体流量配制。a-Si完成沉积后，将基片装载夹具取出，放入冷却室慢速降温⑺冷却根据生产预定的线宽以及与SnO2切割线的线间距，用绿激光（波长532nm）将a-Si膜刻划穿，目的是让背电极（金属铝）通过与前电极（SnO2导电膜）相联接，实现整板由若干个单体电池内部串联而成。激光刻划时a-Si膜朝下刻划要求：线宽（光斑直经）＜100um与SnO2刻划线的线距＜100um直线度线速＞500mm/S⑻绿激光刻划a-Si膜镀铝的目的是形成电池的背电极，它既是各单体电池的负极，又是各子电池串联的导电通道，它还能反射透过a-Si膜层的部分光线，以增加太阳能电池对光的吸收。•镀铝有2种方法：一是蒸发镀铝：工艺简单，设备投入小，运行成本低，但膜层均匀性差，牢固度不好，掩膜效果难保证，操作多耗人工，仅适用小面积镀铝。二是磁控溅射镀铝：膜层均匀性好，牢固，质量保证，适应小面积镀铝，更适应大面积镀铝，但设备投资大，运行成本稍高。•每节电池铝膜分隔有2种方法：一是掩膜法：仅适用于小面积蒸发镀铝二是绿激光刻划法：既适用于磁控溅射镀铝，也适用于蒸发镀铝。⑼镀铝激光刻划时铝膜朝下刻划要求：线宽（光斑直经）＜100um与a-Si刻划线的线距＜100um直线度线速＞500mm/S对于蒸发镀铝，以及磁控镀铝要根据预定的线宽以及与a-Si切割线的线间距，用绿激光（波长532nm）将铝膜刻划成相互独立的部分，目的是将整个铝膜分成若干个单体电池的背电极，进而实现整板若干个电池的内部串联。⑽绿激光刻铝通过上述各道工序，非晶硅电池芯板已形成，需进行IV测试，以获得电池板的各个性能参数，通过对各参数的分析，来判断莫道工序是否出现问题，便于提高电池的质量。⑾IV测试：将经IV测试合格的电池芯板置于热老化炉内，进行110℃/12h热老化，热老化的目的是使铝膜与非晶硅层结合得更加紧密，减小串联电阻，消除由于工作温度高所引起的电性能热衰减现象。⑿热老化：SnO2导电玻璃a-Si沉积（PIN）预热清洗SnO2膜切割a-Si切割老化测试1掩膜镀铝冷却非晶硅薄膜电池制造工艺（玻璃基材）SnO2导电玻璃a-Si沉积（2PIN）预热清洗SnO2膜切割a-Si切割老化测试1掩膜镀铝冷却小结：课外任务检查：1、查阅资料，简述非晶硅薄膜电池的制备工艺2、查阅资料，简述光致变化的解决办法二、非晶硅的光照衰退(Staebler-Wronski效应)光致衰退现象：非晶硅电池在强光下照射数小时，电性能下降并逐渐趋于稳定；若样品在160℃下退火，电学性能可恢复原值(S-W效应)非晶硅制造过程中Si-Si弱键的作用测试环境标准条件（STC）•光强：光功率密度为1000W/m2•光谱特征：AM1.5•环境温度：25℃电池的光电转换效率计算补充Eff=Pm/（1000W/m2×组件面积)例如公司电池片输出功率为480W，面积为5.7m2，则效率η=480/(1000*5.7)=8.42%StableEff&InitialEff初始最大输出功率稳定最大输出功率(初始功率-稳定功率)/初始功率组件效率Eff计算InitialEffStableEffLID三、非晶硅薄膜电池的发展‹#›氧化硅(掺磷)夹层非晶硅微晶硅氧化锌(ZnO)/银氧化锌(ZnO)玻璃光捕获(LightTrapping)示意图非晶硅/微晶硅电池的未来结构总结1、说出单结非晶硅薄膜的制备工艺顺序？某些工序的作用？SnO2导电玻璃a-Si沉积（PIN）预热清洗SnO2膜切割a-Si切割老化测试1掩膜镀铝冷却总结2、光致衰退的概念？非晶硅电池在强光下照射数小时，电性能下降并逐渐趋于稳定；若样品在160℃下退火，电学性能可恢复原值(S-W效应)实验准备：尺子预习报告纸笔等