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降低硅太阳能电池成本的方法之一是尽量减少高质量硅材料的使用量，如薄膜太阳能电池。不过这种太阳能电池的效率只达到了约11-12%。研究人员们正在寻求提升其效率的方法。**近取得突破的技术有通过干法绒面优化上表面的结构和在外延层/衬底界面处插入一个中间多孔硅反射镜。采用这两种方式可将太阳能电池的效率提升到约14%。

两种提升效率的技术

与基于体硅的太阳能电池相比，外延薄膜太阳能电池比较便宜。但现在外延薄膜太阳能电池的主要缺点是它们的效率相对较低。已有两种技术表明能提高薄膜太阳能电池的效率。一是利用卤素原子等离子加工，优化上表面结构，另一种技术是在外延层/衬底界面处引入中间反射镜。优化的上表面结构兼有满足均匀光散射(朗伯折射，Lambertian refraction)的要求和通过微量减除硅来降低反射(因为外延硅层已相当薄)两个优点。引入中间反射镜(多重布拉格反射镜)将低能光子的路径长度至少延长了7倍，**终大大提高了太阳能电池的效率。

低成本太阳能电池

基于单晶或多晶体硅基底的硅太阳能电池是光伏市场的主体。但若全部用高纯硅制作，生产这种太阳能电池非常耗能，并且比较昂贵。为进一步 推动光伏产业的发展，应通过降低材料成本来大力减少太阳能电池的生产成本。

外延薄膜硅太阳能电池具有成为体硅太阳能电池的低成本替代方案的潜力。与当前的体硅太阳能电池(200μm)相比，这种丝网印刷太阳能电池采用的衬底较便宜和有源硅层较薄(20μm)。这种低成本衬底包括高掺杂的晶体硅晶圆(用冶金级硅或废料加工的纯净硅)。用化学气相沉积法(CVD)在这种衬底上沉积一层外延有源硅薄层。

产业竞争力

外延薄膜硅太阳能电池的生产工艺与传统的体硅太阳能电池非常相似。因此，与其它薄膜技术相比，在现有的生产线中实现外延薄膜硅太阳能生产相对容易。不过，外延薄膜硅太阳能电池产业竞争力的主要不足之处在于，比起传统的体硅太阳能电池，薄膜硅太阳能电池的效率较低：这些电池的开路电压和填充因数可以达到与体硅太阳能电池相近的水平，但由于存在光学活性薄层(与体硅厚度200μm相比，薄膜硅的活性层厚度仅20μm)，光从外延层传输到衬底时，衬底质量较差引起光损失，短路电流损失，**多可高达7mA/cm2。

挑战在于如何在效率和成本之间获得完**平衡，还须考虑大规模工业生产。本文介绍两种可延长光学路径长度并因此提高外延薄膜硅太阳能电池效率的技术：等离子绒面和在低成本硅衬底与活性层的界面处插入多孔硅反射镜。结果表明，这些措施可将外延薄膜硅太阳能电池的效率提高至14%左右。

上表面等离子绒面

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通过处理太阳能电池活性层的上表面，表面光散射发生变化，从而影响太阳能电池的性能。目的是形成**的上表面，100%漫反射(朗伯折射，表现出全散射)。此时光子平均以60°的角度穿过活性层，使得传播路径长度增大两倍。也就是说，仅20μm厚的活性层的光学表现为40μm厚。

据报道，苹果与三星这两家公司正评估在未来产品导入太阳能电池的可能性，特别是一种名为有机太阳能的技术，这种技术只需要少量太阳光便可以转换成电力，与一般装设于屋顶的大型太阳能面板不同。

三星**早于2009年便开始在少数产品中导入太阳能电池技术，像是当时的"Blue Earth"及"Crest Solar"手机就在背面安装了太阳能电池，让使用者可以使用太阳能充电。

在今年推出的Android平台手机Replenish也提供太阳能电池背壳的选购配件，另外三星还计划在下个月推出搭载太阳能电池的10寸上网本NC215S。

相较于三星的提早布局，苹果一直到**近才传出将采用太阳能电池的消息，不过从2006年开始，苹果便陆续在太阳能技术部分申请许多专利，以下是苹果近年来所获得的专利申请：

2006年苹果申请一名为"移动移动上的太阳能电池"专利，可将太阳能电池安装在屏幕下方或是背面。

2008年苹果申请另一项电源管理电路及太阳能电池技术专利，可让设备在使用太阳能电池时维持稳定的电压。

另外一项在2008年申请的专利是结合屏幕的太阳能电池技术，通过较大尺寸的触控式屏幕也可让太阳能电池拥有较大的接收面积。

2009年苹果申请一项可让太阳能电池在不同设备(如电话、平板电脑或电脑)上使用的专利。

报道称太阳能电池技术仍需要时间发展，而且成本有可能过高。报道中还指出苹果与三星目前已锁定数家中国**太阳能电池公司以提供此类技术，除此之外还包括提供塑胶太阳能电池的Konarka公司。

常见的太阳能电池分为两种：

1.一种是太阳能晶体硅电池，用多晶硅制成，偶尔也会用单晶硅

2.一种是而太阳能薄膜电池

在应用**为广泛的多晶硅太阳能产品生产流程中，原材料先熔化，然后通过晶化工艺形成硅锭。对硅锭进行切割和成形处理，然后通过高精度切片技术制成硅片。再通过一种包括蚀刻、掺杂、涂层和敷设电触点等步骤的多步生产流程将硅片制成电池。在此基础上，将太阳能电池相互连接并封装起来，由此制成太阳能组件，再与其他系统组件一起发给系统集成商，安装在太阳能系统中。

1.太阳能晶体硅电池

了解一下太阳能系统的主要制造工艺,硅-硅锭-硅片-电池-太阳能组件-太阳能系统，其中硅锭和硅片这两道工序是两个会产生硅废料的环节，由于纯硅材料非常昂贵，所以如果能将这些原本要丢弃的废料清理干净，实现可回收，提高硅原料的利用率，大大节省材料成本。维尔贝莱特(集团)的压力式喷砂系统是这种可回收硅原料清理的理想方案。

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2.太阳能薄膜电池

压力式喷砂系统同样可应用于薄膜太阳能电池组件的制造

维尔贝莱特(集团)为太阳能制造领域提供的表面清理解决方案

应用一–硅锭的喷砂清理

在硅锭制成过程中产生硅废料的清洁处理。硅片是构成太阳能组件的基础，它是由硅锭进行切割和成形处理后，通过高精度切片技术制成的，过程中产生的破损硅片也要进行回收处理。

对于硅废料的回收清理，主要是清洁表面的污物、杂质、碎屑。维尔贝莱特(集团)的压力式喷砂系统是该种清理应用的**方案。由于喷砂过程时，**的材料磨损会达1mm,所以会产生大量的粉尘，这对喷砂设备的高耐磨性提出了特殊要求。

更甚的是，维尔贝莱特(集团)的压力式喷砂清理利用摄影追踪技术，搜寻对准夹杂物，进行有的放矢的喷砂。

全自动的清理室由2个喷砂系统、摄像系统、零件上/下料系统、转台系统和废料输送带组成

应用二–切割工具的喷砂清理

对将硅锭切割成硅片的钢丝锯等工具上残留物进行清理。残留层厚度很薄，但面积却很大。所以喷砂设备也需要有特殊的高耐磨性。维尔贝莱特(集团)的通过式压力喷砂系统是清理锯切工具表面残留物的**选择。

应用三-涂敷工具的喷砂清理

喷砂清理太阳能薄膜制造过程中使用的涂敷工具和支架，这些工具和支架是用于对导电玻璃基底进行光伏涂层的涂覆。

维尔贝莱特(集团)提供专门用于清洁上述涂敷工具和支架的喷砂系统，该系统包括喷嘴机械手的大型喷砂房，其丸料回收系统配有高效的磁选分离单元和丸料筛分器。

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应用四-光伏产业

光伏产业中，对原材料硅锭的加工处理工艺是很复杂的，兼顾硅的高纯度和利用率是关键。为了对制造中产生的可回收硅材料进行清洁后，循环利用，维尔贝莱特(集团)提供了一套特殊的清理系统，用于对杂质进行搜寻、和有的放矢的喷砂处理。之后，被清理过的硅材料可重新熔化，成为开重复是使用的高纯度硅。人工清理方法繁琐、污染大且成本高。维尔贝莱特(集团)的压力式喷砂系统具有自动化和高耐磨特性。由于直接喷打硅材料，所以对喷砂设备的磨损破坏力相当惊人，因为对设备耐磨性的要求极高。太阳能电池产业要求非常高纯度的硅，除了维尔贝莱特(集团)掌握了能确保可回收硅料高纯度清理要求的**技术，目前尚未有其他厂家能达到该纯度标准。利用维尔贝莱特(集团)高自动化的压缩空气式喷砂系统，让全球的太阳能电池制造商们能**程度利用昂贵的硅原料，保证可回收材料的高纯度，从而大大节省生产和原料成本。

应用五-用于硅片清洁处理的VAQUA湿式喷砂机

在制造加工前，所有的原材料表面必须**行**且正确地清洁处理，然后放入高温熔炉中熔化，通过晶化工艺形成硅锭，再对硅锭进行切割和成形处理，制成硅片。

清洁方法有机械喷砂和化学酸洗。但化学方式，清洁剂的成本高，更重要的是处理后的废水含有大量有害物质，危害环境和健康，很多厂商无法解决化学清理带来的排放问题。

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传统的干喷方法，即使具备高性能除尘单元，但仍无法避免硅灰尘污染工作环境，粉尘残留于处理硅的表面，还会降低硅纯度。为了克服这些问题，维尔贝莱特(集团)推出的VAQUA湿式喷砂系统。该系统由一个深1200mmx宽1320mmx高76mm的喷砂柜组成，内置一个直径为1067mm的重型转台，可实现连续清理工作。具有高效的清洁能力，更干净的表面，不产生粉尘，丸料耗用低，对设备磨损小。

湿式喷砂清理硅片的优势：

由于硅原料成本昂贵，所以在硅锭制造中，能**程度地循环利用那些原本要丢弃的硅料，并确保可回收硅材料的纯度是关键，可大大节省原料成本。利用维尔贝莱特(集团)的湿式喷砂系统，在**化硅利用率的同时，能保障**硅锭和硅片，使客户在单位硅中获取更高利润。

对于晶体硅太阳电池来说，烧结是**后一个工艺。烧结本身并不能提升效率，只是将电池应该达到的效率发挥出来，**终电池效率如何，要在在烧结工艺全部完成时才能体现出来。

下面本人将结合实际经验发表个人对烧结的看法。

烧结曲线大家谈论较多的是陡坡式和平台式，陡坡式曲线上升缓慢，平台式在高温区会突然上升，使用哪种温度曲线，可能要结合不同的烧结炉和不同的工艺，工艺的前后匹配很重要。

烧结曲线需要借助烧结炉来完成。平台式曲线温度突然上升部分对**升温和稳定性的要求较高，所以浅结高方阻结构跟平台式曲线相对比较匹配。在烧结炉硬件性能达不到标准要求的情况下，大家普遍选择的是陡坡式烧结曲线。一般来说，这种曲线在高温区稳定性好，对工艺的兼容性也很好。

二、烧结温度的调节方法

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目前的太阳电池使用的是正背共烧工艺，正面的烧结显得更加重要，因为银硅的欧姆接触相对较难，其接触电阻占串联电阻份额较大，因此铝浆、背银的设计应该去匹配正银的烧结条件。

1、温度调节的时机选择

正常情况下，为了不轻易打破烧结炉的热量交换，烧结温度不应做太大的调整。当电池的电性能和外观出现异常，这个时候才需要我们来调节烧结温度。

如果遇到重要的工艺调整，例如扩散方阻变化(比如高方阻)，正面图形设计更改，浆料升级和更换，突然的工艺异常，电池外观异常等这些情况，这个时候可以对烧结温度做一些调整。调整时首先要做的就是对测试结果的观测和分析，先参考电性能，观察FF和串联电阻的变化，再观察并联电阻和反向电流是否异常。**后去参考外观，比如出现弓片，鼓包等外观异常。

2、烧结温度调节对温区的选择

生产用烧结炉有9个区，基本的设计分为前后两部分。前半部分的三个区为烘干区，主要完成浆料中有机物的烘干和燃烧;后半部分的6个区，主要完成背场和正面的烧结。

背场的烧结主要是铝浆到铝金属的转变和硅铝合金的形成，也可以说是硅铝欧姆接触的形成。正面的烧结是银浆到银和玻璃料混合固体的形成。烧结的关键是银硅的欧姆接触，因为银的功函数较高，和铝相比，较难以和硅形成欧姆接触。

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