非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介

非晶硅锗薄膜电池生产工艺流程简介
1.玻璃磨边与清洗
汉语音译所用的原材料为TCO玻璃,一般薄膜电池所用的TCO玻璃是FTO(SnO:F),AZO(ZnO:Al),目前,AZO是研发的热点,但是应用到产业化程度还不够,绝大多数薄膜电池厂商仍然采用成熟的FTO玻璃。目前,FTO玻璃制造技术主要被日本的NSG与AGC 两家公司垄断。国内能够制造TCO玻璃的有信义、南玻等少数几家公司,但产品性价比目前没有优势。
TCO玻璃到厂后,需要进行磨边处理。将玻璃的四边有棱的地方磨光滑,四角进行倒角,这样,可以消除玻璃边缘及四角的微裂纹,也便于后道工序手动搬运操作,安全。磨边机就是普通玻璃加工厂所使用的。
玻璃磨边后,TCO玻璃表面要进行清洗,及清洗一。用液晶玻璃清洗机即可。主要清洗步骤涉及喷淋,碱液清洗,去离子风刀吹干。
2.激光划线一与玻璃清洗二
TCO玻璃清洗干燥后,需要进行激光划线一。激光划线一的目的是将TCO玻璃的导电膜划成一定数目的小块区域,各区域称为“cell”,每个cell彼此绝缘,这样,每个cell以后做为一个独立的发电单元,串联起
来,不会产生很大的电流。
划断FTO膜现在通用的是用1064nm的红激光。主流的激光器大部分采用Rofin的,国内购买激光器后,加工成激光划线机,目前,国内激光设备做的份额比较的的有深圳大族激光,武汉三工光电,苏州德龙激光等。TCO玻璃通过夹子夹住边缘,在直线电机的带动下,做直线往复运动,电池板上方或底部,激光器发出的红激光经过分光,由激光头聚焦在电池板上,通过一定的焦距(DOF),电流,功率的设定,将TCO导电膜划断。划线速度一般是1m/S。
激光划线后,会产生一些FTO膜残渣,由设备本身自带的排风可以抽走大部分,为了确保进入关键工序CVD的玻璃表面干净,需要进行玻璃二次清洗,即清洗二。基本清洗步骤同清洗一,这里不用加碱性的清洗剂,可以进行超声波清洗。
3.CVD
CVD是整个生产过程的核心,所谓CVD,是化学气相沉积的意思,这里使用的是PECVD,即等离子增强型CVD。优点是可以低温镀膜,玻璃的热损伤小。
芳烃油
成膜过程是首先沉积掺碳掺硼的非晶P层,做为窗口层,要求带隙要宽。所用的气体为:混硅烷的TMB,甲烷,硅烷,氢气,氩气。
之后,沉积非晶I层,I层做为光的吸收层,电池能够吸收多少光,产生多少电,关键在于这一层。一般,非晶I层H2与硅烷的用量比是4.5:1左右。所用的气体只有氢气与硅烷。
第三层是非晶N层,N层材料主要通过掺磷或得。所用的气体是混氢气的磷烷,硅烷和氢气。
以上是第一结PIN结构,也是传统的非晶硅薄膜电池结构。具体过程由于涉及带隙调节,结构匹配等因素,并非如此简单的镀膜过程。如P层,会有重掺P层与轻掺P层,N 层会有重掺微晶N层与轻掺非晶N层。
非晶硅PIN结构对于太阳光的吸收波段只是300-800nm,800nm以后波段的太阳光无法利用。所以,在非晶硅上继续沉积非晶硅锗薄膜,因为非晶硅锗的带隙较窄,可以延长太阳光谱的吸收波段,更多的利用太阳光,这样,产生的电量更高。
具体镀膜过程同非晶硅PIN,不同的是I层掺进了混氢气的锗烷。
砂轮粒度4.激光划线二
中国宪政网CVD镀膜结束后,进行激光划线二工艺,设备与激光划线一相同,不同的是激光器是532nm的绿激光,因为硅膜对这一波长的光有吸收,可以产生热量将硅膜烧断。划线以激光划线一的线为参考,位移一定距离,将硅膜烧断,由于TCO膜能够透过532nm的绿激光,所以TCO膜损伤小(硅膜烧断时,
有些会与TCO膜表面的氧起反应,生成氧化硅,使接触电阻很高,对TCO膜有一定损伤)。
5.PVD与激光划线三
接下来需要镀背电极。TCO膜做为前电极,背电极需要用PVD的方法制成。PVD,中文的意思是物理气相沉积。先在硅膜上镀一层AZO,然后再镀一层铝膜。主要通过磁控溅射的方式,在设备的腔室中通入氩气,直流电离生成氩离子,轰击阴极靶材,靶材就是AZO 和铝靶。轰击下来的AZO和铝附着在玻璃基板的硅膜上,形成一定厚度。
PVD镀完膜后,需要再用激光划断。用的设备同激光划线二,也是532nm的绿激光,与激光划线二的线再错开一定距离,使三条线平行排列。将硅膜烧断后,热量向上将金属膜爆开,有排风设施将划断的膜残渣大部分抽走。
经过激光划线三,每个cell在电路上串联了起来,电压相对高,电流相对低。
6.激光扫边
由于镀膜过程是在玻璃表面全镀上,所以玻璃边缘也全有膜存在,受光照时,玻璃边缘会有电流通过,不便于人搬运,有危险。所以需要将边缘的膜去掉。
一般,将玻璃边缘的膜去掉有两种机械的方法,一是用砂轮磨,将金属膜及硅膜磨掉,二是喷砂的方法,对玻璃边缘喷细砂,用砂子将边缘的膜打掉。
还有一种方法就是激光扫边。用1064nm的激光,加大功率,将边缘的硅膜及金属膜打掉。缺点是产生大量膜残留物,不便清理。
扫边区域宽度在8-12nm即可,防止有边缘漏电。
7.退火
激光扫边后,将电池板放进退火炉进行退火处理。PECVD镀完的膜中含有大量非稳态的氢,需要进行退火处理,变成稳态的。退火一般在190度的高温室中静置一小时左右即可。
8.反压修补、初测与芯片清洗
电池板退火后,进行反压修补。用密排金属探针(pop pin)接触金属膜表面,加反向电压,这样,cell与cell之间缝隙中的金属残留物被烧掉,防止了短路情况的发生。
反向修补后,进行太阳光模拟器的初测,看看电池板的效率及峰值功率。检验前面工艺过程是否出现问题,如果电池板功率很低,直接报废掉,以免浪费后续封装工段的原材料。
初测结束后,为了确保电池板表面的清洁,需要进行芯片清洗,设备及工艺过程基本与清洗二类似。
8.超声波焊接
电池板清洗后,流入焊接工序,所用的焊接方式是超声波焊接,焊接所用的焊带是铝带,与铝膜易焊。焊接时,用一个表面凹凸不平的金属滚轮压住焊带,通过超声波传导能量,将焊带焊在电池板长边两侧的边缘上,做为引出电流的汇流条。
9.EV A、背板玻璃铺设
焊接后,将边缘多出的铝带成直角像电池板内侧弯折,在电池板上铺好EV A,在EV A 长边边缘两侧用剪子绞两个口,将汇流条从口引上来,压在EV A上面。将清洗过的背板玻璃盖在EV A及汇流条上面,将汇流条的前端从背板玻璃上的小孔处引出来。检查一下前板玻璃与背板玻璃的对位情况,放置一边。
2010ema这里,EV A是封装材料,轻薄,可以防水,具有粘性,可以通过“交联反应”将前后两块玻璃粘在一起,增加电池板强度与安全性。
背板玻璃是普通的白玻璃,有加工的小孔,引线用。背板玻璃可以是普通的浮法玻璃,
也可以是钢化玻璃。
hanhan10.层压
铺设后的前板与背板玻璃需要经过层压,将EV A树脂模融化,产生粘性,通过交联反应,将前板与背板玻璃粘住,抽真空,将熔融的EV A中的气泡抽走,防止以后气泡变大,水汽进入。一般,加热温度120-160度即可。
11.接线盒安装、终测
层压后,需要安装接线盒。接线盒安装部分需要用密封胶和灌封胶保护,增加电池板的耐候性。首先在无盖的接线盒边缘涂上一圈密封胶,粘在背板玻璃孔的位置,将铝带与接线盒的电极头焊上,多余的铝带剪掉。测试电性能后,电池板贴上标签,标签上标有防护等级,电性能参数,通过的各项产品认证标识(TUV,UL,CE,MCS)等。
之后,在接线盒内部灌入灌封胶,一般采用A、B双组分胶,增加固化时间。同时,在电池板组件边缘四周抹上一圈密封剂,防止水汽进入。扣上接线盒的盖子,组件表面擦拭干净,用塑封膜包好接线盒的引出电缆,将组件装箱。

本文发布于:2023-06-23 15:40:46,感谢您对本站的认可!

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