寬幅卷對卷鍍膜技術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）

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，即使數百次卷曲，電池性能也不會發生變化。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，居民房屋屋頂等不平整表面，市場前景光明。從制備工藝上看，由于此結構電池采用卷對卷工藝制造，便于大面積連續生產，降低成本的潛力較大，具有較強的市場競爭力。

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

二 寬幅高集成卷對卷制造技術

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

迅力光能新一代的卷對卷生產線與目前市場上同類柔性薄膜電池設備相比具有很多優勢：

高度集成：通過專有技術，進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備中，實現生產效率最大化。

寬幅： 91.4cm寬，柔性不銹鋼基板寬度是其他同類型生產線的2.6倍。

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

三 制造工藝流程

1 前端工藝

前端生產是在一臺高度集成、寬幅的“卷對卷”柔性薄膜電池生產線上完成的。該生產線集成了不銹鋼基板清洗、背反射層濺射、多層半導體(三結)PECVD沉積、透明導電膜(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疊層電池鍍膜沉積可在連續作業、在線檢測狀態中一次性完成。

2 后端工藝

由前端生產提供的準電池片檢測合格、清洗后經電化學鈍化設備進行處理，經檢測合格的潔凈電池片轉入電池片封裝作業工序。后端生產工藝路線如圖4所示。迅力光能獨立研發完成了后端電池和組件制造工藝和設備。

圖2 產品形態展示

圖3 產品形態及后端工藝流程圖

四 產品性能指標

迅力光能25MW卷對卷薄膜電池生產線在0.127mm厚的不銹鋼基底上生產的a-Si/a-SiGe多結太陽電池實現了初始轉換效率大于10%，如圖4所示。所生產的柔性光伏組件產品在2010年已經取得美國ETL(UL1703)認證，以及歐洲TUV(IEC61646/EN61730)和CE認證。XR-36組件初始功率高達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品

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