遠顯光伏研究院||單晶矽,多晶矽,非晶矽的區別,及太陽能鋁邊框的生產過程

        

單晶矽多晶矽非晶矽，是一種用來製作太陽能電池板的原材料。

1、電池片區別

電池片區別太陽能電池，最早問世的是單晶矽太陽能電池。矽是地球上極豐富的一種元素，幾乎遍地都有矽的存在，可說是取之不盡，用之不竭。用矽來製造太陽能電池，原料可謂不缺，但是提煉它卻不容易，所以人們在生產單晶矽太陽能電池的同時，又研究了多晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池，至今商業規模生產的太陽能電池，還沒有跳出矽的系列。

其實可供製造太陽能電池的半導體材料很多，隨著材料工業的發展、太陽能電池的品種將越來越多。目前已進行研究和試製的太陽能電池，除矽系列外，還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽能電池，舉不勝舉，以下介紹幾種較常見的太陽能電池。

單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為17%左右，但製作成本很大。使用壽命一般可達15年，最高可達25年。

多晶矽太陽電池的製作工藝與單晶矽太陽電池差不多，其光電轉換效率目前普遍被使用的都低於17％，成本比單晶矽太陽能電池要便宜一些，此外，多晶矽太陽能電池的使用壽命要比單晶矽太陽能電池短。

非晶矽太陽能電池 ，最近有長足的發展，光電轉換效率不斷提高，疊層電池結構提高了光電池穩定性和轉換效率，高透光薄膜的使用，大大提高了轉換效率。

2、單晶矽片

當前開發程度最高的一種太陽能電池，它的構成和生產工藝已定型，產品已廣泛用於宇宙空間和地面設施。這種太陽能電池以高純的單晶矽棒為原料，純度要求99.999%。為了降低生產成本，現在地面應用的太陽能電池等採用太陽能級的單晶矽棒，材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導體器件加工的頭尾料和廢次單晶矽材料，經過復拉製成太陽能電池專用的單晶矽棒。

將單晶矽棒切成片，一般片厚約0.3毫米。矽片經過成形、拋磨、清洗等工序，製成待加工的原料矽片。

加工太陽能電池片，首先要在矽片上摻雜和擴散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。

單晶矽片

然後採用絲網印刷法，將配好的銀漿印在矽片上做成柵線，經過燒結，同時製成背電極，並在有柵線的面塗覆減反射源，以防大量的光子被光滑的矽片表面反射掉，至此，單晶矽太陽能電池的單體片就製成了。

單體片經過抽查檢驗，即可按所需要的規格組裝成太陽能電池組件（太陽能電池板），用串聯和並聯的方法構成一定的輸出電壓和電流，最後用框架和封裝材料進行封裝。

單晶矽電池

用戶根據系統設計，可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣，亦稱太陽能電池陣列。目前單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為18%左右。

3、多晶矽片

單晶矽太陽能電池的生產需要消耗大量的高純矽材料，而製造這些材料工藝複雜，電耗很大，在太陽能電池生產總成本中己超二分之一，加之拉制的單晶矽棒呈圓柱狀，切片製作太陽能電池也是圓片，組成太陽能組件平面利用率低。因此，80年代以來，歐美一些國家投入了多晶矽太陽能電池的研製。

其工藝過程是選擇電阻率為100～300歐姆·釐米的多晶塊料或單晶矽頭尾料，經破碎，用1：5的氫氟酸和硝酸混合液進行適當的腐蝕，然後用去離子水衝洗呈中性，並烘乾。用石英坩堝裝載晶矽料，加入適量硼矽，放入澆鑄爐，在真空狀態中加熱熔化。熔化後應保溫約20分鐘，然後注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻後，即得多晶矽錠。

這種矽錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽能電池片，可提高材質利用率和方便組裝。

多晶矽電池

多晶矽太陽能電池的製作工藝與單晶矽太陽能電池差不多，其光電轉換效率約15%左右，稍低於單晶矽太陽能電池，但是材料製造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發展。隨著技術得提高，目前多晶矽的轉換效率也可以達到17%左右。

4、非晶矽片

非晶矽太陽能電池是1976年出現的新型薄膜式太陽能電池，它與單晶矽和多晶矽太陽能電池的製作方法完全不同，矽材料消耗很少，電耗更低，非常吸引人。

製造非晶矽太陽能電池的方法有多種，最常見的是輝光放電法，還有反應濺射法、化學氣相沉積法、電子束蒸發法和熱分解矽烷法等。

輝光放電法是將一石英容器抽成真空，充入氫氣或氬氣稀釋的矽烷，用射頻電源加熱，使矽烷電離，形成等離子體。非晶矽膜就沉積在被加熱的襯底上。若矽烷中摻人適量的氫化磷或氫化硼，即可得到N型或P型的非晶矽膜。襯底材料一般用玻璃或不鏽鋼板。

這種製備非晶矽薄膜的工藝，主要取決於嚴格控制氣壓、流速和射頻功率，對襯底的溫度也很重要。

非晶矽太陽能電池的結構有各種不同，其中有一種較好的結構叫PiN電池，它是在襯底上先沉積一層摻磷的N型非晶矽，再沉積一層未摻雜的i層，然後再沉積一層摻硼的P型非晶矽，最後用電子束蒸發一層減反射膜，並蒸鍍銀電極。此種製作工藝，可以採用一連串沉積室，在生產中構成連續程序，以實現大批量生產。

同時，非晶矽太陽能電池很薄，可以製成疊層式，或採用集成電路的方法製造，在一個平面上，用適當的掩模工藝，一次製作多個串聯電池，以獲得較高的電壓。因為普通晶體矽太陽能電池單個只有0.5伏左右的電壓，現在日本生產的非晶矽串聯太陽能電池可達2.4伏。

目前非晶矽太陽能電池存在的問題是光電轉換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩定，常有轉換效率衰降的現象，所以尚未大量用於作大型太陽能電源，而多半用於弱光電源，如袖珍式電子計算器、電子鐘錶及複印機等方面。

作為新能源的支柱產業，光伏發電已經成為發展趨勢，近幾年來來光伏組件公司如雨後春筍般矗立在全國各地。最後在介紹一下太陽能電池板的組件之一就是太陽能鋁邊框。

了解一下太陽能鋁邊框的生產流程。

太陽能邊框鋁型材

1、太陽能邊框鋁型材擠壓，將鋁圓鑄棒放入擠壓機，通過邊框鋁型材模具擠出成型，馬上風冷淬火，迅速降溫。

2、調直，剛擠出的鋁型材是軟的，會彎曲變形，需要調直機調直。然後鋸掉料頭料尾，送時效爐時效。

3、時效就是通過加熱到一定溫度，保溫一定時間，從而大大提升鋁型材的強度。

4、噴砂，時效後的鋁型材送到噴砂機做表面噴砂處理，噴砂處理後的太陽能邊框鋁型材表面可以形成一種亞光的效果，非常好看。

鋁型材立式氧化線

5、陽極氧化，太陽能邊框表面陽極氧化為了使邊框更加耐腐蝕，一般太陽能邊框型材的氧化膜厚比工材膜厚要厚，抗腐蝕性更強。一般太陽能邊框有黑色氧化和本色氧化兩種。黑色氧化和本色氧化的區別就是多一道工序，將邊框在封孔前放入黑色金屬鹽溶液中，讓金屬鹽吸附在氧化膜孔隙中，再封孔。

6、貼膜，因太陽能邊框表面要求非常高，不能有任何劃傷、碰擦傷，所以氧化處理後的鋁型材要貼膜處理。

7、鋸切，根據邊框的長邊和短邊尺寸要求進行鋸切，鴻發有色採用雙頭鋸，鋸片呈45度斜角。這樣只需一個步驟就可以鋸好一根。

組裝好的邊框

8、邊框衝落水孔，安裝孔，接地標誌，衝鉚點，其中落水空、安裝孔和接地標誌可以用組合模一步完成。

9、短邊賽角碼，短邊兩頭需塞上角碼再衝鉚點，這樣角碼就固定住了，不會鬆動。

10、檢驗，這一步驟包括機臺檢驗和人工檢驗，衝壓完成的邊框放檢驗臺檢測加工尺寸是否合格，是否有漏加工步驟。接著人工逐根檢驗表面是否有劃傷、黑點、顏色不均勻等。

11、裝託盤，檢驗合格後的長短邊，分別碼入各自的託盤，每層用紙隔開，防止劃傷。然後用纏繞膜纏繞，打包帶打包。如需出口還要用木板固定，再套上紙箱，再打包。

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