光伏電池生產工藝流程及原理

光伏電池是利用光生伏特效應（Photovoltaic Effect，簡稱光伏效應）將光能轉換為電能的器件。它與干電池、蓄電池和燃料電池等類型的電池不同，不能將欲轉換的能量事先存儲起來，而只能將接受的光能馬上轉換為電能。所謂的光生伏特效應就是太陽光照射在半導體材料上面，將電子從共價鍵中激發出來形成電子-空穴對，并在pn結的電場作用下分離，其中空穴移向p區，而電子移向n區，從而在輸出端口上呈現電壓并可通過外部負載產生電流。

光伏電池生產工藝流程

電池片生產工藝主要可以包括6個步驟。

（1）清洗制絨

清洗制絨作為太陽電池生產中的第一道工序，其主要作用有兩個：

1.1祛除硅片表面的雜質損傷層：去除吸附在硅片表面的各類污染物，去除硅片表面的切割損壞層。

1.2形成陷光絨面結構：利用陷光原理降低電池表面反射率，絨面凹凸不平可以增加二次反射，改變光程及入射方式，增加光的吸收，提高短路電流，進而提升電池轉換效率。單晶硅電池用堿制絨，絨面為規則類金字塔結構。

（2）擴散

擴散的主要目的是形成PN結，該環節是電池片制造的心臟，擴散工藝的好壞也直接影響電池片效率的多少。P型硅片需要進行磷擴散，N型硅片需要進行硼擴散。

（3）刻蝕

在擴散工序中，硅片側邊和背面邊緣沒有遮擋，也會擴散上磷，PN結正面所收集的光生電子會沿邊緣擴散有磷的區域流到PN結背面，從而造成短路，使電池片失效。

刻蝕工序即去除PSG（磷硅玻璃），將硅片邊緣帶有磷的部分去除，避免PN結短路且造成并聯電阻降低。

（4）鍍膜

鍍膜是在硅片表面沉積一層氮化硅減反射膜，其主要作用有兩個：

1.1減反射作用，提高電池片對陽光的吸收，提高光生電流。

1.2鈍化作用，氫原子摻雜在氮化硅中附加了氫的鈍化作用，提升開路電壓。

光伏電池片中常見的鍍膜技術包括PECVD、LPCVD等。

（5）絲網印刷

絲網印刷，主要作用是為了制備太陽能電池接觸電極，制作工藝步驟：用銀漿印刷背電極→烘干→用鋁漿印刷背場→烘干→用銀漿印刷正面柵極→烘干。

（6）燒結

燒結即把印刷到電池片表面的電極在高溫下燒結，使電極和硅片本身形成歐姆接觸，提高電池片開路電壓和填充因子，使電極接觸有電阻特性以達到高轉換效率。

光伏電池的工作原理是什么

光伏電池的工作原理主要基于光生伏特效應（Photovoltaic Effect）。以下是其詳細的工作原理：

首先，當太陽光照射到光伏電池表面的硅材料上時，硅材料會吸收光子的能量。這些光子與光伏電池中的材料相互作用，使得硅原子中的電子獲得足夠的能量從共價鍵中激發出來，形成自由電子。這些自由電子在光伏電池內部移動，同時與硅材料中的空穴結合，形成電子-空穴對。

接著，在光伏電池的PN結電場作用下，電子-空穴對發生分離。具體來說，由于PN結的電場作用，電子被推向N型區，而空穴則被推向P型區。這樣，在電池的不同區域就形成了電荷的堆積，形成了正極和負極。

最后，當光伏電池的兩端連接上負載時，由于正負極之間的電勢差，就會形成電流，從而驅動負載工作。這個電流的大小取決于光伏電池接收到的光照強度、電池的面積以及電池的效率等因素。

硅太陽能電池工作原理與結構

太陽能電池發電的原理主要是半導體的光電效應，一般的半導體主要結構如下：

圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。

當硅晶體中摻入其他的雜質，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在著一個空穴，它的形成可以參照下圖：

圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產生入圖所示的藍色的空穴，這個空穴因為沒有電子而變得很不穩定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。

值得注意的是，光伏電池產生的電流是直流電（DC），而我們日常使用的電器通常需要交流電（AC）。因此，在實際應用中，通常需要一個逆變器來將光伏電池產生的直流電轉換為符合電網要求的交流電。

目前的光伏電池主要是硅光伏電池，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅電池，其中單晶硅光伏電池的生產工藝技術最為成熟，已進入大規模生產階段。此外，光伏電池的性能參數如開路電壓、短路電流、最大輸出功率和填充因子等，都是評估其性能的重要指標。

在實際應用中，光伏電池通常與儲能技術相結合，形成光伏儲能系統。該系統能夠存儲光伏電池產生的電能，并在需要時釋放，以滿足不同應用場景的需求。光伏儲能系統可以應用于家庭、工業、農業和城市等多個領域，為各種用電設備提供可靠的電力支持。

審核編輯：黃飛