标准硅太阳能电池工艺＂.pptVIP

串联、并联 N个电池串联、M个电池并联的电路I-V曲线。 一块硅光伏电池板是通常是由多块太阳能电池互相串联而成。 光伏组件的输出电压通常被设计成12V。在25℃和AM1.5条件下，单个硅太阳能电池的输出电压只有0.6V。 考虑到一些电压损失，大多数光伏组件由36块电池片组成。 单晶硅电池的面积通常为100cm2，总的输出电流大约为3.5A。 组件电路设计 失配损失 失配是互联的电池没有相同的性能或者在不同的条件下工作 如树荫遮挡 造成的。 失配是一个相当严重的问题，因为整个光伏组件的输出是决定于表现最差的电池的输出。这会导致局部电能的严重损失，而由此产生的局部加热也可能引起组件无法挽回的损失。 主要失配方式 串联电池开路电压Voc失配 串联电池短路电流Isc失配 并联电池短路电流Isc失配 并联电池开路电压Voc失配 1. 串联电池的开路电压失配 对于串联电池，开路电压Voc失配是一种不太严重的失配类型。 由于: Vmp2 Vmp1 ， Imp2 Imp1 且有: Pmp-Total Pmp2 + Pmp1 。 所以 Vmp2 × Imp2 Vmp1 × Imp1。 2.串联电路的短路电流失配 对于串联电池，短路电流失配Isc对光伏组件有重大影响。 当电路电流I大于Isc2时，电池2的电压为负，将消耗电池1产生的功率。 所以：好电池1输出的电流决定于差电池2的输出电流大小，好电池1输出的额外电流被电池2以热能形式消耗。 短路电流失配 短路电流估算 将两个电池短路，则总电压为： V1+V2 0 发现此时电池2工作在反向偏置情况。反向偏置是由电池1导致的，那么电池2消耗了电池1产生的功率，表现为电池2温度上升。 满足V1+V2 0 Isc≠ Isc2 遮蔽对Isc、Voc的 影响 遮蔽对Isc、Voc的 影响 遮蔽对Isc、Voc的 影响 热斑现象 好电池产生的额外电流将变成好电池的前置偏压。如果串联电池被短路，则所有好电池的前置偏压都将变成问题电池的反向电压。当数量很多的串联电池一起把前置偏压变成问题电池的反向电压时，在问题电池处将会有大的能量耗散，这就是热斑加热现象。 解决失配的方法 1.串并联法 在组件中串联旁路二极管。当串联模块处在反方向偏置时，旁路二极管则成为正向偏置，这就限制了此模块中的功率消耗，并为组件或分支电路的电流提供低阻通道。 2.应用旁路二极管 通过增加每个组件或分路的串联模块及并联电池串的数目，可提高组件对电池失配、电池破裂以及部分阴影的容忍度。 串联旁路二极管（by-pass diodes） 无失配 失配 电流可以从旁路二极管流过。 旁路二极管作用 旁路二极管降低了坏电池消耗的功率。 加了旁路二极管后，坏电池输出的I-V曲线 太阳电池组件的旁路二极管 通常15个电池共用一个旁路二极管，对于由36块电池片组成的太阳电池组件需要两个旁路二极管。 2. 并联电池的短路电流失配 对于并联电池，短路电流Isc失配是一种不太严重的失配类型。 并联电路的开路电压失配 将两个电池开路，则总电流为： I1+I2 0，可以得到开路电压 串联电池Isc失配和并联电池Voc失配 需外加旁路二极管和阻塞二极管。 6.6 能量收支结算 冶金级硅 24kWh e /kg 半导体级硅 621kWh e /kg 单晶硅片 1700kWh e /m2 （0.4m2/kg） 加工与封装 250kWh e /m2 总消耗 2170kWh e /m2（成品率90%） 偿还： 由于电池生产工艺的提高，偿还时间降为1年。 制备能耗： 日照5小时，效率12%，每年生产能量总计219kWh e /m2 ，需10年偿还。 总结 太阳能电池级单晶硅的制备：CZ法 多晶硅的制备：定向凝固（热交换法等） 太阳能电池制备：N型杂质的扩散掺杂，网印技术 太阳能电池的封装 太阳能电池组件电路设计： 串联电路短路电流的失配 并联电路开路电压的失配 并联旁路二极管 串联阻塞二极管 * * 来回拉动。切损程度200～250um,需要降低钢线直径。 * * * * 切片 在切割中，对钢线施加适当的张力，使钢线来回拉动。 使用线切割机进行切片 钢线带动浆料（油及SiC），使其对晶棒进行切割。浆料不仅是研磨剂，还带走研磨中的热量。占整个切片成本的25%~35%。 太阳能电池厚度为200~280μm。钢线直径180μm，碳化硅为5~30μm 。 蚀刻清洗 在切割中，硅片表面会有一层因机械应力所造成的结构损失层，影响了太阳能电池效率，所以需去掉。 通常用化学蚀刻的方法，加入HF和HNO3调配的混酸，去除10μm ~20μm厚的表层。 单晶硅太阳电池的制造与结构 制备多晶硅的技术相对要简单一些，成本也因此比单晶硅更低