非晶硅薄膜太陽能電池-PECVD

薄膜太陽能電池(非晶硅),非晶硅薄膜電池生產(chǎn),超聲波玻璃清洗機（重要設備）（鍍膜前清洗）,工藝：洗的是膜表面上的污垢和灰塵及一種高分子材料要求：導電玻璃,不在生產(chǎn)線上用，速度越快越好；離線使用，單面清洗；導電玻璃最初清洗的材料是一種高分子材料（類似塑料），清洗液可能是水，也可能是四氫呋喃THF。,激光劃線機1（重要設備）,工藝：這一步主要是劃刻氧化錫，使用的1064納米波長的紅外激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大小（三條刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,預熱爐,工藝：加熱導電玻璃,PECVD真空沉積系統(tǒng)，即等離子體增強化學沉積(主要設備),工藝：非晶硅p-i-n鍍膜要求：電池轉換率6%、生產(chǎn)效率、玻璃基片型號資料、價格,冷卻爐,工藝：對導電玻璃降溫,激光劃線機2（重要設備）,工藝：這一步主要是劃刻非晶硅a-Si，使用的532納米波長的綠激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,磁控濺射系統(tǒng)（主要設備）,工藝：主要是透明氧化物TCO鍍膜，金屬（銀或鋁）背電極鍍膜,激光劃線機3（重要設備）,工藝：這一步主要是劃刻鋁或者銀以及氧化鋅膜，使用的532納米波長的綠激光器要求：刻蝕速度、激光源壽命、操作系統(tǒng)是否簡單且方便操作、Deadarea無用區(qū)域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統(tǒng)產(chǎn)能（MW/年）,TCO,TCO（Transparentconductingoxide）玻璃，即透明導電氧化物鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面通過物理或者化學鍍膜的方法均勻鍍上一層透明的導電氧化物薄膜，主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其復合多元氧化物薄膜材料。TCO玻璃首先被應用于平板顯示器中，現(xiàn)在ITO類型的導電玻璃仍是平板顯示器行業(yè)的主流玻璃電極產(chǎn)品。近幾年，晶體硅價格的上漲極大地推動了薄膜太陽能電池的發(fā)展，目前薄膜太陽能電池占世界光伏市場份額已超過10，光伏用TCO玻璃作為電池前電極的必要構件，市場需求迅速增長，成為了一個炙手可熱的高科技鍍膜玻璃產(chǎn)品。,TCO鍍膜玻璃的特性及種類,在太陽能電池中，晶體硅片類電池的電極是焊接在硅片表面的導線，前蓋板玻璃僅需達到高透光率就可以了。薄膜太陽能電池是在玻璃表面的導電薄膜上鍍制p-i-n半導體膜，再鍍制背電極。透明導電氧化物的鍍膜原料和工藝很多，通過科學研究進行不斷的篩選，目前主要有以下三種TCO玻璃與光伏電池的性能要求相匹配。,ITO,ITO鍍膜玻璃是一種非常成熟的產(chǎn)品，具有透過率高，膜層牢固，導電性好等特點，初期曾應用于光伏電池的前電極。但隨著光吸收性能要求的提高，TCO玻璃必須具備提高光散射的能力，而ITO鍍膜很難做到這一點，并且激光刻蝕性能也較差。銦為稀有元素，在自然界中貯存量少，價格較高。ITO應用于太陽能電池時在等離子體中不夠穩(wěn)定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。,FTO,SnO2鍍膜也簡稱FTO，目前主要是用于生產(chǎn)建筑用Low-E玻璃。其導電性能比ITO略差，但具有成本相對較低，激光刻蝕容易，光學性能適宜等優(yōu)點。通過對普通Low-E的生產(chǎn)技術進行升級改進，制造出了導電性比普通Low-E好，并且?guī)в徐F度的產(chǎn)品。利用這一技術生產(chǎn)的TCO玻璃已經(jīng)成為薄膜光伏電池的主流產(chǎn)品。,TCO,氧化鋅基薄膜的研究進展迅速，材料性能已可與ITO相比擬，結構為六方纖鋅礦型。其中鋁摻雜的氧化鋅薄膜研究較為廣泛，它的突出優(yōu)勢是原料易得，制造成本低廉，無毒，易于實現(xiàn)摻雜，且在等離子體中穩(wěn)定性好。預計會很快成為新型的光伏TCO產(chǎn)品。目前主要存在的問題是工業(yè)化大面積鍍膜時的技術問題。,光伏電池對TCO鍍膜玻璃的性能要求,1.光譜透過率2.導電性能3.霧度4.激光刻蝕性能5.耐氣候性與耐久性,光譜透過率,為了能夠充分地利用太陽光，TCO鍍膜玻璃一定要保持相對較高的透過率。目前，產(chǎn)量最多的薄膜電池是雙結非晶硅電池，并且已經(jīng)開始向非晶/微晶復合電池轉化。因此，非晶/微晶復合疊層能夠吸收利用更多的太陽光，提高轉換效率，即將成為薄膜電池的主流產(chǎn)品。,導電性能,TCO導電薄膜的導電原理是在原本導電能力很弱的本征半導體中摻入微量的其他元素，使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。這些微量元素被稱為雜質，摻雜后的半導體稱為雜質半導體。氧化銦錫（ITO）透明導電玻璃就是將錫元素摻入到氧化銦中，提高導電率，它的導電性能在目前是最好的，最低電阻率達10-5cm量級。,霧度,為了增加薄膜電池半導體層吸收光的能力，光伏用TCO玻璃需要提高對透射光的散射能力，這一能力用（Haze）來表示。霧度即為透明或半透明材料的內部或表面由于光漫射造成的云霧狀或混濁的外觀。以漫射的光通量與透過材料的光通量之比的百分率表示。一般情況下，普通鍍膜玻璃要求膜層表面越光滑越好，霧度越小越好，但光伏用TCO玻璃則要求有一定的光散射能力。目前，霧度控制比較好的商業(yè)化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，霧度值一般為1115。其中不包含散射時的直接透過率曲線。,激光刻蝕性能,薄膜電池在制作過程中，需要將表面劃分成多個長條狀的電池組，這些電池組被串聯(lián)起來用以提高輸出能效。因此，TCO玻璃在鍍半導體膜之前，必須要對表面的導電膜進行刻劃，被刻蝕掉的部分必須完全除去氧化物導電膜層，以保持絕緣?？涛g方法目前有化學刻蝕和激光刻蝕兩種，但由于刻蝕的線條要求很細，一般為幾十微米的寬度，而激光刻蝕具有溝槽均勻，剔除干凈，生產(chǎn)效率快的特點。,耐氣候性與耐久性,TCO鍍膜一般都使用“硬膜”鍍制工藝，膜層具有良好的耐磨性、耐酸堿性。光伏電池在安裝上以后，尤其是光伏一體化建筑安裝在房頂和幕墻上時，不適宜進行經(jīng)常性的維修與更換，這就要求光伏電池具有良好的耐久性，目前，行業(yè)內通用的保質期是二十年以上。因此，TCO玻璃的保質期也必須達到二十年以上。,非晶硅薄膜厚度均勻性對其透射光譜的影響,非晶硅薄膜是一種重要的光電材料，在廉價太陽能電池、薄膜場效應管和光敏器件中都有廣泛的應用通過測量透射光譜，人們可以獲得折射率、色散關系、膜厚以及光學能隙這些重要的光學參量但在測量時，我們注意到樣品由于制備條件的限制，厚度難以保證理想均勻，而且考慮到光衍射、儀器靈敏度等方面的原因，采用的光欄或狹縫一般不會太細，有一定的照射面積因此在分析薄膜的透射譜時，應該顧及膜厚均勻性的影響已有文獻報道在利用光透射譜或反射譜測定膜厚和吸收時考慮到這個問題，并提出了合理的解決方法來測定薄膜正確的光學參量,計算過程介紹,結論,綜上所述，薄膜厚度的均勻性嚴重影響著光透射譜的形狀，使它與均勻厚度樣品的透射譜有較大差異，主要發(fā)生在薄膜的無吸收區(qū)和弱吸收區(qū)，對強吸收區(qū)影響不大這種差異表現(xiàn)在峰一峰值變小和振蕩周期畸變上，隨著厚度不均勻度增大而越加明顯，但是減小照射面積可有效地降低這種影響參考文獻：陳冶明非晶半導體材料和器件EM北京：科學出版社，1991166415YingXuantong，F(xiàn)eldmanA，F(xiàn)arabaughENFittingoftranmissiondatafordeterminingtheopticalconstantsandthicknessesofopticalfilmsEJJApp1Phys，1990，67(4)：2056,NIP型非晶硅薄膜太陽能電池,在NIP太陽能電池中,采用適當晶化的晶化硅薄膜作為P型窗口層,晶化硅薄膜高的電導可以提高NIP結的內建電勢,改善TCO膜和P型窗口層間的N/P界面隧穿特性,降低電池的串聯(lián)電阻;另外,適當晶化的P型晶化硅薄膜可以提高窗口層的光學帶隙,得到高的開路電壓和短路電流,從而得到高的光電轉換效率。但是,在非晶硅(a-Si)層表面生長P型晶化硅薄層非常困難,即使在很高的H稀釋率下,在a-Si層表面生長的P型晶化硅薄層仍然極有可能是非