光伏发电电池片知识

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光伏发电电池片知识88.太阳电池型号、规格的命名方法L①②③④⑤L—山东力诺太阳能电力股份有限公司①—电池基底材料，M：代表P型掺硼单晶硅P:代表P型掺硼多晶硅N:代表N型单晶硅G:代表P型掺镓单晶硅②—电池尺寸，1：代表长*宽=103*103，对角线φ=135，单晶准方片2：代表长*宽=125*125，对角线φ=150，单晶准方片3：代表长*宽=125*125，对角线φ=165，单晶准方片4：代表长*宽=125*125，多晶方片5：代表长*宽=156*156，对角线φ=200，单晶准方片

16：代表长*宽=156*156，多晶方片7：代表长*宽=125*125，对角线φ=153，单晶准方片③—电池受光面主栅线电极数量和形状，分为A、B、C、D四个类型，值得注意的是无论是受光面主栅线还是非受光面电极都是两根线，只是在形状上分为受光面SⅠ型、SⅡ型、SⅢ型、SⅣ型，以及非受光面BⅠ型、BⅡ型，这里不再赘述。④⑤—电池转换效率，代表光电转换效率范围＞10.0%的太阳电池，小数点后取一位，例如14.3仅取4.3再加10.0%。例如：电池片LM2A65的含义：L代表力诺生产；M代表电池片基底材料是P型掺硼单晶硅；2代表长*宽=125*125，对角线φ=150，单晶准方片；A代表受光面2根主栅线、图形为SⅠ型，非受光面2根电极，图形为BⅠ型；65代表转换效率为16.5%。如果是LN2A65，L代表力诺生产，N代表电池片基底材料是N型单晶硅，其余同上。89.太阳电池外观等级A、B、C的分类（1）、A级品：

2外观和电极无明显缺陷，电性能符合组件设计要求的完整电池片。具体要求如下：l表面无氧化、无手指印、无水渍、目视无明显色差，无绒面色斑，挂钩痕面积≤6㎡；l无可视裂纹，无穿孔现象，无划伤或划伤≤2㎜，宽≤0.1㎜，且不影响电性能；l电池片弯曲≤2㎜；l主栅线：无断开或缺失；l副栅线：缺失长度≤1㎜，不多于3处，且不存在纵向或同一栅线的连续断栅存在；l背电极：断开或缺失长度≤1㎜，不多于2处；l崩边/崩点：深度≤0.5㎜，长度≤1㎜，不多于2处；l缺边/缺角：深度≤0.5㎜，长度≤1㎜，不多于2处，无V型缺口或缺角；l印刷：无网带印，正面漏浆≤0.5mm²，不多于2处，局部偏移≤0.5㎜，局部污染面积≤2㎜²，无挫痕；l铝背场：背面铝浆印刷无缺失，点状挫痕最大直径≤0.5㎜，不多于2处，线状挫痕线长≤2㎝，无铝球/铝包；

3（2）、B级品：外观和电极存在一定缺陷，电性能符合组件设计要求的整片电池片。具体要求如下：l表面：色差不均匀面积≤总面积的50%，主栅线氧化长度≤10㎜，边缘栅线氧化每边少于6根；水渍面积≤1㎝²；手指印面积≤1㎝²；挂钩痕面积≤6㎜²；l无可视裂纹，不允许有穿孔现象；2㎜＜划伤≤3㎜，宽≤0.1㎜，且不影响电性能；l电池片弯曲≤2㎜；l主栅线：无断开或缺失；l副栅线：1㎜＜断线长度≤3㎜，不多于5处；l背电极：可焊背电极面积≥总背电极面积的90%；l崩边/崩点：0.5㎜＜深度≤2㎜，长度≤2㎜，不多于5处；l缺边/缺角：0.5㎜＜深度≤1㎜，长度≤1㎜，不多于3处，无V型缺口或缺角；l印刷：无网带印；表面漏浆≤2mm²，不多于2处；局部偏移≤0.5㎜；挫痕长度≤1㎝，不多于2处；2㎜²＜局部污染面积≤5㎜²，不多于2处；

4l铝背场：背面铝浆缺失面积≤总面积2%；点状挫痕最大直径＞0.5㎜，不多于5处；点状挫痕线长＞2㎝，不多于5处；铝球/铝包：鼓包高度≤0.2㎜，总面积≤5㎜²；（3）、C级品：外观和电极存在明显缺陷的，电性能符合组件设计要求的整片电池片；太阳电池最大完整破损面积≥1/4整片太阳电池面积，划片后电性能符合划片组件设计要求的电池片。由于篇幅有限，具体要求不再罗列。（4）、碎片：最大完整破碎面积＜1/4整片太阳电池面积，按重量入库的太阳电池。90.电池片生产工艺简介（1）、制绒工艺制绒目的：消除硅片表面有机物和金属杂质；去除硅片表面机械损伤层；在硅片表面形成表面组织，增加太阳光的吸收减少反射。工艺流程：来料、开盒、检查、装片、称重、配液加液、制绒、甩干、制绒后称重、绒面检查、流出。（2）、扩散工艺

5扩散目的：在来料硅片P型硅片的基础上扩散一层N型磷源，形成PN结。工艺流程较复杂、此处不作介绍。（3）、刻蚀工艺刻蚀目的：将硅片边缘的带有的磷去除干净，避免PN结短路造成并联电阻值降低。刻蚀原理：采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或各种游离基，这些活性粒子扩散到硅片边缘，在那里与硅进行反应，形成挥发性生成物四氟化硅而被去除。工艺流程：预抽、主抽、送气、辉光、抽空、清洗、预抽、主抽、充气。（4）、PECVDPE目的：在硅片表面沉积一层氮化硅减反射膜，以增加入射在硅片上的光的透射，减少反射，氢原子掺杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用。

6基本原理：PECVD技术原理是利用低温等离子体作能量源，样品置于低气压下辉光放电的阴极上，利用辉光放电（或另加发热体）使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体，气体经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成固态薄膜。PECVD方法区别于其它CVD方法的特点在于等离子体中含有大量高能量的电子，它们可以提供化学气相沉积过程所需的激活能。电子与气相分子的碰撞可以促进气体分子的分解、化合、激发和电离过程，生成活性很高的各种化学基团，因而显著降低CVD薄膜沉积的温度范围，使得原来需要在高温下才能进行的CVD过程得以在低温下实现。（5）、丝网印制工艺

7基本原理：利用网版图文部分网孔透墨，非图文部分网孔不透墨的基本原理进行印刷，印刷时在网版上加入浆料，刮胶对网版施加一定压力，同时朝网版另一端移动。浆料在移动中从网孔中挤压到承印物上，由于粘性而固着在一定范围之内，由于网版与承印物之间保持一定的间隙，网版通过自身的张力产生对刮胶的回弹力，使网版与承印物只呈移动式线接触，而其它部分与承印物为脱离状态，浆料与丝网发生断裂运动，保证了印刷尺寸精度。刮胶刮过整个版面后抬起，同时网版也抬起，并通过回墨刀将浆料轻刮回初始位置，完成一个印刷行程。（6）、烧结烧结目的：干燥硅片上的浆料，燃尽浆料的有机组分，使浆料和硅片形成良好的欧姆接触。烧结对电池片的影响：银浆的烧结很重要，对电池片电性能影响主要表现在串联电阻和并联电阻，即FF得变化。铝浆烧结的目的使浆料中的有机溶剂完全挥发，并形成完好的铝硅合金和铝层。局部的受热不均和散热不均可能会导致起包，严重的会起铝珠。背面场经烧结后形成的铝硅合金，铝在硅中是作为P型掺杂，它可以减少金属与硅交接处的少子复合，从而提高开路电压和短路电流，改善对红外线的响应。91.管式扩散炉简介管式扩散炉是制造电池片的关键设备，用途如下：太阳能电池需要一个大面积的浅结（PN结）实现光能到电能的转换，而管式扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。

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9要制造一个PN结，必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区域，另一部分是N型区域。也就是在晶体内部实现P型和N型半导体的接触。例如：制作太阳电池的硅片是P型的，如果把硅片放在管式扩散炉的石英容器内，同时将含磷的气体通入这个石英容器内，并将此石英容器加热到一定的温度，这时容器内充满着含磷的蒸汽，磷原子能从四周进入硅片的表面层，并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散。在靠近硅晶片表面的薄层内扩散进去的磷原子最多，距表面愈远，磷原子愈少。硅晶片是P型的，如果扩散进去的磷原子浓度高于P型硅晶片原来受主杂质浓度，这就使得P型硅晶片靠近表面的薄层转变成为N型了。由于愈靠近硅晶片表面，磷原子的浓度愈高，因此可在距离表面为Xi的地方，那里扩散进去的磷原子浓度正好和硅晶体中原来的硼原子浓度相等。在与表面距离小于Xi的薄层内，磷原子浓度高于原来硅晶片的硼原子浓度，因此这一层变成了N型硅半导体。在与表面距离大于Xi的地方，由于原来硅晶片中的硼原子浓度大于扩散进去的磷原子浓度，因此仍为P型。由此可见，在与表面距离Xi处，形成了N型半导体和P型半导体的交界面，也就是形成了PN结，Xi为PN结的结深。92.丝网印刷机丝网印刷机是制造电池片的关键设备，用途如下：该设备是用来在硅片表面涂敷电极的一种专用设备，俗称丝网印刷机。太阳电池经过制绒、扩散、刻蚀及PECVD等工序后，已经制成PN结，可以在光照下产生电流，为了将产生的电流导出，需要在电池表面上制作正、负两个电极。基本原理：丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上，其工作原理为：利用丝网图形部分网孔透过浆料，用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内，印刷中刮板始终与丝网印版和基片呈线性接触，接触线随刮刀移动而移动，从而完成一个印刷行程。93.快速烧结炉快速烧结炉是制造电池片的关键设备，用途如下：

10经过丝网印刷后的硅片，不能直接使用，需经烧结炉快速烧结，将有机树脂粘合剂燃烧掉，剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极，从而形成上下电极的欧姆接触，提高电池片的开路电压（Uoc）和填充因子（FF）两个关键参数，使其具有电阻特性，提高电池片的转换效率。烧结的基本原理是：电极金属材料和半导体晶体硅在温度达到共晶温度时，晶体硅原子按相图以一定的比例量融入到熔融的合金电极材料中去。晶体硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的晶体硅原子数目决定于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度愈高，电极金属材料体积愈大，则溶入的硅原子数目也愈多，这时状态被称为晶体电极金属的合金系统。如果此时温度降低，系统开始冷却，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同的杂质成分，这就获得了用合金工艺法形成的欧姆接触。

11银浆、铝浆印刷过的硅片，通过烘干使有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固装物紧密黏附在硅片上。在烧结时采用银－硅的共晶温度，在几秒时间内晶体硅原子溶入到金属电极材料中，之后又几乎同时冷却形成再结晶层，这个再结晶层是晶体硅的晶硅点阵结构，形成了欧姆接触，同时只经过一次烧结保障了氢原子大量存在，填充因子（FF）较高。94.硅片检测设备硅片是太阳能电池片的载体，硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片装换效率的高低，因此需要对来料硅片进行检测。该设备主要是用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括少子寿命、电阻率、P/N型、微裂纹等。由于硅片本身对环境洁净度要求比较苛刻，所以我们进口的设备自动化程度比较高。设备能够自动装片和卸片，并且能够根据少子寿命和电阻率等具体参数的不同将合格品自动插入到片盒中，将不合格品放到固定位置。

12设备原理：在硅片检测参数中，少子寿命、电阻率等重要参数的检测属于光电检测。以下简单的介绍少子寿命和电阻率检测的原理。处于热平衡状态下的半导体，在一定温度下，载流子的浓度是一定的，称为平衡载流子浓度，如果对半导体施加外界作用，破坏了热平衡的条件，称为非平衡状态。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子。非平衡载流子分为非平衡多数载流子和非平衡少数载流子，对于n型半导体材料，多出来的电子就是非平衡多数载流子，空穴则是非平衡少数载流子。对p型半导体材料则相反，产生非平衡载流子的外界作用撤除以后，它们要逐渐衰减以致消失，最后载流子浓度恢复到平衡时的值，非平衡少数载流子的平均生存时间称为非平衡少数载流子的寿命，简称少子寿命。少子寿命测试仪是利用微波光电导衰退法（Microwavephotoconductivitydecay）测试少子寿命的仪器，主要包括激光注入产生电子—空穴对和微波探测信号的变化这两个过程。904nm的激光注入（对于硅，注入深度大约为30）产生电子—

13空穴对，导致样品电导率的增加，当撤去外界光注入时，电导率随时间指数衰减，这一趋势间接反映少数载流子的衰减趋势，从而通过微波探测电导率随时间变化的趋势就可以得到少数载流子的寿命。电阻率检测采用的方法是涡流场法。其工作原理为：检测模组内部线圈中通入交流电时产生涡流磁场抵消原磁场，通过测量电流的较少得到硅片的电阻率。该模组可检测0.3-15ohmcm的电阻率范围，精确度达到5%以内，重复性2%，设备比较先进。在进行少子寿命和电阻率检测之前，需要对硅片的对角线、微裂纹进行检测，破损硅片自动剔除，不再对它的物理特性进行检测。95.电池片测试分档目的：通过测试数据监控生产电池片的效率及暗电流等参数是否正常；对生产的电池片进行分档，将相同电性能的电池片分在一起以便做成组件。测试条件：光源辐照度：1000W/㎡测试温度：25℃

14AM1.5地面太阳光谱辐照度分布测试参数如下：(1)、开路电压在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在空载情况下的端电压，用VOC表示，PN结开路，即I=0，此时PN结两端的电压即为开路电压。太阳电池的开路电压与电池面积大小无关。太阳电池的开路电压与入射光谱辐照度的对数成正比。（2）、短路电流在一定的温度和辐照度条件下，太阳电池在端电压为零时的输出电流，通常用ISC表示，PN结短路，即U=0，此时PN结输出的电流即为短路电流。短路电流与太阳电池的面积大小有关，面积越大，短路电流越大，ISC与入射光谱辐照度成正比。（3）、最大功率点在太阳电池的伏安特性曲线上对应最大功率的点，又称最佳工作点。（4）、最佳工作电压

15太阳电池伏安特性曲线上最大功率所对应的电压，通常用Um表示。（5）、最佳工作电流太阳电池伏安特性曲线上最大功率所对应的电流，通常用Im表示。（6）、转换效率受光照太阳电池的最大功率与入射到该太阳电池上的全部辐射功率的百分比。（7）、填充因子太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流乘积之比。（8）、电流温度系数在规定的测试条件下，被测太阳电池温度每变化1度，太阳电池短路电流的变化值，通常用α表示。（9）、电压温度系数在规定的测试条件下，被测太阳电池温度每变化1度，太阳电池开路电压的变化值，通常用表示β表示。