随着能源消耗呈现指数级的增长,传统的化石能源日渐枯竭,环保型的新能源成为了摆在人们面前必须要解决的问题。而在新能源之中,光伏能源作为其中最重要的一种,它的基本组件就是光伏电池片。本文将重点介绍光伏电池片的工艺流程与种类。
光伏电池片的制作过程大致可分为多个步骤,其中主要包括:硅片清洗、扩散、光刻、腐蚀、PN接点的金属化,以及背接触电极和铝化等等。下面将对以上工艺流程进行详细阐述:
硅片的清洗是工艺流程中最基础的一步。对于CZ法生长的硅片,要先将其表面有机杂质或氧化层剥离干净,浸泡在HF和HNO3或NH4OH的混合液中进行清洗;对于其它的生长方法,比如多晶硅制备的硅片,硅片表面需要经过黑点清洗、液滴清洗、Wash1、Wash2等多步骤清洗。硅片表面将完全无杂质存在,才能进行下一步骤。
扩散是制备光伏电池片中非常重要的一步。通常在硅片表面进行过氧化物热蚀刻和扩散源掺杂的基础上,构成P型掺杂区,接着将极纯的掺杂源如P2O5或B2O3等添加到炉管中,经过高温反应,扩散成N型掺杂区。完全形成PN结构后,再用轻微的HF溶液腐蚀硅表面氧化物,从而形成平整的电池表面。
光刻和腐蚀是光伏电池片加工的两个重要步骤。在光刻的过程中,使用光刻胶将玻璃引脚铝片的位置进行保护,然后进行腐蚀刻蚀,以此来获得准确的刻蚀边缘。
根据硅片材料的不同,光伏电池片可以分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。接下来将对以上两类光伏电池片进行详细的介绍。
单晶硅太阳能电池的制作工艺繁琐且成本较高,但是单晶硅制成的电池的转换效率比较高,可以达到15%以上。在制造单晶硅太阳能电池时,一般是将硅单晶棒通过拉丝工艺拉成直径200mm至300mm的单晶圆锭,再利用切割机器将圆锭切成厚约0.3mm的硅片,整个流程相对比多晶硅太阳能电池更为复杂。
多晶硅太阳能电池制作工艺简单便携,成本和制造工艺也比较容易掌握,目前市场上拥有多晶硅太阳能电池生产线的公司比较多。它是通过将多晶硅制成的硅砖切成直径为125mm的硅片,利用扩散材料掺杂形成电池的PN结构,随后附加导电材料等工艺流程,最终形成用于太阳能发电的多晶硅太阳能电池。
总之,制作光伏电池片需要经历多个工艺流程,其基本的工艺流程大致相同,区别在于硅片材料不同所衍生的工艺差异。不同类型的光伏电池片各有优缺点,在实际使用中需要根据具体情况进行选择。
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