非晶硅薄膜太陽能電池第1頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四非晶硅薄膜電池生產

第2頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四超聲波玻璃清洗機（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。第3頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四激光劃線機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、操作系統是否簡單且方便操作、Deadarea無用區域大小（三條刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統產能（MW/年）第4頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四預熱爐工藝：加熱導電玻璃第5頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四PECVD真空沉積系統，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%、生產效率、玻璃基片型號資料、價格第6頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四冷卻爐工藝：對導電玻璃降溫第7頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四激光劃線機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、操作系統是否簡單且方便操作、Deadarea無用區域大小（三條刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統產能（MW/年）第8頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四磁控濺射系統（主要設備）工藝：主要是透明氧化物TCO鍍膜，金屬（銀或鋁）背電極鍍膜第9頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四激光劃線機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、操作系統是否簡單且方便操作、Deadarea無用區域大?。ㄈ龡l刻膜線總線寬）、劃刻線寬、系統產能（MW/年）第10頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四TCOTCO（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，現在ITO類型的導電玻璃仍是平板顯示器行業的主流玻璃電極產品。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品。第11頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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。

第12頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四

ITO

ITO鍍膜玻璃是一種非常成熟的產品，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定，因此目前ITO鍍膜已非光伏電池主流的電極玻璃。

第13頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四FTOSnO2鍍膜也簡稱FTO，目前主要是用于生產建筑用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，光學性能適宜等優點。通過對普通Low-E的生產技術進行升級改進，制造出了導電性比普通Low-E好，并且帶有霧度的產品。利用這一技術生產的TCO玻璃已經成為薄膜光伏電池的主流產品。

第14頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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，它的突出優勢是原料易得，制造成本低廉，無毒，易于實現摻雜，且在等離子體中穩定性好。預計會很快成為新型的光伏TCO產品。目前主要存在的問題是工業化大面積鍍膜時的技術問題。

第15頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四光伏電池對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.耐氣候性與耐久性第16頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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，產量最多的薄膜電池是雙結非晶硅電池，并且已經開始向非晶/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品。第17頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四導電性能

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10-5Ωcm量級。

第18頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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化TCO玻璃是AFG的PV-TCO玻璃，霧度值一般為11％～15％。其中不包含散射時的直接透過率曲線。

第19頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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。刻蝕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，生產效率快的特點。

第20頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四耐氣候性與耐久性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。

第21頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四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第22頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四計算過程介紹第23頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第24頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第25頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第27頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第31頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四結論綜上所述，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，主要發生在薄膜的無吸收區和弱吸收區，對強吸收區影響不大．這種差異表現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，1991．166～415．YingXuantong，FeldmanA，FarabaughEN．FittingoftranmissiondatafordeterminingtheopticalconstantsandthicknessesofopticalfilmsEJ']．J．App1．Phys．，1990，67(4)：2056．第32頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四NIP型非晶硅薄膜太陽能電池第33頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四在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晶結構。如何處理好I/P界面,在a-Si表面生長出合適的P型晶化硅薄膜,是制備優質的NIP型a-Si電池的關鍵問題之一。在NIP型a-Si太陽能電池的研究中,使用晶化硅薄膜作為電池窗口層,顯著提高了電池的開路電壓和轉換效率;國內在該領域也取得了相當的進展,但由于制備工藝復雜和對設備性能的高要求,目前還沒有制備出高效率NIP電池的報導.第34頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四實驗第35頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第36頁，共46頁，2023年，2月20日，星期四第37頁，共46頁