寬幅卷對卷鍍膜技術(shù)制造薄膜硅太陽電池

■ 鄧勛明 曹新民 杜文會 胡志華 徐立微

（1. 迅力光能(昆山)有限公司；2. 美國迅力光能公司；3. 美國Toledo 大學(xué)）

一 引言

薄膜太陽電池按襯底可分為硬襯底和柔性襯底兩大類。所謂柔性襯底太陽電池是指在柔性材料(如不銹鋼、聚酯膜)上制作的電池，與平板式晶體硅、玻璃襯底的非晶硅等硬襯底電池相比，其特點是重量輕、可折疊、不易破碎。以不銹鋼襯底為例，不銹鋼的厚度僅為0.127mm，且具有極好的柔韌性，可以任意卷曲、粘貼，即使數(shù)百次卷曲，電池性能也不會發(fā)生變化。由于柔性薄膜電池具有可彎曲性，可以安置在流線型汽車的頂部，帆船、賽艇、摩托艇的船艙，居民房屋屋頂?shù)炔黄秸砻妫袌銮熬肮饷?。從制備工藝上看，由于此結(jié)構(gòu)電池采用卷對卷工藝制造，便于大面積連續(xù)生產(chǎn)，降低成本的潛力較大，具有較強(qiáng)的市場競爭力。

美國迅力光能公司于2008～2010年自主創(chuàng)新設(shè)計、成功開發(fā)建成全套寬幅(91.4cm)不銹鋼基底卷對卷薄膜硅電池商業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備和技術(shù)。迅力光能(昆山)有限公司將對該先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行引進(jìn)，并消化吸收和提高。

二 寬幅高集成卷對卷制造技術(shù)

迅力光能公司研發(fā)建成25 MW鍺硅薄膜PECVD沉積與ITO薄膜濺射沉積卷對卷電池商業(yè)化生產(chǎn)線(見圖1)。該公司自主開發(fā)的寬幅 (91.4cm)不銹鋼基底卷對卷薄膜硅電池生產(chǎn)技術(shù)是目前世界上最大幅寬、并成功實現(xiàn)商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的薄膜光伏技術(shù)。同時迅力光能公司獨有的工藝技術(shù)和核心工程技術(shù)，使其成為首家在世界上成功實現(xiàn)2臺高度集成的卷對卷設(shè)備(不銹鋼箔基底清洗與背反射層濺射沉積設(shè)備集成，鍺硅薄膜PECVD沉積與ITO薄膜濺射沉積設(shè)備集成)就達(dá)到過去薄膜硅電池生產(chǎn)4道工序所需的4臺卷對卷設(shè)備的生產(chǎn)功能。由此大大提高了生產(chǎn)的成品率和效率、質(zhì)量的穩(wěn)定性、設(shè)備的可靠性和自動化程度，大大降低了設(shè)備造價和生產(chǎn)成本。

迅力光能新一代的卷對卷生產(chǎn)線與目前市場上同類柔性薄膜電池設(shè)備相比具有很多優(yōu)勢：

高度集成：通過專有技術(shù)，進(jìn)一步將等離子體清洗、背反射層濺射、PECVD鍍膜和ITO濺射等四步工藝完全集成在一條卷對卷真空鍍膜設(shè)備中，實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化。

寬幅： 91.4cm寬，柔性不銹鋼基板寬度是其他同類型生產(chǎn)線的2.6倍。

在線診斷檢測：能夠在線實時監(jiān)測電池性能，縮短了質(zhì)量控制過程，提高設(shè)備運行效率，降低了運營成本。

三 制造工藝流程

1 前端工藝

前端生產(chǎn)是在一臺高度集成、寬幅的“卷對卷”柔性薄膜電池生產(chǎn)線上完成的。該生產(chǎn)線集成了不銹鋼基板清洗、背反射層濺射、多層半導(dǎo)體(三結(jié))PECVD沉積、透明導(dǎo)電膜(ITO)濺射等工藝，一卷長2400 m、寬0.91 m的超薄不銹鋼基板上三結(jié)疊層電池鍍膜沉積可在連續(xù)作業(yè)、在線檢測狀態(tài)中一次性完成。

2 后端工藝

由前端生產(chǎn)提供的準(zhǔn)電池片檢測合格、清洗后經(jīng)電化學(xué)鈍化設(shè)備進(jìn)行處理，經(jīng)檢測合格的潔凈電池片轉(zhuǎn)入電池片封裝作業(yè)工序。后端生產(chǎn)工藝路線如圖4所示。迅力光能獨立研發(fā)完成了后端電池和組件制造工藝和設(shè)備。

圖2 產(chǎn)品形態(tài)展示

圖3 產(chǎn)品形態(tài)及后端工藝流程圖

四 產(chǎn)品性能指標(biāo)

迅力光能25MW卷對卷薄膜電池生產(chǎn)線在0.127mm厚的不銹鋼基底上生產(chǎn)的a-Si/a-SiGe多結(jié)太陽電池實現(xiàn)了初始轉(zhuǎn)換效率大于10%，如圖4所示。所生產(chǎn)的柔性光伏組件產(chǎn)品在2010年已經(jīng)取得美國ETL(UL1703)認(rèn)證，以及歐洲TUV(IEC61646/EN61730)和CE認(rèn)證。XR-36組件初始功率高達(dá)360W，如圖5所示。

圖4 疊層太陽電池量子效率

圖5 大功率柔性光伏組件產(chǎn)品

[1] Deng X, Schiff E. Amorphous related solar cells in: Handbook of Photovoltaic Engineering[M]. New York: John Wiley & Sons, Ltd.2003.