薄膜太陽能電池組件的製備流程是怎麼樣的?


首先需要明確薄膜太陽能電池的範圍,第一代太陽能電池是單晶和多晶硅電池,第二代太陽能電池採用了吸光係數大的材料,電池厚度不用太厚也足夠吸收太陽光,因此稱為薄膜太陽能電池。根據吸光材料的不同,常見的薄膜太陽能電池分類有:碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)、染料敏化(DSSC)和有機聚合物(OPV)太陽能電池等。各個種類的電池目前還在研究降低成本的製備工藝,因此每類電池的製備方法也不是唯一的,下面選擇一些有組件生產的技術做介紹:

(1)碲化鎘(CdTe)太陽能電池

碲化鎘太陽能電池的主要生產商是美國的First Solar公司。電池的典型結構如下圖所示:

從玻璃開始,SnO2CdSnO4是透明導電層(TCO)用濺射方法製備;CdS是緩衝層用化學浴沉積(CBD);主要部分CdTe吸光層用近空間升華(close spaced sublimation-CSS)方法沉積的,也就是加熱升華然後沉積到基板上;最後的碳電極是刷上去的。此外電池還需要經過一些熱處理。

(2)銅銦鎵硒(CIGS)太陽能電池

採用銅銦鎵硒太陽能電池技術代表性的公司有美國的Global Solar Energy,日本的Honda Soltec和昭和石油Showa Shell等等。電池結構如下圖:

從玻璃開始,Mo是磁控濺射的;CIGS是吸光層有幾種製備工藝,常見的有a)共蒸發法(co-evaporation)就是把幾種元素Cu、In、Ga、Se蒸發到基板上,德國公司和NREL用這種方法較多,b)油墨法,利用化學法製備CIGS的納米晶然後分散在溶劑里像油墨一樣印刷在基板上,美國的Nano Solar用的就是這個技術,c)金屬硒化法,將銅銦鎵金屬濺射或電鍍成金屬膜,然後和Se蒸汽或H2Se反應,Honda soltec和昭和石油使用的是這一方法;接下來的CdS也是化學浴沉積(CBD);ZnO和Ag都可以用濺射的方法製備。

(3)染料敏化太陽能電池(DSSC)

這種電池在實驗室研究的很多,但由於穩定性和封裝的問題組件生產的還不是很多,比較有代表性的公司是英國的G24i, 因為生產組件還比較少,具體的製備流程就不介紹了,電池結構是這樣的:

(4)有機聚合物太陽能電池(OPV)

聚合物太陽能電池也是實驗室研究的多,商業組件比較少的一類薄膜太陽能電池,有組件的公司好像有一個美國公司Konarka,電池結構常見是下面這樣的:

有機太陽電池也有正向和反向(inverted)兩種結構,上圖就是反向的,這裡面的每一層都可以用溶液印刷的方法來做,因此OPV是製備技術成本較低的,只需要像印刷報紙一樣卷對卷(roll to roll)印刷就可以了。但是由於OPV效率較低,材料的穩定性差,封裝材料昂貴,暫時還沒有獲得太大的市場份額。

好多生產薄膜太陽能電池的公司最近都倒閉或者轉行了,主要是近些年天朝的硅電池價格下降擠壓了他們的生存空間,薄膜太陽能電池在組件上大規模推廣還是有難度。下面這張圖裡有太陽能電池的效率發展歷史,如果對具體的製備流程感興趣可以查詢相關公司或者研究機構的信息。


CIGS薄膜太陽能電池的大致生產流程基本就是前兩個答案所說的。我說下我們具體的生產流程和設備:

1 真空鍍膜(Vacuum coater): 採用濺射法(Sputter)將Mo噴射在基底上;然後是CIG先驅膜(precursor);

2 硒化反應器 (selenization reactor): 在高溫真空環境下使Se蒸汽與precursor反應生成CIGS吸光層;

3 化學沉積(CBD), 通過CBD方法沉積CdS緩衝膜;

4 透明氧化膜(TCO), 設備基本跟1中的真空鍍膜設備一樣,採用真空濺射法進行ZnO:Al的鍍膜;

以上我們稱之為前道(Front end),至此電池結構已經基本完成,但做成成品還需要後道(back end)的進一步加工, 大體流程如下:

1 切割(slitter),將電池卷切成所需要的寬度;

2 導線印刷(grid);

3 層壓(lamination):將保護膜與電池通過層壓機貼合;

4 安裝正負極導線的connector;

之後就是根據產品需要來安裝外框之類的了。當然之後還有一系列測試設備和步驟來測試電池的效率,開環電壓,壽命,等等。


大概切2張圖吧。。。薄膜太陽能電池。。。這個種類太多了。。。我猜你說的是這種。。其實就是2邊用捲筒,中間把電極,transparent layer,P/Njunction材料一層一層地噴上去就可以了

還有不知道這種算不算你所說的薄膜電池。。。Dye-Sensitized solar cell。。。反正做出來是挺薄的。。。


門外漢,過來攙和提問的。

還有高效賊貴的GaAs電池呢?

還有CZTS等,大牛們慢慢倒出來!

現在還有鈣鈦礦的。。。


這個圖有相關論文操作嗎


哈哈哈,第一份工作就是在生產太陽能薄膜電池的車間。可惜啊,可惜


想了解一下 薄膜太陽能電池 一般可以做到多厚 比如GaAs薄膜電池組件 求推薦幾篇文章!謝謝大神


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