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光伏电池生产工艺流程及原理

星星科技指导员 来源:网络整理 作者:网络整理 2024-04-25 17:24 次阅读

光伏电池是利用光生伏特效应(Photovoltaic Effect,简称光伏效应)将光能转换为电能的器件。它与干电池、蓄电池和燃料电池等类型的电池不同,不能将欲转换的能量事先存储起来,而只能将接受的光能马上转换为电能。所谓的光生伏特效应就是太阳光照射在半导体材料上面,将电子从共价键中激发出来形成电子-空穴对,并在pn结的电场作用下分离,其中空穴移向p区,而电子移向n区,从而在输出端口上呈现电压并可通过外部负载产生电流

光伏电池生产工艺流程

电池片生产工艺主要可以包括6个步骤。

(1)清洗制绒

清洗制绒作为太阳电池生产中的第一道工序,其主要作用有两个:

1.1祛除硅片表面的杂质损伤层:去除吸附在硅片表面的各类污染物,去除硅片表面的切割损坏层。

1.2形成陷光绒面结构:利用陷光原理降低电池表面反射率,绒面凹凸不平可以增加二次反射,改变光程及入射方式,增加光的吸收,提高短路电流,进而提升电池转换效率。单晶硅电池用碱制绒,绒面为规则类金字塔结构。

(2)扩散

扩散的主要目的是形成PN结,该环节是电池片制造的心脏,扩散工艺的好坏也直接影响电池片效率的多少。P型硅片需要进行磷扩散,N型硅片需要进行硼扩散。

(3)刻蚀

在扩散工序中,硅片侧边和背面边缘没有遮挡,也会扩散上磷,PN结正面所收集的光生电子会沿边缘扩散有磷的区域流到PN结背面,从而造成短路,使电池片失效。

刻蚀工序即去除PSG(磷硅玻璃),将硅片边缘带有磷的部分去除,避免PN结短路且造成并联电阻降低。

(4)镀膜

镀膜是在硅片表面沉积一层氮化硅减反射膜,其主要作用有两个:

1.1减反射作用,提高电池片对阳光的吸收,提高光生电流。

1.2钝化作用,氢原子掺杂在氮化硅中附加了氢的钝化作用,提升开路电压。

光伏电池片中常见的镀膜技术包括PECVD、LPCVD等。

(5)丝网印刷

丝网印刷,主要作用是为了制备太阳能电池接触电极,制作工艺步骤:用银浆印刷背电极→烘干→用铝浆印刷背场→烘干→用银浆印刷正面栅极→烘干。

(6)烧结

烧结即把印刷到电池片表面的电极在高温下烧结,使电极和硅片本身形成欧姆接触,提高电池片开路电压和填充因子,使电极接触有电阻特性以达到高转换效率。

光伏电池的工作原理是什么

光伏电池的工作原理主要基于光生伏特效应(Photovoltaic Effect)。以下是其详细的工作原理:

首先,当太阳光照射到光伏电池表面的硅材料上时,硅材料会吸收光子的能量。这些光子与光伏电池中的材料相互作用,使得硅原子中的电子获得足够的能量从共价键中激发出来,形成自由电子。这些自由电子在光伏电池内部移动,同时与硅材料中的空穴结合,形成电子-空穴对。

接着,在光伏电池的PN结电场作用下,电子-空穴对发生分离。具体来说,由于PN结的电场作用,电子被推向N型区,而空穴则被推向P型区。这样,在电池的不同区域就形成了电荷的堆积,形成了正极和负极。

最后,当光伏电池的两端连接上负载时,由于正负极之间的电势差,就会形成电流,从而驱动负载工作。这个电流的大小取决于光伏电池接收到的光照强度、电池的面积以及电池的效率等因素。

硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。

当硅晶体中掺入其他的杂质,如硼、磷等,当掺入硼时,硅晶体中就会存在着一个空穴,它的形成可以参照下图:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成P(positive)型半导体。

值得注意的是,光伏电池产生的电流是直流电(DC),而我们日常使用的电器通常需要交流电(AC)。因此,在实际应用中,通常需要一个逆变器来将光伏电池产生的直流电转换为符合电网要求的交流电。

目前的光伏电池主要是硅光伏电池,包括单晶硅、多晶硅和非晶硅电池,其中单晶硅光伏电池的生产工艺技术最为成熟,已进入大规模生产阶段。此外,光伏电池的性能参数如开路电压、短路电流、最大输出功率和填充因子等,都是评估其性能的重要指标。

在实际应用中,光伏电池通常与储能技术相结合,形成光伏储能系统。该系统能够存储光伏电池产生的电能,并在需要时释放,以满足不同应用场景的需求。光伏储能系统可以应用于家庭、工业、农业和城市等多个领域,为各种用电设备提供可靠的电力支持。

审核编辑:黄飞

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