河南工程学院
《光伏材料设计》
实习实训报告书
太阳能光伏电池的设计与制作2016 -2017学年第二学期
学院：赵博
学生姓名：理学院
学号：201411004215
学生班级：应用物理1442
指导教师：牛金钟赵瑞锋
日期：2017 年6 月14日
摘要：太阳能光伏电池的设计与制造是我们本专业的最主要内容之一，本次实训的目的是让我们更加深刻了解太阳能光伏电池的发电原理，了解太阳能电池组件的生产流程和生产工艺，了解太阳能光伏电池的应用，并且制作一件太阳能光伏电池板。本文主要讲的是本次的太阳能光伏太阳能电池制作过程，包括选择制作材料，电池板的设计，焊接太阳能电池片，组装太阳能电池，以及对电池组件进行测试。
关键词：电池组件设计组装测试
目录
一、简介 (1)
二、材料及其性质 (1)
1.黏结剂 (1)
2.玻璃-上盖板材料 (1)
3.背面材料 (1)
4.边框 (1)
5.接线盒 (2)
6.硅胶 (2)
7.电池片 (2)
三、设计原理及组装 (2)
1.设计原理 (2)
2.太阳能电池组件设计 (3)
3.电池组件的制作 (3)
一、简介
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。通常采用硅半导体
二、材料及其性质
真空层压封装太阳能电池，主要使用的材料有黏结剂、玻璃、复合模、连接条、铝框等。合理地选用封装材料和采取正确的封装工艺能保证太阳能电池的高效利用并延长使用寿命。优良的太阳能电池组件，除了要求太阳能电池本身效率高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不可缺少的。
1.黏结剂
黏结剂是固定和保证电池与上、下盖板密合的关键材料，要求可见光范围内具有高透光性，抗紫外线老化；具有一定弹性，可缓冲不同材料见的热胀冷缩；具有良好的电绝缘性能和化学稳定性，不产生有害电池的气体和液体；具有优良的气密性，适用于自动化的组件封装。本次实训中采用的是EVA膜。
2.玻璃-上盖板材料
玻璃是覆盖在电池板正面的上盖板材料，构成组件最外层，既要求透光高，又要坚固，耐风霜雨雪，经受沙砾冰雹冲击，起到长期保护电池作用。
普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射过大是降低太阳能利用率的主要原因。目前在商业化生产中标准太阳能电池组件的上盖板材料通常采用低铁钢化玻璃，其特点是：透光率高、抗冲击能力强、使用寿命长。厚度一般为3.2mm，透光率达90%以上，对于波长大于1200nm的红外线有较高的反射率，同时能耐太阳紫外线的辐射。
3.背面材料
组件底板对电池既有保护作用又有支撑作用。对底板的一般要求为：具有良好的耐气候性能，能隔绝从背面进来的潮气和其他有害气体：在层压温度下不起任何变化：与黏结材料结合牢固。一般所用的底板材料为玻璃、铝合金、有机玻璃以及PVF复合膜等。目前生产上较多应用的是PVF复合膜。
4.边框
平板式组件应有边框，以保护组件和便于组件与方阵支架的连接固定。边框
与结剂构成组件边缘的密封。边框材料主要有不锈钢、铝合金、橡胶及塑料等。由于铝合金密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，具有很好的抗腐蚀性，因此常用铝合金做太阳能电池边框材料。
5.接线盒
保护整个发电系统，起到电流中转站的作用
6.硅胶
密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。
7.电池片
太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类，晶硅类又分为单晶硅和多晶硅，本次课程设计采用的是125*125的单晶硅太阳能电池片。单晶硅的优点有：高效率，低衰减，可靠性强；先进的扩散技术，保证了片间片内的良好均匀性，降低了电池片之间的匹配损失；运用先进的管式PECVD成膜技术，使得覆盖在电池表面的深蓝色氮化硅减反射膜致密、均匀、美观；应用高品质的金属浆料制作电极和背场。确保了电极良好的导电性、可焊性以及背场的平整性；高精度的丝网印刷图形，使得电池片易于自动焊接。
三、设计原理及组装
1.设计原理
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，它利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电池”。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流，在物理学上称为太阳能光伏，简称光伏。最简单的太阳能电池是由p-n结构成的，当太阳光照射PN结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子-空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴;于是就在PN结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电、N型区带负电;于是就使得N区与P区之间的薄层产生的电动势，即“光生伏打”电动势。当接通外电路时，便有电能输出。
图一
2.太阳能电池组件设计
(1)单体电池的连接方式
太阳能电池实际使用时要按负载要求，将若干单体电池按电性能分类进行串并联，经封装后组成可以独立作为电源使用的最小单元，这个独立的最小单元称为太阳能电池组件。若干太阳能电池组件串并联构成太阳能电池方阵，以满足不同的用电需求。
如果每个单体电池的性能是一致的，多个单体电池串联，可以在不改变输出电流的情况下，使输出电压成比例增加；并联方式，则可以在不改变输出电压的情况下，使输出电流成比例增加；而串、并联混合连接，则即可增加组件的输出电压，又可增加组建的输出电流。
(2)太阳能电池组件的版型设计
在生产电池组件之前，要对电池组件的外形尺寸、输出功率以及电池片的排列布局进行设计，设计过程中既要了解电池片的性能参数，还要了解电池组件的生产工艺过程和用户的使用需求，做到电池组件尺寸合理，电池片排布紧凑美观，而本次实践中，学校提供的钢化玻璃板为54mm*44mm，因此我所设计的电池组件大小为3片*9片。
3.电池组件的制作
(1)电池片的焊接
要组成电池组件，首先就要焊接电池片，用电焊机把焊条在助焊液的帮助下焊接在电池片的背面上，这是非常不容易的，电池片非常脆，焊接过程中一不小心就会把电池片弄碎，然后把9个电池片串联，电池片的正面为负极，背面为正极，串联时，正极接负极，不能接反了。焊接3排，最后把三排并联焊接，接出两个头。
(2)中间测试
焊接完成后要对电池片进行灯光照射，测量电压和电流，观察电流和电压是否按比例增加，是否符合设计要求，符合要求后进行下一步。
(3)铺膜和层压
铺膜是将焊接完成后经过检测合格后的组件串与玻璃切割好的EVA膜、复合膜按照一定层次铺设。玻璃在下，先铺一层EVA膜，然后放电池片，再铺一层EVA膜，最后铺复合膜。铺膜时，保证贴膜和玻璃的干净，保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池串间的距离和电池串与玻璃边缘的距离，为层压打好基础。
图二
覆膜完成后，通过镜子检查一下，观察太阳能板里是否有杂物，是否铺设好，一切都好后准备层压。当层压机调节后，达到层压条件后，把太阳能板放入层压机内进行层压，等待层压结束。层压过程中有关问题及注意事项：太阳电池层压工艺中，消除EVA中的气泡是封装成败的关键，层叠时进入的空气与EVA交联反
应产生的氧气是形成气泡的主要原因。当层压的组件中出现气泡，说明工作温度过低或抽气时间太短应该重新设置工作温度和抽气、层压时间。
(4)装框
装框前要对电池板修边，层压时EVA融化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。装框时，先把边框和玻璃组件的缝隙用硅胶填充，把装框机调试好后，把铝合金边框和玻璃组件放入装框机内，开始装框。
(5)粘接接线盒
在组件背面引线处粘接一个盒子，用来把电池与其他设备或电池进行连接。
(6)组件测试
测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。我所设计的太阳能电池组件测试结果如下：
图三
实物图如下：
实习实训评分表
前言 太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，由于它集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。随着世界光伏市场需求持续高速增长、我国《可再生能源法》的颁布实施以及我国光伏企业在国际光伏市场上举足轻重的良好表现，我国光伏技术应用呈现了前所未有的快速增长的态势并表现出强大的生命力。它的广泛应用是保护生态环境、走经济社会可持续发展的必由之路。 太阳能发电的利用通常有两种方式，一种是将太阳能发电系统所发出的电力输送到电网中供给其他负载使用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能，称谓并网发电方式。另一种是依靠蓄电池来进行能量存储的所谓独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合，应用十分广泛。
1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在客户工厂的屋顶上，用于演示光伏阵列采取跟踪模式和固定模式时发电的情况，待客户参考后再设计一套发电量更大的系统，向工厂提供生产生活用电。本系统建成后将为客户产品做出很好的宣传，系统会直观的显示采用跟踪系统后发电总量的提升情况。 1.2光伏发电系统的要求 因本系统仅是一个参考项目，所以这里就只设计一个2.88kWp的小型系统，平均每天发电5.5kWh,可供一个1kW的负载工作5.5小时。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 江阴市位于北纬31°40’34”至31°57’36”，东经119°至120°34’30”。气候为亚热带北纬湿润季风区，冬季干冷多晴，夏季湿热雷雨。年降水量1041.6毫米，年平均气温15.2℃。具有气候温和、雨量充沛、四季分明等特点。其中4月-10月平均温度在10℃以上，最冷为1月份，平均温度2.5℃；最热月7月份，平均温度27.6℃。
晶体硅太阳能电池的制造 工艺流程 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。 晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下： （1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。 （2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。 （3）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。 （4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为－。 （5）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。 （6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。 （7）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。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。 （8）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。制作减反射膜的材料有MgF2 ，SiO2 ，Al2O3，SiO ，Si3N4 ，TiO2 ，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。 （9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。 （10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。
由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于集成电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。
国际标准IEC61427 第2版 2005.5 光伏太阳能系统（PVES） 储能二次电池和电池组 ―――一般要求和试验方法
目录前言 1．适用范围 2．标准性参考文献 3．术语和定义 4．使用条件 4．1光伏能源系统 4．2二次电池和电池组 4．3通用运行条件 5．一般要求 5．1机械耐受性 5．2充电效率 5.3深放电保护 5．4标记 5．5安全 5．6文件 6．功能特性 7．通用试验条件 7．1测量仪表精度 7．2测试样品的准备和维护 8．试验方法 8．1容量实验 8．2循环耐久试验 8．3荷电保持试验 8．4光伏用途循环耐久试验（极端条件）9．试验的推荐采用 9．1型式试验 9．2验收试验
前言 1）国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission――IEC）是一个全球性的、包括所有国家的电工技术委员会（IEC国家委员会）的标准化组织。 IEC的目的是推进所有电气和电子领域有关标准化方面的国际合作。为此目的，除了其它的活动之外，IEC出版国际标准、技术规范、技术报告、公开可获得的规范和指导（下称IEC出版物）。出版物的准备都是委托各技术委员会进行；任何IEC 国家委员会对于所涉及的出版物感兴趣都可以参加准备工作。在出版物的准备过程中，与IEC有联系的国际的、政府的和非政府组织也可以参加。IEC与国际标准化组织（International Organization for Standardization---ISO）按照两个组织一致同意的条件密切合作。 2）IEC对于技术问题所作出的结论和决议都尽可能地代表了相关问题国际上的一致意见，因为每一个技术委员会都有来自所有感兴趣的IEC国家委员会的代表。 3）IEC出版物的形式为国际上推荐采用，而且在这个意义上也已被IEC各国家委员会所接受。尽管已经尽力做到IEC出版物的技术内容准确无误，但IEC不能对其使用的方式或最终用户的误解负责。 4）为了促进国际上的一致性，所有IEC国家委员会都承诺在其国家的或地区的出版物中尽最大可能的明确使用IEC出版物。IEC出版物和国家的或地区的出版物之间的任何差异都需要在后者的出版物中予以明确标明。 5）IEC不提供其认可的程序，也不对任何声称符合IEC出版物的设备负责。 6）所有用户都应确保他们所持有的是最新版本。 7）对于由于使用或信任本出版物或其它IEC出版物所导致的任何人身伤害、财产损失或其它任何性质的损害――不论是直接的还是间接地――或者其它的费用（包括法律费用）和开销，都与IEC或其经理、雇员、服务人员或代理――包括个体的专家和技术委员会以及IEC国家委员会的委员无关。 8）注意该出版物引用的参见标准。对于正确使用本出版物，使用这些参见出版物是必须的。 9）注意本出版物的某些内容可能是专利权的标的。IEC没有责任标明任何或所有这些专利权。 IEC61427标准由IEC21技术委员会――二次电池和电池组――准备。 该第2版取代了1999年公布的第一版。该版本包括了一些技术方面的修改。 第二版在该文件第一版本的基础上重新组织，在使用条件、一般要求、功能特性、通用试验条件、试验方法以及试验的推荐采用等方面更加清晰，目的是让最终用户更容易理解。试验方法在两种不同的技术――铅酸和镍镉――方面都给予了详细清楚地解释。 该标准的内容以下述文件为基础： 关于该标准的批准投票详细情况可以在上表中示出的投票报告中去查找。 该出版物的起草根据ISO/IEC Directive Part2进行。
电源招聘专家太阳能电池充电器设计方案 太阳能电池板的泄漏问题传统上可以采用一个与太阳能电池板相串联的肖特基二极管来解决，但肖特基二极管的正向电压降使得它在高电流条件下会消耗大量的功率。因此，需要采用昂贵的散热器和精细的布局来把肖特基二极管保持于低温状态。那么，有没有低成本的解决方案？太阳能电池充电器设计最困扰设计师的“至满充电电池的浮动电压控制”和“在最佳发电点给电池板加载”问题又该如何解决？在下文中，Linear电源专家将为你介绍该公司最新的低成本解决方案。 作为在商业和住宅环境中均具实用性的一种发电方法而言，太阳能电池板已经被人们所广泛接受。然而，尽管在技术方面取得了进步，太阳能电池板的造价仍然很昂贵。这种高昂的成本有很大部分来自于电池板本身，这里，电池板的尺寸(因而也包括其成本) 将随着所需输出功率的增加而增加。因此，为了造就外形尺寸最小、成本效益性最佳的解决方案，最大限度地提升电池板性能是很重要的。 一般而言，太阳能电池板所获取的能量用于给电池充电，电池的储能反过来将在没有阳光照射的情况下为终端应用电路的操作提供支持。如欲实现太阳能电池充电器的最佳设计，则必需对太阳能电池板的特性有所了解。首先，由于具有很大的结合区，因此太阳能电池板会发生泄漏，在黑暗条件下电池将通过电池板放电。而且，每块太阳能电池板都拥有一个具最大功率点的特征IV曲线，所以，当负载特性与电池板特性不相匹配时，能量提取将有所减少。理想的情况是：电池板将在最大功率点上被持续加载，以充分地利用可用的太阳能，并由此最大限度地缩减电池板成本。 一般情况下，可以采用一个与电池板相串联的肖特基二极管来解决电池板的泄漏问题。反向泄漏被减小至一个很低的数值；然而，肖特基二极管的正向电压降(它在高电流条件下会消耗大量的功率) 仍然会造成能量损失。因此，需要采用昂贵的散热器和精细的布局来把肖特基二极管保持于低温状态。解决该功率耗散问题的一种更加有效方法是用一个基于MOSFET的理想二极管来替代肖特基二极管。这将把正向电压降减小到低至20mV，从而显著地减少功耗，同时降低散热布局的复杂性、外形尺寸和成本。幸运的是，由于已经有一些IC供应商制造出了具有这种规格的理想二极管(比如：由凌力尔特公司提供的LTC4412)，因此上述目标得以轻松实现。 不过，有两个问题依然存在，即：“至满充电电池的浮动电压控制”和“在最佳发电点给电池板加载”。这些问题常常可以通过采用一个开关模式充电器和一个高效率降压型稳压器来加以解决。 凌力尔特已经开发出了这样一款电路，它由LTC1625 No RESNSE(无检测电阻器)同步降压型控制器、LTC1541微功率运算放大器、比较器和基准、以及LTC4412理想二极管组成。下面给出了该电路以供参考： 图1中的电路被置于太阳能电池板和电池之间，用于调节电池浮动电压。基于LTC1541的附加控制环路强制充电器在最大电池板功率点上运作。这种效率的提升缩减了所需的电池板尺寸，因而降低了总体解决方案的成本。当电池板峰值电源电压和电池电压之间存在失配时，这款电路的重要优点表现得尤为突出。
员 工 培 训 资 料 2008年09月04日初订 目录 第一章太阳能概况 (2) 第二章太阳能电池的发明和未来前景 (3) 1．太阳能电池发明 (3)
2．太阳能电池前景 (4) 第三章太阳能光伏技术 (5) 1．光伏效应 (5) 2．光伏电池分类 (5) 3．晶体硅生产一般工艺流程 (5) 第四章硅太阳能电池的工作原理及其结构 (12) 第五章太阳能电池基本参数 (16) 1．标准测试条件 (16) 2．太阳电池等效电路 (16) 3．伏安(I-V)特性曲线 (17) 4．开路电压 (18) 5．短路电流 (18) 6．最大功率点 (18) 7．最佳工作电压 (18) 8．最佳工作电流 (18) 9．转换效率 (18) 10．填充因子(曲线因子) (19) 12．电压温度系数 (19) 第一章太阳能概况 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射
能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。 二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。 70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。 二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。 第二章太阳能电池的发明和未来前景 1．太阳能电池发明 1839年法国物理学家A·E·贝克勒尔意外的发现，两片金属进入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。由于半导体PN结器件在阳光下光电
技术方案 太阳能电池的分类 （一）单晶硅太阳能电池 单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 （二）多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电效率约12%左右（2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%世界最高效率多晶硅太阳能电池）。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。 （三）非晶硅太阳能电池 非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。
（四）多元化合物太阳电池 多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)硫化镉太阳能电池b)砷化镓太阳能电池c)铜铟硒太阳能电池（新型多元带隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池）Cu(In,Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化效率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比目前商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。 工艺技术方案 根据产品方案，本项目主要生产工艺的流程采用国内较为成熟的工艺路线，基本上是从硅片的开箱检测与装盒开始，然后在加工车间去除油污及制裁、扩散制作表面PN结然后检测、等离子体刻蚀周边PN结及抽测效果、二次清洗，然后在表面处理车间完成制备薄膜减反射层、印刷背面电极、背电场、正面电极，然后经过高温烧结，最后经检测车间检测合格后入库。太阳能电池硅片生产工艺流程图如下：
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 近代光学创新实验 实验名称：太阳能光伏电池测试与分析院系： 专业： 姓名： 学号： 指导教师： 实验时间： 哈尔滨工业大学
一、实验目的 1、了解pn结基本结构和工作原理； 2、了解太阳能电池的基本结构，理解工作原理； 3、掌握pn结的IV特性及IV特性对温度的依赖关系； 4、掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法，理解光源强度、波长、环境温度等因素对太阳能 电池特性的影响； 5、通过分析PN结、太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法，分 析实验数据与理论结果间存在差异的原因。 二、实验原理 1、光生伏特效应 半导体材料是一类特殊的材料，从宏观电学性质上说它们导电能力在导体和绝缘体之间，导电能力随外界环境（如温度、光照等）发生剧烈的变化。半导体材料具有负的带电阻温度系数。从材料结构特点说，这类材料具有半满导带、价带和半满带隙，温度、光照等因素可以使价带电子跃迁到导带，改变材料的电学性质。通常情况下，都需要对半导体材料进行必要的掺杂处理，调整它们的电学特性，以便制作出性能更稳定、灵敏度更高、功耗更低的电子器件。基于半导体材料电子器件的核心结构通常是pn结，pn结简单说就是p型半导体和n型半导体的基础区域，太阳能电池本质上就是pn结。 常见的太阳能电池从结构上说是一种浅结深、大面积的pn结，如图1所示，它的工作原理的核心是光生伏特效应。光生伏特效应是半导体材料的一种通性。当光照射到一块非均匀半导体上时，由于内建电场的作用，在半导体材料内部会产生电动势。如果构成适当的回路就会产生电流。这种电流叫做光生电流，这种内建电场引起的光电效应就是光生伏特效应。 非均匀半导体就是指材料内部杂质分布不均匀的半导体。pn结是典型的一个例子。N型半导体材料和p型半导体材料接触形成pn结。pn结根据制备方法、杂质在体内分布特征等有不同的分类。制备方法有合金法、扩散法、生长法、离子注入法等等。杂质分布可能是线性分布的，也可能是存在突变的，pn结的杂质分布特征通常是与制备方法相联系的。不同的制备方法导致不同的杂质分布特征。
太阳能电池片工艺简介及厂房建设总结 本文章主要侧重于太阳能电池的生产工艺及厂房及建设探讨，欢迎批评指正。 一、工艺简介及设备环境要求 太阳能电池片生产工艺分为：制绒清洗（扩散前清洗）→扩散→扩散后清洗→刻蚀→PECVD→丝网印刷→烧结→分类检测→封装，以下就各工艺进行详细分析及说明。 扩散前清洗的目的在于制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过强酸和强碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。 相关设备有无锡瑞宝，德国RENA，深圳捷佳创。 所使用的介质有HF，HCL，HNO3，NaOH，Na2SiO3和乙醇等。 动力源有自来水，纯水，压缩空气，氮气，工艺冷却水，废水，热排风和酸排风。 制绒的流程：单晶硅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。大多使用廉价的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅，腐蚀温度为70-85℃。为了获得均匀的绒面，还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂，以加快硅的腐蚀。制备绒面前，硅片须先进行初步表面腐蚀，用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，应尽快扩散制结 腐蚀制绒区环境要求：温度要求：23±2℃湿度要求：55±10%；十万级可满足车间要求。 不同设备厂家高度也不同RENA制绒设备的规格为7584*4540*3065，因此一般设计3.5~4米吊顶。 地坪采用>2mm环氧树脂即可，无防静电要求。 腐蚀制绒区排气（18个排气口） 排风量（PP or PVC）：普通漂洗排风3000m3/h+酸排4290m3/h+碱排450m3/h /台 有酸/碱废液，排放酸性约19m3/h,碱性液体约8m3/h 压缩空气6Bar，224NM3/h/台管道采用不锈管 纯水：电子级1级，3.6m3/h/台管道采用CL-PVC 自来水流量2.4m3/h,，平均0.06m3/h/台管道采用PPR 冷却循环水：供水压力5Bar，进水温度18℃，接口流量2.4m3/h/台管道不锈管。 RENA清洗机功率：19.5KW 捷佳创功率：90KW
编号： 审定成绩： 重庆邮电大学 课程设计（论文） 设计（论文）题目：太阳能电能收集充电器 学院名称：通信与信息工程学院 学生姓名：杨海，张强，马超，殷亮，余凌霄 专业：电子信息工程（通信技术方向） 班级： 指导教师：刘乔寿 答辩组负责人： 填表时间：2011 年12 月重庆邮电大学教务处制
【摘录】本文通过对电路设计的总体要求的把握和理解，在充分理解性能及设计要求指标的基础上，对元器件的选择做了比对和较为细致的研究，阐述了电路设计中对于升降压电路的选取带来的不同性能，从综合性比较的角度上，得出了自动切换升降压方案在性能，经济成本，适用范围，可操作性等方面相对更优性，并通过最后的测试方案在误差范围内验证了设计方案，完成了课程设计任务。 在具体设计过程中，主要使不同强度的太阳光所产生的不同大小电压，通过可编程输出电压的相关芯片，如TPS61200,LM317等芯片调整出适当的输出电压，使其符合锂电池充电所需的4.2V并且尽可能的稳定。 本系统的供电电源转换分为升压和降压两部分，升压部分是一节干电池作为供电电源，通过升压电路转换为可为手机充电的电压，降压部分是由太阳能电池板作为供电电源，通过降压电路之后转换为可为手机电池充电的电压。 【关键词】自动切换升降压方案综合性比较测试方案验证稳定性
目录 前言 (1) 第一章太阳能概述及应用 (2) 1.1 太阳能电池发展历史及趋势 (2) 1.1.1 发展历史简介 (2) 1.1.2 发展趋势预测 (3) 第二章电路设计总体方案概述 (4) 2.1 方案一降压电路方案概述 (4) 2.1.1 电路设计的原理 (4) 2.1.2 设计的主要器件选择 (4) 2.2. 方案二升压后降压方案概述 (4) 2.2.1 电路设计的原理 (5) 2.2.2 电路设计的主要器件选择 (5) 2.3 方案三自动切换升降压电路概述 (5) 2.3.1 电路设计的原理 (5) 2.3.2 电路设计的主要器件选择 (5) 第三章电池设计具体方案分析与讨论 (6) 3.1 降压电路具体设计探讨 (9) 3.2 升压后降压方案具体设计探讨 (12) 3.3 自动切换升降压电路具体设计探讨 (15) 3.4 本章小结 (16) 第四章设计实际测试结果分析 (16) 4.1 关于模拟测试的探讨与结果分析 (16) 4.1.1 模拟测试与实际充放电的区别与共性 (17) 4.1.2 测试的具体方法讨论 (17) 4.2 实际测试数据探讨与对比 (18) 4.2.1 测试模型的选取 (18) 4.2.2 实际测试数据分析 (19)
晶体硅太阳能电池 专业班级：机械设计制造及其自动化13秋姓名：张正红 学号： 1334001250324 报告时间： 2015年12月
晶体硅太阳能电池 摘要：人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力，能源己经成为越来越值得关注的社会与环境问题。人们开始急切地寻找其他的能源物质，而光能、风能、海洋能以及生物质能这些可再生能源无疑越来越受到人们的关注。光伏技术也便随之形成并快速地发展了起来，因此近年来，光伏市场也得到了快速发展并取得可喜的成就。本文主要就晶体硅太阳能电池发电原理及关键材料进行介绍，并对晶体硅太阳能电池及其关键材料的市场发展方向进行了展望。 关键词：太阳能电池；工作原理；晶体硅；特点；发展趋势 前言 “开发太阳能，造福全人类”人类这一美好的愿景随着硅材料技术、半导体工业装备制造技术以及光伏电池关键制造工艺技术的不断获得突破而离我们的现实生活越来越近！近20年来，光伏科学家与光伏电池制造工艺技术人员的研究成果已经使太阳能光伏发电成本从最初的几美元/KWh减少到低于20美分/KWh。而这一趋势通过研发更新的工艺技术、开发更先进的配套装备、更廉价的光伏电子材料以及新型高效太阳能电池结构，太阳能光伏（PV）发电成本将会进一步降低，到本世纪中叶将降至4美分/KWh，优于传统的发电费用。 大面积、薄片化、高效率以及高自动化集约生产将是光伏硅电池工业的发展趋势。通过降低峰瓦电池的硅材料成本，通过提升光电转换效率与延长其使用寿命来降低单位电池的发电成本，通过集约化生产节约人力资源降低单位电池制造成本，通过合理的机制建立优秀的技术团队、避免人才的不合理流动、充分保证技术上的持续创新是未来光伏企业发展的核心竞争力所在！ 一、晶体硅太阳能电池工作原理 太阳能电池是一种把光能转换成电能的能量转换器，太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。
河南工程学院 《光伏材料设计》 实习实训报告书 太阳能光伏电池的设计与制作2016 -2017学年第二学期 学院：赵博 学生姓名：理学院 学号：201411004215 学生班级：应用物理1442 指导教师：牛金钟赵瑞锋 日期：2017 年6 月14日
摘要：太阳能光伏电池的设计与制造是我们本专业的最主要内容之一，本次实训的目的是让我们更加深刻了解太阳能光伏电池的发电原理，了解太阳能电池组件的生产流程和生产工艺，了解太阳能光伏电池的应用，并且制作一件太阳能光伏电池板。本文主要讲的是本次的太阳能光伏太阳能电池制作过程，包括选择制作材料，电池板的设计，焊接太阳能电池片，组装太阳能电池，以及对电池组件进行测试。 关键词：电池组件设计组装测试
目录 一、简介 (1) 二、材料及其性质 (1) 1.黏结剂 (1) 2.玻璃-上盖板材料 (1) 3.背面材料 (1) 4.边框 (1) 5.接线盒 (2) 6.硅胶 (2) 7.电池片 (2) 三、设计原理及组装 (2) 1.设计原理 (2) 2.太阳能电池组件设计 (3) 3.电池组件的制作 (3)
一、简介 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。通常采用硅半导体 二、材料及其性质 真空层压封装太阳能电池，主要使用的材料有黏结剂、玻璃、复合模、连接条、铝框等。合理地选用封装材料和采取正确的封装工艺能保证太阳能电池的高效利用并延长使用寿命。优良的太阳能电池组件，除了要求太阳能电池本身效率高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不可缺少的。 1.黏结剂 黏结剂是固定和保证电池与上、下盖板密合的关键材料，要求可见光范围内具有高透光性，抗紫外线老化；具有一定弹性，可缓冲不同材料见的热胀冷缩；具有良好的电绝缘性能和化学稳定性，不产生有害电池的气体和液体；具有优良的气密性，适用于自动化的组件封装。本次实训中采用的是EVA膜。 2.玻璃-上盖板材料 玻璃是覆盖在电池板正面的上盖板材料，构成组件最外层，既要求透光高，又要坚固，耐风霜雨雪，经受沙砾冰雹冲击，起到长期保护电池作用。 普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射过大是降低太阳能利用率的主要原因。目前在商业化生产中标准太阳能电池组件的上盖板材料通常采用低铁钢化玻璃，其特点是：透光率高、抗冲击能力强、使用寿命长。厚度一般为3.2mm，透光率达90%以上，对于波长大于1200nm的红外线有较高的反射率，同时能耐太阳紫外线的辐射。 3.背面材料 组件底板对电池既有保护作用又有支撑作用。对底板的一般要求为：具有良好的耐气候性能，能隔绝从背面进来的潮气和其他有害气体：在层压温度下不起任何变化：与黏结材料结合牢固。一般所用的底板材料为玻璃、铝合金、有机玻璃以及PVF复合膜等。目前生产上较多应用的是PVF复合膜。 4.边框 平板式组件应有边框，以保护组件和便于组件与方阵支架的连接固定。边框
国际标准 IEC 61427 第2版 2005.5 光伏太阳能系统（PVES） 储能二次电池和电池组 ―――一般要求和试验方法
目录前言 1．适用范围 2．标准性参考文献 3．术语和定义 4．使用条件 4．1 光伏能源系统 4．2 二次电池和电池组 4．3 通用运行条件 5．一般要求 5．1 机械耐受性 5．2 充电效率 5.3 深放电保护 5．4 标记 5．5 安全 5．6 文件 6．功能特性 7．通用试验条件 7．1 测量仪表精度 7．2 测试样品的准备和维护 8．试验方法 8．1 容量实验 8．2 循环耐久试验 8．3 荷电保持试验 8．4 光伏用途循环耐久试验（极端条件）9．试验的推荐采用 9．1 型式试验 9．2 验收试验
前言 1）国际电工技术委员会（International Electrotechnical Commission――IEC）是一个全球性的、包括所有国家的电工技术委员会（IEC国家委员会）的标准化组织。 IEC的目的是推进所有电气和电子领域有关标准化方面的国际合作。为此目的，除了其它的活动之外，IEC出版国际标准、技术规范、技术报告、公开可获得的规范和指导（下称IEC出版物）。出版物的准备都是委托各技术委员会进行；任何IEC 国家委员会对于所涉及的出版物感兴趣都可以参加准备工作。在出版物的准备过程中，与IEC有联系的国际的、政府的和非政府组织也可以参加。IEC与国际标准化组织（International Organization for Standardization ---ISO）按照两个组织一致同意的条件密切合作。 2）IEC对于技术问题所作出的结论和决议都尽可能地代表了相关问题国际上的一致意见，因为每一个技术委员会都有来自所有感兴趣的IEC国家委员会的代表。 3）IEC出版物的形式为国际上推荐采用，而且在这个意义上也已被IEC各国家委员会所接受。尽管已经尽力做到IEC出版物的技术内容准确无误，但IEC不能对其使用的方式或最终用户的误解负责。 4）为了促进国际上的一致性，所有IEC国家委员会都承诺在其国家的或地区的出版物中尽最大可能的明确使用IEC出版物。IEC出版物和国家的或地区的出版物之间的任何差异都需要在后者的出版物中予以明确标明。 5）IEC不提供其认可的程序，也不对任何声称符合IEC出版物的设备负责。 6）所有用户都应确保他们所持有的是最新版本。 7）对于由于使用或信任本出版物或其它IEC出版物所导致的任何人身伤害、财产损失或其它任何性质的损害――不论是直接的还是间接地――或者其它的费用（包括法律费用）和开销，都与IEC或其经理、雇员、服务人员或代理――包括个体的专家和技术委员会以及IEC国家委员会的委员无关。 8）注意该出版物引用的参见标准。对于正确使用本出版物，使用这些参见出版物是必须的。 9）注意本出版物的某些内容可能是专利权的标的。IEC没有责任标明任何或所有这些专利权。 IEC 61427 标准由IEC 21 技术委员会――二次电池和电池组――准备。 该第2版取代了1999年公布的第一版。该版本包括了一些技术方面的修改。 第二版在该文件第一版本的基础上重新组织，在使用条件、一般要求、功能特性、通用试验条件、试验方法以及试验的推荐采用等方面更加清晰，目的是让最终用户更容易理解。试验方法在两种不同的技术――铅酸和镍镉――方面都给予了详细清楚地解释。 该标准的内容以下述文件为基础： 关于该标准的批准投票详细情况可以在上表中示出的投票报告中去查找。 该出版物的起草根据ISO/IEC Directive Part 2 进行。
培训资料 前道 一制绒工艺 制绒目的 1?消除表面硅片有机物和金属杂质。 2.去处硅片表面机械损伤层。 3?在硅片表面形成表面组织，增加太阳光的吸收减少反射。 工艺流程 来料，开盒，检查，装片，称重，配液加液，制绒，甩干，制绒后称重，绒面检查，流出。 单晶制绒1号机 2号机 基本原理 1#超声 去除有机物和表面机械损伤层。 目前采用柠檬酸超声，和双氧水与氨水混合超声。
3#4#5#6#制绒 利用NaOH 溶液对单晶硅片进行各向异性腐蚀的特点来制备绒面。当各向异性因子（（100） 面与（111）面单晶硅腐蚀速率之比）=10 时，可以得到整齐均匀的金字塔形的角锥体组成的绒面。绒面具有受光面积大，反射率低的特点。可以提高单晶硅太阳能电池的短路电流，从而提高太阳能电池的光转换效率。 化学反应方程式：Si+2NaOH+H 2O=Nasio 3+2H 2 f 影响因素 1.温度 温度过高，首先就是IPA 不好控制，温度一高，IPA 的挥发很快，气泡印就会随之出现，这样就大大减少了PN 结的有效面积，反应加剧,还会出现片子的漂浮，造成碎片率的增加。可控程度：调节机器的设置，可以很好的调节温度。 2.时间金字塔随时间的变化：金字塔逐渐冒出来；表面上基本被小金字塔覆盖，少数开始成长；金字塔密布的绒面已经形成，只是大小不均匀，反射率也降到比较低的情况；金字塔向外扩张兼并，体积逐渐膨胀，尺寸趋于均等，反射率略有下降。可控程度：调节设备参数，可以精确的调节时间。 3.IPA 1.协助氢气的释放。 2.减弱NaOH 溶液对硅片的腐蚀力度，调节各向因子。纯NaOH 溶液在 高温下对原子排列比较稀疏的100 晶面和比较致密的111 晶面破坏比较大，各个晶面被腐蚀而消融，IPA 明显减弱NaOH 的腐蚀强度，增加了腐蚀的各向异性，有利于金字塔的成形。乙醇含量过高，碱溶液对硅溶液腐蚀能力变得很弱，各向异性因子又趋于1。 可控程度：根据首次配液的含量，及每次大约消耗的量，来补充一定量的液体，控制精度不高。 4.NaOH 形成金字塔绒面。NaOH 浓度越高，金字塔体积越小，反应初期，金字塔成核密度近似不受NaOH 浓度影响，碱溶液的腐蚀性随NaOH 浓度变化比较显著，浓度高的NaOH 溶液与硅反映的速度加快，再反应一段时间后，金字塔体积更大。NaOH 浓度超过一定界限时，各向异性因子变小，绒面会越来越差，类似于抛光。 可控程度：与IPA 类似，控制精度不高。 5.Na 2SiO 3 SI 和NaOH 反应生产的Na2SiO3 和加入的Na2SiO3 能起到缓冲剂的作用，使反应不至于很剧烈,变的平缓。Na 2SiO 3使反应有了更多的起点，生长出的金字塔更均匀，更小一点Na2SiO3 多的时候要及时的排掉，Na2SiO3 导热性差，会影响反应,溶液的粘稠度也增加，容易形成水纹、花蓝印和表面斑点。 可控程度：很难控制。 4#酸洗 HCL 去除硅片表面的金属杂质盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与多种金属离子形成可溶与水的络合物。 6#酸洗 HF 去除硅片表面氧化层，SiO2+6HF=H 2[siF6]+2H 2O。控制点 1．减薄量定义：硅片制绒前后的前后重量差。 控制范围
光伏组件（太阳能电池板）规格表如本页不能正常显示，请点击刷新 型号材料 峰值 功率 Pm (watt) 峰值 电压 Vmp (V) 峰值 电流 Imp (A) 开路 电压 Voc (V) 短路 电流 Isc (A) 尺寸 (mm) APM18M5W27x27单晶硅 5 8.75 0.57 10.5 0.66 265*265*25 APM36M5W27x27单晶硅 5 17.5 0.29 21.5 0.32 265*265*25 APM18P5W27x27多晶硅 5 8.75 0.57 10.5 0.66 265*265*25 APM36P5W27x27多晶硅 5 17.5 0.29 21.5 0.32 265*265*25 APM36M8W36x30单晶硅8 17.5 0.46 21.5 0.52 301*356*25 APM36P8W36x30多晶硅8 17.5 0.46 21.5 0.52 301*356*25 APM36M10W36x30单晶硅10 17.5 0.57 21.5 0.65 301*356*25 APM36P10W36x30多晶硅10 17.5 0.57 21.5 0.65 301*356*25 APM36M15W49x29单晶硅15 17.5 0.86 21.5 0.97 287*487*25 APM36P15W43x36多晶硅15 17.5 0.86 21.5 0.97 356*426*28 APM36M20W63x28单晶硅20 17.5 1.14 21.5 1.29 281*627*25 APM36P20W58x36多晶硅20 17.5 1.14 21.5 1.29 356*576*28 APM36M25W48x54单晶硅25 17.5 1.43 21.5 1.61 536*477*28 APM36P25W68x36多晶硅25 17.5 1.43 21.5 1.61 356*676*28 APM36M30W48x54单晶硅30 17.5 1.71 21.5 1.94 536*477*28 APM36P30W82x36多晶硅30 17.5 1.71 21.5 1.94 356*816*28 APM36M35W62x54单晶硅35 17.5 2.00 21.5 2.26 537*617*40
1有机太阳能电池概述 1.1研究背景 随着化石能源的日益枯竭,可再生能源的寻求已经迫在眉睫，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源受到了人们的关注。据统计，地球表面接受的太阳能辐射达到全球需求能源的一万倍，地球每平方米平均每年受到的辐射可发电289kw.h，在全球4%的沙漠上装太阳光伏系统，就足以满足全球能源需求。因此光伏发电具有广阔的发展空间。目前占光伏市场主导地位的是单晶硅和多晶硅太阳能电池。但是,昂贵的成本是限制无机太阳能电池进一步发展的重要因素。并且，中国多晶硅价格从去年最高的超过300万元/吨，下降至目前大约120万元/吨。薄膜太阳能电池等由于成本低,市场份额迅速扩大，这不仅对传统晶硅电池价格形成压制，同时在一定程度上降低了太阳能发电成本。 从20世纪70年代开始人们就越来越关注有机太阳能的研制。在导电聚合物上的研发利用取得很大的进步，有机半导体成为硅半导体的替代品指日可待。机导电聚合物有其独特的优势：有机分子可以经过加工，不需要得到晶体状无机半导体。特别是聚合物半导体的优越性是与廉价的加工技术联系在一起。大量的研究表明，导电聚合物是集各种性能于一身的半导体材料。导电聚合物又称导电高分子,是通过参杂手段,能使得电导率在半导体和导体范围内的聚合物.自1970年代第一种导电聚合物—聚乙炔发现以来,一系列星星导电聚合物相继问世.常见的导电聚合物有聚乙炔,聚噻吩,聚吡咯,聚苯胺,聚苯撑,聚苯撑乙烯,和聚双炔等.有机薄膜聚合物的快速发展，为有机薄膜太阳能电池的发展，提供有力的支持。机薄膜太阳能电池也是一种薄膜器件，现在的各种成熟的薄膜制造技术为有机薄膜太阳能电池的发展提供技术保障。有机聚合物太阳能电池具有可重复利
太阳能光伏发电项目设计方案梦之园太阳能光伏发电项目 设 计 方 案
编制单位：光宏照明有限公司 编制日期：2013年7月12日 1.综合说明 1.1.编制依据 光伏发电是节约能源利国利民的新型产业，本着从科学的角度展示他的价值作为主导思想为依据。根据国家现行的法规和规范编制： 1)IEC61215 晶体硅光伏组件设计鉴定和定型 2)IEC6173O.l 光伏组件的安全性构造要求 3)IEC6173O.2 光伏组件的安全性测试要求 4)GB/T18479-2001《地面用光伏（PV）发电系统概述和导则》 5)SJ/T11127-1997《光伏（PV）发电系统过电压保护—导则》 6)GB/T 19939-2005《光伏系统并网技术要求》 7)EN 61701-1999 光伏组件盐雾腐蚀试验 8)EN 61829-1998 晶体硅光伏方阵I-V特性现场测量 9)EN 61721-1999 光伏组件对意外碰撞的承受能力(抗撞击试验) 10)EN 61345-1998 光伏组件紫外试验 11)GB 6495.1-1996 光伏器件第1部分: 光伏电流－电压特性的测量 12)GB 6495.2-1996 光伏器件第2部分: 标准太阳电池的要求 13)GB 6495.3-1996 光伏器件第3部分: 地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据 14)GB 6495.4-1996 晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法 GB 6495.5-1997 光伏器件第5部分: 用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT) 16)GB 6495.7-2006 《光伏器件第7部分：光伏器件测量过程中引起的
高效晶体硅太阳电池简介（1） PERC电池是澳大利亚新南威尔士大学光伏器件实验室最早研究 的高效电池。它的结构如图2-13a所示，正面采用倒金字塔结构，进行双面钝化，背电极通过一些分离很远的小孔贯穿钝化层与衬底接触，这样制备的电池最高效率可达到23.2％[26]。由于背电极是通过一些小孔直接和衬底相接触的，所以此处没能实现钝化。为了尽可能降低此处的载流子复合，所设计的孔间距要远大于衬底的厚度才可。然而孔间距的增大又使得横向电阻增加（因为载流子要横向长距离传输才能到达此处），从而导致电池的填充因子降低。另外，在轻掺杂的衬底上实现电极的欧姆接触非常困难，这就限制了高效PERC电池衬底材料只能选用电阻率低于0.5 Ωcm以下的硅材料。 为了进一步改善PERC电池性能，该实验室设想了在电池的背面增加定域掺杂，即在电极与衬底的接触孔处进行浓硼掺杂。这种想法早已有人提出，但是最大的困难是掺杂工艺的实现，因为当时所采用的固态源进行硼掺杂后载流子寿命会有很大降低。后来在实验过程中发现采用液态源BBr3进行硼掺杂对硅片的载流子寿命影响较小，并且可以和利用TCA制备钝化层的工艺有很好的匹配。1990年在PERC结构和工艺的基础上，J.Zhao在电池的背面接触孔处采用了BBr3定域扩散制备出PERL电池，结构如图2.13b所示[27]。定域掺硼的温度为900 ℃，时间为20 min，随后采用了drive-in step技术（1070 ℃，2 h）。经过这样处理后背面接触孔处的薄层电阻可降到20 Ω/□以下。孔间距离也进行了调整，由2 mm缩短为250 μm，大大减少了横
向电阻。如此，在0.5 Ωcm和2 Ωcm的p型硅片上制作的4 cm2的PERL电池的效率可达23-24％，比采用同样硅片制作的PERC电池性能有较大提高。 1993年该课题组对PERL电池进行改善，使其效率提高到24％，1998年再次提高到24.4％，2001年达到24.7％，创造了世界最高记录。这种PERL电池取得高效的原因是[28]：（1）正面采光面为倒金字塔结构，结合背电极反射器，形成了优异的光陷阱结构；（2）在正面上蒸镀了MgF2/ZnS双层减反射膜，进一步降低了表面反射；（3）正面与背面的氧化层均采用TCA工艺（三氯乙烯工艺）生长高质量的氧化层，降低了表面复合；（4）为了和双层减反射膜很好配合，正面氧化硅层要求很薄，但是随着氧化层的减薄，电池的开路电压和短路电流又会降低。为了解决这个矛盾，相对于以前的研究，增加了“alneal”工艺，即在正面的氧化层上蒸镀铝膜，然后在370 ℃的合成气氛中退火30 min，最后用磷酸腐蚀掉这层铝膜。经过“alneal”工艺后，载流子寿命和开路电压都得到较大提高，而与正面氧化层的厚度关系不大。这种工艺的原理是，在一定温度下，铝和氧化物中OH-离子发生反应产生了原子氢，在Si/SiO2的界面处对一些悬挂键进行钝化。（5）电池的背电场通过定域掺杂形成，掺杂的温度和时间至关重要，对实现定域掺杂的接触孔的设计也非常重要，因为这关系到能否在整个背面形成背电场以及体串联电阻的大小。在这个电池中浓硼扩散区面积为30 μm×30 μm，接触孔的面积为10 μm ×10 μm，孔间距为250 μm，浓硼扩散区的面积仅占背面积的1.44%。定域扩散