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易导致电池缺陷的工艺分析及解决方案

时间:2023-11-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)单体太阳电池的主要制造工艺切片:采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片。制造电极的方法很多,而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。3)在电池和组件的生产过程中易导致电池片缺陷的工艺制绒的过程中,控制不当易导致金属离子污染,如钠离子含量超标,影响电池片的性能。单焊,串焊的过程中出现锡渣锡珠等,易导致电池组件在层压的过程中裂片。

易导致电池缺陷的工艺分析及解决方案

1)单体太阳电池的主要制造工艺

切片:采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片。

清洗:先用常规方法清洗,然后用酸或碱溶液将硅片表面切割损伤层除去30~50μm。

制备绒面:用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液,可用的碱有氢氧化钠氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。

磷扩散:采用涂布源或液态源进行扩散,制成p-n结,结深一般为0.3~0.5μm。

太阳电池需要一个大面积的p-n结以实现光能到电能的转换。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。把p型硅片放在管式扩散炉的石英容器内,在850~900℃的高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器,通过三氯氧磷和硅片进行反应,得到磷原子。经过一定时间,磷原子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,形成了n型半导体和p型半导体的交界面,也就是p-n结。

周边刻蚀:扩散时在硅片周边表面形成的扩散层,会使电池上下电极短路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。

制作上下电极:用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极,然后制作上电极。

制作减反射膜:为了减少入反射损失,要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法,溅射法、印刷法、PECVD法等。

丝网印刷: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。制造电极的方法很多,而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上,从而形成电极。

烧结: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。当银电极和晶体硅在温度达到共晶温度时,晶体硅原子以一定的比例融入到熔融的银电极材料中去,从而形成上下电极的欧姆接触,提高电池片的开路电压和填充因子两个关键参数,使其具有电阻特性,以提高电池片的转换效率。

测试分档:按规定参数规范,测试分类。

2)组件的主要制造工艺

电池片分选,挑出可分辨的裂片、彩虹片等不合格片,并将电池片按镀膜颜色的不同分类,通常电池片颜色有黑色、蓝色,蓝色分为深蓝、蓝、浅蓝,为保证组件外观美观,组件的制造过程中一般不允许跳色。

电池片单焊,控制电烙铁的温度大于等于320℃,焊接条要焊在栅线的中间,并且电池片上不允许有锡渣、锡珠等异物。

电池片串焊。

叠层,将电池串焊接。(www.xing528.com)

前道的红外检测,人工分辨EL测试图像中存在缺陷的电池片。

层压,保证真空度和层压时间。

后道工序的红外检测,人工分辨EL测试图像中存在缺陷的电池片。

削边,划掉层压过程中多余的EVA。

打胶,组框;将组件组装好。

清洗,用工业酒精擦去组件正面及背板的异物、痕迹。

绝缘测试及组件电性能测试。

3)在电池和组件的生产过程中易导致电池片缺陷的工艺

(1)制绒的过程中,控制不当易导致金属离子污染,如钠离子含量超标,影响电池片的性能。

(2)扩散是制备晶体Si太阳电池的关键工艺步骤,其直接决定着电池的光电转换效率。当装有Si片的石英舟被推入高温扩散炉时,具有很大面积厚度比的Si片受到的不均匀加热使得Si片中产生很大的温度梯度,相应地产生了很大的热应力,当应力超过Si的屈服强度时,扩散诱生缺陷就会产生。若组件中出现隐裂电池片,在经过热力循环、拉力等可靠性测试时很可能演变为破碎,将影响到整个组件的发电量。

(3)制绒反射膜的过程中控制不当易导致电池片颜色不均,俗称彩虹片。

(4)组件生产过程中会存在手指印、吸盘印等工艺污染现象。

(5)单焊,串焊的过程中出现锡渣锡珠等,易导致电池组件在层压的过程中裂片。

(6)手工或机器操作的过程中造成污染。

(7)搬运组件造成的裂片、隐裂。

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