宽幅卷对卷镀膜技术制造薄膜硅太阳电池

2013-09-13邓勋明曹新民杜文会胡志华徐立微

太阳能 2013年5期

■ 邓勋明曹新民杜文会胡志华徐立微

（1. 迅力光能(昆山)有限公司；2. 美国迅力光能公司；3. 美国Toledo 大学）

一引言

薄膜太阳电池按衬底可分为硬衬底和柔性衬底两大类。所谓柔性衬底太阳电池是指在柔性材料(如不锈钢、聚酯膜)上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相比，其特点是重量轻、可折叠、不易破碎。以不锈钢衬底为例，不锈钢的厚度仅为0.127mm，且具有极好的柔韧性，可以任意卷曲、粘贴，即使数百次卷曲，电池性能也不会发生变化。由于柔性薄膜电池具有可弯曲性，可以安置在流线型汽车的顶部，帆船、赛艇、摩托艇的船舱，居民房屋屋顶等不平整表面，市场前景光明。从制备工艺上看，由于此结构电池采用卷对卷工艺制造，便于大面积连续生产，降低成本的潜力较大，具有较强的市场竞争力。

美国迅力光能公司于2008～2010年自主创新设计、成功开发建成全套宽幅(91.4cm)不锈钢基底卷对卷薄膜硅电池商业化生产的设备和技术。迅力光能(昆山)有限公司将对该先进技术和设备进行引进，并消化吸收和提高。

二宽幅高集成卷对卷制造技术

迅力光能公司研发建成25 MW锗硅薄膜PECVD沉积与ITO薄膜溅射沉积卷对卷电池商业化生产线(见图1)。该公司自主开发的宽幅 (91.4cm)不锈钢基底卷对卷薄膜硅电池生产技术是目前世界上最大幅宽、并成功实现商业化、产业化的薄膜光伏技术。同时迅力光能公司独有的工艺技术和核心工程技术，使其成为首家在世界上成功实现2台高度集成的卷对卷设备(不锈钢箔基底清洗与背反射层溅射沉积设备集成，锗硅薄膜PECVD沉积与ITO薄膜溅射沉积设备集成)就达到过去薄膜硅电池生产4道工序所需的4台卷对卷设备的生产功能。由此大大提高了生产的成品率和效率、质量的稳定性、设备的可靠性和自动化程度，大大降低了设备造价和生产成本。

迅力光能新一代的卷对卷生产线与目前市场上同类柔性薄膜电池设备相比具有很多优势：

高度集成：通过专有技术，进一步将等离子体清洗、背反射层溅射、PECVD镀膜和ITO溅射等四步工艺完全集成在一条卷对卷真空镀膜设备中，实现生产效率最大化。

宽幅： 91.4cm宽，柔性不锈钢基板宽度是其他同类型生产线的2.6倍。

在线诊断检测：能够在线实时监测电池性能，缩短了质量控制过程，提高设备运行效率，降低了运营成本。

三制造工艺流程

1 前端工艺

前端生产是在一台高度集成、宽幅的“卷对卷”柔性薄膜电池生产线上完成的。该生产线集成了不锈钢基板清洗、背反射层溅射、多层半导体(三结)PECVD沉积、透明导电膜(ITO)溅射等工艺，一卷长2400 m、宽0.91 m的超薄不锈钢基板上三结叠层电池镀膜沉积可在连续作业、在线检测状态中一次性完成。

2 后端工艺

由前端生产提供的准电池片检测合格、清洗后经电化学钝化设备进行处理，经检测合格的洁净电池片转入电池片封装作业工序。后端生产工艺路线如图4所示。迅力光能独立研发完成了后端电池和组件制造工艺和设备。

图2 产品形态展示

图3 产品形态及后端工艺流程图

四产品性能指标

迅力光能25MW卷对卷薄膜电池生产线在0.127mm厚的不锈钢基底上生产的a-Si/a-SiGe多结太阳电池实现了初始转换效率大于10%，如图4所示。所生产的柔性光伏组件产品在2010年已经取得美国ETL(UL1703)认证，以及欧洲TUV(IEC61646/EN61730)和CE认证。XR-36组件初始功率高达360W，如图5所示。