太阳能电池与组件

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硅太阳能电池

硅太阳能电池接纳硅晶体薄片制作，片厚约0.2mm，硅晶体薄片的尺寸一般为156mm×156mm（6英寸）或125mm×125mm（5英寸）。图1是单晶硅与多晶硅晶体薄片的照片（照片来自网络），左图是6英寸的单晶硅片，右图是5英寸的多晶硅片。

单晶硅与多晶硅片

图1--单晶硅与多晶硅片（照片来自网络）

在硅晶体薄片外貌制作PN结，在上下外貌做电极组成太阳能电池。图2是硅太阳能电池的结构示意图，该图显示的仅是硅太阳能电池的一小块截体。电池主体是PN结，为了避免硅晶体薄片对太阳光爆发反射，把上外貌制成无反射的绒面；为进一步减小反射，在上面还要敷一层透明的减反射膜；在电池上外貌有电极线与N型半导体连接，在电池下外貌有电极线与P型半导体连接。为了清晰显示条理，图中对N型半导体、绒面、减反射膜的厚度进行了放大，实际是很薄的。

硅太阳电池的结构示意图

图2--硅太阳电池的结构示意图

制作太阳能电池的硅晶体为掺杂3价硼的P型半导体，主要制作流程是：

1. 抛光清洗

对硅片外貌进行化学抛光并进行清洗。我们把朝向太阳的一面称为上外貌，把背向太阳的一面称为下外貌。

2. 制作绒面

平滑的硅晶体薄片外貌会反射掉部分太阳光，见图3左图，为了避免对太阳光爆发反射，要在薄片上外貌用化学腐化生成凸凹面，凸凹面似乎无数的金字塔排列在一起，使太阳光尽量射入硅晶体，见图3右图。只是这些金字塔很是细微，高约10μm，可使硅晶体薄片上外貌反射大大减少，较全面的吸收太阳光。

金字塔绒面减少太阳光的反射

图3--金字塔绒面减少太阳光的反射

3. 扩散制结

在P型硅晶体薄片的绒面上外貌扩散5价的磷，在绒面下生成0.3至0.5μm深的N型半导体，这样，在硅晶体薄片的上外貌是N型半导体，在硅晶体薄片的下外貌是P型半导体，交界面四周就是PN结，见图4。

4. 刻蚀去边

为避免上下外貌短路，必须把硅晶体薄片周边因制结生成的扩散层去除。同时还要去除在硅片外貌因扩散生成的磷硅玻璃与氧化物残迹。

5. 制作减反射膜

虽有绒面，但仍有经过二次或三次反射出去的太阳光，为进一步减少对光线的反射，还要在上外貌沉积一层减反射薄膜，身分主要是和Si3N4（氮化硅）或TiO2（氧化钛），生成蓝色透明薄膜，膜厚为75nm至80nm，见图4。

硅太阳电池的上外貌结构示意图

图4--硅太阳电池的上外貌结构示意图

6. 制作上下电极

在上下外貌制作连接外电路的电极，上电极要尽量减少对射入光线的遮挡，使用多根细线（栅线）把电流搜集到较粗的引出线（主线），上电极线主要接纳银浆丝网印刷的要领制作。下电极用银铝浆丝网印刷宽的母线，然后再在整片上印一层铝浆做反射层，把穿透过来的光子反射回去。

为了使银、铝浆电极与硅质料完全紧密接触，还需通过烧结历程，烧结使双方质料外貌的原子相互融入，特别是可以烧穿减反射膜，使上电极与硅半导体紧密接触。

图5是单片单晶硅太阳能电池与多晶硅太阳能电池图片，电池片上横的细线是栅线，竖的粗线是主线。

硅太阳电池片

图5--硅太阳电池片（照片来自网络）

太阳能电池的每一个生产环节都要进行严格的质量检查，不让有缺陷的产品进入下个生产环节，太阳能电池最后一个环节是电气性能性能检测，也就是通过丈量获得太阳能电池的伏安特性曲线。要丈量主要参数是开路电压、短路电流、最大功率点、最佳事情电压、最佳事情电流、转换效率等。最后凭据外观与所测参数对电池进行分级分类。

太阳能电池组件

单个硅太阳能电池片的输出电压约0.4伏，必须把若干太阳能电池片经过串联后才华抵达可供使用的电压，并联后才华输出较大的电流。多个太阳能电池片串并联进行封装�；た尚纬纱竺婊奶舻绯刈榧�，太阳电池组件是太阳能发电系统的基本组成单位。

图6是一块太阳能电池组件，也就是常说的太阳能电池板。

太阳电池组件

图6--太阳电池组件（照片来自网络）

太阳电池组件的主要生产历程如下。

1. 电池分选

为提高电池片的利用率，将性能一致或相近的电池片组合在一起，应凭据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池片的输出参数（电流和电压）的巨细对其进行分类。

2. 电池片的焊接

汇流带为镀锡的铜带，使用电烙铁和焊锡丝将汇流带焊接到电池上面（负极）的主线上，伸出的汇流带将与后面的电池片的背面电极相连。

通过背面焊接将N张片电池串接在一起形成一个电池串，称为串焊，使用电烙铁和焊锡丝将单片焊接好的电池的上面电极（负极）的伸出端焊接到下一个电池的下电极（正极）上，见图7上图，图7下图是以焊好的3个电池片。图7中各零件相互间的尺寸比例与实际有较大差别，仅为示意图。

电池片的焊接

图7--电池片的焊接

将串接在一起的整个电池串的正负极焊接出引线，并检验整个电池串的特性，修理有问题的电池串。

3. 叠层

太阳能电池组件的种类较多，凭据封装质料和工艺的差别与用途的差别，封装方法也差别，下面介绍的是普通硅太阳能电池的常用封装方法。

在电池串的上面接纳钢化玻璃封装，有很高的强度与很好的透光性，可有效地�；さ绯仄�；电池片的下面接纳有良好绝缘性能、能抗紫外线抗情况侵蚀的热塑聚氯乙烯复合膜（TPT）做背面:三者之间接纳热融胶粘膜（EVA）进行粘接，EVA透光率高，并有柔韧、耐攻击、耐腐化，在热压下熔融固化后有很好的粘合性。封装的条理见图8.

太阳能电池组件叠层结构