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太陽(yáng)能光伏技術(shù)知識(shí)詳解

發(fā)布時(shí)間:2012年3月12日 來(lái)源:

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 ?。?)周邊刻蝕:擴(kuò)散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴(kuò)散層,會(huì)使電池上下電極短路,用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴(kuò)散層。


 ?。?)去除背面PN+結(jié)。常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN+結(jié)。


 ?。?)制作上下電極:用真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極,然后制作上電極。鋁漿印刷是大量采用的工藝方法。


 ?。?)制作減反射膜:為了減少入反射損失,要在硅片表面上復(fù)蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有MgF2 ,SiO2 ,Al2O3 ,SiO ,Si3N4 ,TiO2 ,Ta2O5等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法,濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等。


 ?。?)燒結(jié):將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上。


 ?。?0)測(cè)試分檔:按規(guī)定參數(shù)規(guī)范,測(cè)試分類。


  由此可見,太陽(yáng)能電池芯片的制造采用的工藝方法與半導(dǎo)體器件基本相同,生產(chǎn)的工藝設(shè)備也基本相同,但工藝加工精度遠(yuǎn)低于積體電路芯片的制造要求,這為太陽(yáng)能電池的規(guī)模生產(chǎn)提供了有利條件。


  單晶硅和多晶硅的區(qū)別


  單晶硅和多晶硅的區(qū)別是,當(dāng)熔融的單質(zhì)硅凝固時(shí),硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向相同的芯片,則形成單晶硅。如果這些晶核長(zhǎng)成晶面取向不同的芯片,則形成多晶硅。多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面,多晶硅均不如單晶硅。多晶硅可作為拉制單晶硅的原料。單晶硅可算得上是世界上最純凈的物質(zhì)了,一般的半導(dǎo)體器件要求硅的純度六個(gè)9以上。大型積體電路的要求更高,硅的純度必須達(dá)到九個(gè)9。目前,人們已經(jīng)能制造出純度為十二個(gè)9 的單晶硅。單晶硅是電子電腦、自動(dòng)控制系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中不可缺少的基本材料。


  高純度硅在石英中提取,以單晶硅為例,提煉要經(jīng)過(guò)以下過(guò)程:石英砂一冶金級(jí)硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。


  冶金級(jí)硅的提煉并不難。它的制備主要是在電弧爐中用碳還原石英砂而成。這樣被還原出來(lái)的硅的純度約98-99%,但半導(dǎo)體工業(yè)用硅還必須進(jìn)行高度提純(電子級(jí)多晶硅純度要求11個(gè)9,太陽(yáng)能電池級(jí)只要求6個(gè)9)。而在提純過(guò)程中,有一項(xiàng)“三氯氫硅還原法(西門子法)”的關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)還沒(méi)有掌握,由于沒(méi)有這項(xiàng)技術(shù),我國(guó)在提煉過(guò)程中70%以上的多晶硅都通過(guò)氯氣排放了,不僅提煉成本高,而且環(huán)境污染非常嚴(yán)重。我國(guó)每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅,以1美元/公斤的價(jià)格出口到德國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó),而這些國(guó)家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料,以46-80美元/公斤的價(jià)格賣給我國(guó)的太陽(yáng)能企業(yè)。


  得到高純度的多晶硅后,還要在單晶爐中熔煉成單晶硅,以后切片后供積體電路制造等用。


  單晶硅與多晶硅電池片的區(qū)別


  由于單晶硅電池片和多晶硅電池片前期生產(chǎn)工藝的不同,使它們從外觀到電性能都有一些區(qū)別。從外觀上看:?jiǎn)尉Ч桦姵仄膫€(gè)角呈圓弧狀,表面沒(méi)有花紋;多晶硅電池片四個(gè)角為方角,表面有類似冰花一樣的花紋。


  對(duì)于使用者來(lái)說(shuō),單晶硅電池和多晶硅電池是沒(méi)有太大區(qū)別的。單晶硅電池和多晶硅電池的壽命和穩(wěn)定性都很好。雖然單晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率比多晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率高l%左右,但是由于單晶硅太陽(yáng)能電池只能做成準(zhǔn)正方形(其4個(gè)角是圓?。?,當(dāng)組成太陽(yáng)能電池元件時(shí)就有一部分面積填不滿,而多晶硅太陽(yáng)能電池是正方形,不存在這個(gè)問(wèn)題,因此對(duì)于太陽(yáng)能電池元件的效率來(lái)講幾乎是一樣的。另外,由于兩種太陽(yáng)能電池材料的制造工藝不一樣,多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池少30%左右,所以多晶硅太陽(yáng)能電池占全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的份額越來(lái)越大,制造成本也將大大小于單晶硅電池,所以使用多晶硅太陽(yáng)能電池將更節(jié)能、更環(huán)保。


  逆變器的概念


  逆變是針對(duì)整流而言的,整流器把交流電能變換成直流電能的過(guò)程稱為整流。那么把直流電能變換成交流電能的過(guò)程就稱為逆變了,把完成逆變功能的電路稱為逆變電路,把實(shí)現(xiàn)逆變過(guò)程的裝置稱為逆變器。


  在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中為什么一定要采用光伏逆變器呢?目前我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)主要是直流系統(tǒng),即將太陽(yáng)能電池發(fā)出的電給蓄電池充電,而蓄電池直接給負(fù)載供電,如我國(guó)西北地方使用較多的太陽(yáng)照明系統(tǒng)以及遠(yuǎn)離電網(wǎng)的微波站供電系統(tǒng)均為直流系統(tǒng)。此類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,但由于負(fù)載直流電壓的不同(如12v、24v、48V等),很難實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和相容性。特別是家用電器,如日光燈、電視機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇和大多數(shù)動(dòng)力機(jī)械都是利用交流電工作的,即大多數(shù)為交流負(fù)載,所以利用直流電力供電的光伏電源,很難作為商品進(jìn)入市場(chǎng)。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)置逆變器的目的就是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,便于滿足大多數(shù)使用者負(fù)載的需要。


  此外,如果電力線受到破壞或被迫關(guān)閉,逆變器就要停止向用電設(shè)備或電網(wǎng)供電。如果電力線電壓偏低或欠壓,或出現(xiàn)較大的擾動(dòng)時(shí),要采用一種用于“非孤島”逆變器的傳感器來(lái)傳感這種情況。當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí),逆變器將自動(dòng)地關(guān)閉向電網(wǎng)供電,或把電力傳輸?shù)狡渌胤?,從而防止它成為電力發(fā)電的“孤島”。所謂孤島效應(yīng),即電網(wǎng)出現(xiàn)故障后,并聯(lián)在電網(wǎng)上的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)依舊可以工作,處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)。

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