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新疆10MW屋顶光伏系统方案 一、太阳能电池组件的分类及对比 太阳能光伏发电的最核心器件就是太阳能电池。当前最为成熟的太阳能电池组件包括单晶硅电池组件、多晶硅电池组件和非晶硅电池组件，通常单晶硅和多晶硅由于具有相同或相近的制作过程、特性等特点而统称为晶体硅电池组件。 太阳能电池组件是以半导体材料为基础的一种具有能量转换功能的半导体器件。晶体硅电池组件和非晶硅薄膜电池组件半导体材料均为硅。 太阳能电池组件的基本原理是基于半导体的光生伏特效应将太阳能辐射直接转换为电能。 光生伏特效应涉及到以下三个主要的物理过程： 第一，半导体材料吸收光能产生出非平衡的电子-空穴对；第二，非平衡电子和空穴从产生处向非均匀势场区运动，这种运动可以是扩散运动，也可以是漂移运动；第三，非平衡电子和空穴在非均匀势场作用下向相反方向运动而分离。 单晶硅太阳能电池是最早发展起来的，主要用单晶硅片来制造。与其他类型的太阳能电池相比，单晶硅电池的转化效率最高。商业化的甚至可以达到18%的转换效率。但是价格也是最高的。 单晶硅片 单晶硅太阳能电池组件 在制作多晶硅太阳能电池时，作为原料的高纯硅不是拉成大惊，而是溶化后浇铸成正方形的硅锭，然后像加工单晶硅一样切成薄片和进行类似的电池加工。多晶硅电池组件与单晶硅电池组件的相比，效率略低，但是制作工艺及设备简单，更适合大规模生产。总的来说，晶体硅电池的光电转化效率较高，在实际项目实施中应用的比较广泛。 多晶硅片 多晶硅太阳能电池组件 由于制作单晶硅电池组件和多晶硅电池组件均需要高纯度的硅材料。近几年以来，随着太阳能光伏发电市场迅速扩大，硅材料的供应日趋紧张，价格飞涨。制约了晶体硅电池组件的继续发展。 非晶硅电池组件是一种制作过程不需要高纯度硅材料的新型太阳能电池组件。由于原材料不受限制，价格低廉，非晶硅电池迅速占领市场。 非晶硅电池的基本结构为p-i-n型（单结），主要用PECVD工艺沉积在具有SnO2（F）的导电玻璃而制成。为了增强非晶硅电池组件的长期稳定性，发展出了双结（p-i-n/ p-i-n）和三结（p-i-n/ p-i-n / p-i-n）的非晶硅电池组件。 非晶硅电池的最大特点是材料厚度在微米级。制作过程采用化学气相沉积，原材料为硅烷。 非晶硅太阳能电池光谱响应的峰值与太阳光谱的峰值很接近。由于非晶硅材料的本证吸收系数很大，1微米厚度就能充分吸收太阳光，厚度不足晶体硅的1/100，可明显节省昂贵的半导体材料。 同时，通过一定的工艺，非晶硅薄膜电池组件可以制作成半透明的产品，在建筑应用中独具优势。 非晶硅电池组件 半透明非晶硅电池组件 上面主要介绍了晶体硅电池组件和非晶硅电池组件的类型以及特性。下面就两者的生产制作进行介绍。 晶体硅太阳能电池组件依赖于高纯度硅材料。 硅材料来源于优质石英砂，也称硅砂，主要成分是高纯的氧化硅，含量可达99%以上。将石英砂放在电炉中，用碳还原的方法可以熔炼得到工业硅。 SiO2+2C=Si+CO 较好的工业硅，是纯度为98~99%的多晶硅，与氢气或氯化氢反应，可得到三氯氢硅（SiHCl3）或四氯化硅（SiCl4）。经过精馏，使三氯氢硅或四氯化硅的纯度提高，然后通过还原剂（如氢气）还原为元素硅。在还原过程中，沉积的微小硅粒形成很多晶核，并且不断增多长大，最后长成棒状或块状多晶体，即我们常说的多晶硅材料。 硅砂→硅铁（冶金硅）→三氯氢硅（或四氯化硅）→精馏除杂→多晶硅直拉法和区熔法两种直拉法又称切克劳斯基法（CZ），将多晶硅材料装入单晶炉，于真空或惰性气氛下加热使之熔化，并将籽晶引向熔融的硅液，然后一边旋转，一边提拉，熔融的硅就在同一方向定向凝固，得到单晶硅棒。该方法使单晶硅制造的主要技术，也是太阳电池用单晶硅的主要制备方法。 区溶法（FZ）是将多晶硅棒和籽晶一起竖直固定在区溶炉上下轴间，以高频感应等方法加热，导致硅棒局部熔化，出现浮区。及时缓慢移动高频线圈，同时旋转硅棒，使熔化的硅重新结晶，利用硅中杂质的分凝现象，提高了硅的纯度，克得到高纯度的单晶硅棒。该方法制得的单晶硅纯度很高，电学性能均匀，但直径较小，机械加工性较差，一般用于某些需要高转换效率的情况。 通常要经过滚圆，再通过切片机切成厚度为0.1～0.3mm的硅片。 切片后硅片表面有机械损伤层，近表面晶体的晶格不完整，而且硅片表面有金属离子等杂质污染，因此经化学腐蚀除去这些污染物。 为提高太阳电池性能，通常要在硅表面制作绒面，使得入射光在表面进行多次反射和折射，增加光的吸收率。 在基体材料上生长不同导电类型的扩散层，形成pn结。工业生产中普遍采用的是热扩散法。 在扩散过程中，硅片的背面也形成了pn结，需要除掉，常用方