太阳能电池片

　　太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类，其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片;单晶硅的效率较多晶硅也有区别。太阳电池片采用只需一次烧结的共烧工艺，同时形成上下电极的欧姆接触。银浆、银铝浆、铝浆印刷过的硅片，经过烘干使有机溶剂完全挥发，膜层收缩成为固状物紧密粘附在硅片上，这时可视为金属电极材料层和硅片接触在一起。

　　太阳能电池片注意事项

　　当电极金属材料和半导体单晶硅加热达到共晶温度时，单晶硅原子以一定的比例溶入到熔融的合金电极材料中。单晶硅原子溶入到电极金属中的整个过程是相当快的，一般只需几秒钟时间。溶入的单晶硅原子数目取决于合金温度和电极材料的体积，烧结合金温度越高，电极金属材料体积越大，则溶入的硅原子数目也越多，这时的状态被称为晶体电极金属的合金系统。

　　如果此时温度降低，系统开始冷却形成再结晶层，这时原先溶入到电极金属材料中的硅原子重新以固态形式结晶出来，也就是在金属和晶体接触界面上生长出一层外延层。如果外延层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型相同的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成欧姆接触;如果在结晶层内含有足够量的与原先晶体材料导电类型异型的杂质成份，这就获得了用合金法工艺形成P.N结。

　　太阳能电池片设计

　　一般网带式烧结炉采用电热丝作为加热元件，主要通过热传导对工件进行加热，无法实现急速升温。只有辐射或微波能够迅速加热物体，而辐射加热具有使用经济、安全可靠、更换方便等优点。所以太阳电池片烧结炉基本都采用红外石英灯管作为主要加热元件。它的设计需注意以下三个问题：

　　1、加热管的结构形式

　　为实现烧结段的温度尖峰，需在很短的炉膛空间内布置足够的加热功率。有短波孪管和短波单管两种结构可以选择，其线性功率密度均达到60kW/m2。虽然短波孪管拥有更高的单根功率(相当于两根单管并联)，但由于其制造工艺复杂，对石英玻璃管的质量要求更高，制造成本约是单管的2.5倍。因此，在实际使用中，大多采用单管。

　　2、红外辐射吸收光谱

　　当红外辐射能量被工件吸收时，该物质所特有的吸收光谱需与发射光谱相匹配，才能在最短时间内最大效率地吸收辐射能。因此，在烧结的不同阶段，所选用的红外石英灯管也是不同的。在烘干段，要让有机溶剂和水分迅速挥发，采用中波管辅助热风加热是正确的;在预烧段，要让基片获得充分均匀的预热，中波管良好的红外辐射、均衡的吸收及穿透能力，正好符合要求;在烧结段，必须在极短时间内使基片达到共晶温度，只有短波管能做到这一点。

　　3、加热管的固定方式

　　烧结段的温度峰值在850℃左右，此时灯管的表面温度将达到1100℃，接近石英管的使用极限，稍微过热产生气孔就会立刻烧毁灯管。而在灯管的引出导线部位，由于焊接导线的金属片和石英玻璃密封在一起，二者热膨胀系数不一致，如果此处温度过高就会产生应力裂纹，造成灯管漏气。因此灯管在炉膛中的安装固定方式十分重要。

　　太阳能电池片回收

　　太阳能电池片的寿命周期一般为25年，当转化效率降低到一定程度时,太阳能电池片失效成为不合格太阳能电池片，需要报废更新合格的太阳能电池片，一般情况下，太阳能被视为一种废物产生量最小的能源，在组件的使用过程中不会产生对环境有害的废物，但太阳能电池片报废后产生的固体废弃物也不能够忽视。

　　从2020年之后,我国的太阳能电池的固体废弃物会出现大幅度增长,累计废弃量也逐渐增加，太阳能电池的处理处置和回收利用将会成为一个重要的环保课题。

　　同时，在太阳能电池片的生产过程中由于各种各样的原因会产生大量的不合格太阳能电池片，目前，对于使用过后失效的不合格太阳能电池片以及生产过程中产生的不合格太阳能电池片大都是采用集中销毁的方式，太阳能电池片主要含有的材料为硅、银、铝等，硅、银、铝都是太阳能电池片生产过程中所需要的原料，如果直接将不合格太阳能电池片直接销毁，不但会造成原材料的巨大浪费，同时，销毁后的电池片残渣还会对环境产生污染，不环保。

　　现有的废太阳能电池片处理方式都是采用硝酸和氢氟酸混酸直接浸泡电池碎片，得到干净的硅料，这种方式虽然简单易操作，但是，在处理过程中容易产生二氧化氮和一氧化氮有害气体，而且浸泡后的溶液中含有大量的银离子，排出后容易造成造成的水污染，同时也会造成资源的浪费，不够节能环保。

　　太阳能电池片隐裂及识别方法

　　隐裂是电池片的缺陷。

　　由于晶体结构的自身特性，晶硅电池片十分容易发生破裂。晶体硅组件生产的工艺流程长，许多环节都可能造成电池片隐裂(据西安交大杨宏老师的资料，仅电池生产阶段就有约200种原因)。隐裂产生的本质原因，可归纳为在硅片上产生了机械应力或热应力。

　　近几年，晶硅组件厂家为了降低成本，晶硅电池片一直向越来越薄的方向发展，从而降低了电池片防止机械破坏的能力。

　　2011年，德国ISFH公布了他们的研究结果：根据电池片隐裂的形状，可分为5类：树状裂纹、综合型裂纹、斜裂纹、平行于主栅线、垂直于栅线和贯穿整个电池片的裂纹。

　　2、“隐裂”对组件性能的影响

　　不同的隐裂，对电池片功能造成的影响是不一样的。根据研究结果，50%的失效片来自于平行于主栅线的隐裂。45°倾斜裂纹的效率损失是平行于主栅线损失的1/4。

　　垂直于主栅线的裂纹几乎不影响细栅线，因此造成电池片失效的面积几乎为零。

　　相比于晶硅电池表面的栅线，薄膜电池表面整体覆盖了一层透明导电膜，所以这也是薄膜组件无隐裂的一个原因。

　　有研究结果显示，组件中某单个电池片的失效面积在8%以内时，对组件的功率影响不大，组件中2/3的斜条纹对组件的功率稳定没有影响。因此，当组件中的电池片出现隐裂后，可能会产生效率损失，但不必谈隐裂“色变”。

　　3、检测“隐裂”的手段

　　EL(Electroluminescence，电致发光)是简单有效的检测隐裂的方法。其检测原理如下。

　　电池片的核心部分是半导体PN结，在没有其它激励(例如光照、电压、温度)的条件下，其内部处于一个动态平衡状态，电子和空穴的数量相对保持稳定。

　　如果施加电压，半导体中的内部电场将被削弱，N区的电子将会被推向P区，与P区的空穴复合(也可理解为P区的空穴被推向N区，与N区的电子复合)，复合之后以光的形式辅射出去，即电致发光。

　　当被施加正向偏压之后，晶体硅电池就会发光，波长1100nm左右，属于红外波段，肉眼观测不到。因此，在进行EL测试时，需利用CCD相机辅助捕捉这些光子，然后通过计算机处理后以图像的形式显示出来。

　　给晶硅组件施加电压后，所激发出的电子和空穴复合的数量越多，其发射出的光子也就越多，所测得的EL图像也就越亮;如果有的区域EL图像比较暗，说明该处产生的电子和空穴数量较少，代表该处存在缺陷(复合中心);如果有的区域完全是暗的，代表该处没有发生电子和空穴的复合，也或者是所发光被其它障碍所遮挡，无法检测到信号。