九洲太阳能电池 万级无尘车间，实验室

热烈祝九洲太阳能电池无尘车间，实验室正式投产使用！

日前，由广东嘉瑞环境科技有限公司负责的广东九洲太阳能科技有限公司万级（10000级）无尘车间和实验室正式建设完工，正式交付投产使用。广东九洲太阳能科技有限公司主要从事生产、研发和销售太阳能电池及相关产品的企业。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光伏效应工作的晶硅太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的薄膜电池实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。

2024年2月29日，国家统计局发布《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》，2023年太阳能电池（光伏电池）产量5.4亿千瓦，增长54.0% 。

截至2024年1月，中国太阳能电池全球专利申请量为12.64万件，全球排名第一。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

光—热—电转换

光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

光—电直接转换

太阳能电池发电是根据特定材料的光电性质制成的。黑体(如太阳)辐射出不同波长(对应于不同频率)的电磁波， 如红外线、紫外线、可见光等等。当这些射线照射在不同导体或半导体上，光子与导体或半导体中的自由电子作用产生电流。射线的波长越短，频率越高，所具有的能量就越高，例如紫外线所具有的能量要远远高于红外线。但是并非所有波长的射线的能量都能转化为电能，值得注意的是光伏效应于射线的强度大小无关，只有频率达到或超越可产生光伏效应的阈值时，电流才能产生。能够使半导体产生光伏效应的光的最大波长同该半导体的禁带宽度相关，譬如晶体硅的禁带宽度在室温下约为1.155eV，因此必须波长小于1100nm的光线才可以使晶体硅产生光伏效应。 太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。按照制作材料分为硅基半导体电池、CdTe薄膜电池、CIGS薄膜电池、染料敏化薄膜电池、有机材料电池等。其中硅电池又分为单晶电池、多晶电池和无定形硅薄膜电池等。对于太阳电池来说最重要的参数是转换效率，在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25.0%，多晶硅电池效率为20.4%，CIGS薄膜电池效率达19.6%，CdTe薄膜电池效率达16.7%，非晶硅（无定形硅）薄膜电池的效率为10.1%。

太阳电池是一种可以将能量转换的光电元件，其基本构造是运用P型与N型半导体接合而成的。半导体最基本的材料是“硅”，它是不导电的，但如果在半导体中掺入不同的杂质，就可以做成P型与N型半导体，再利用P型半导体有个空穴(P型半导体少了一个带负电荷的电子，可视为多了一个正电荷)，与N型半导体多了一个自由电子的电位差来产生电流，所以当太阳光照射时，光能将硅原子中的电子激发出来，而产生电子和空穴的对流，这些电子和空穴均会受到内建电位的影响，分别被N型及P型半导体吸引，而聚集在两端。此时外部如果用电极连接起来，形成一个回路，这就是太阳电池发电的原理。

简单的说，太阳光电的发电原理，是利用太阳电池吸收0.4μm～1.1μm波长(针对硅晶)的太阳光，将光能直接转变成电能输出的一种发电方式。

由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装直/交流转换器，换成交流电，才能供电至家庭用电或工业用电。

太阳能电池的充电发展太阳能电池应用在消费性商品上，大多有充电的问题，过去一般的充电对象采用镍氢或镍镉干电池，但是镍氢干电池无法抗高温，镍镉干电池有环保污染的问题。超级电容发展快速，容量超大，面积反缩小，加上价格低廉，因此有部份太阳能产品开始改采超级电容为充电对象，因而改善了太阳能充电的许多问题：

1.1.

充电较快速；

2.2.

寿命长5倍以上；

3.3.

充电温度范围较广；

4.4.

减少太阳能电池用量(可低压充电)

太阳能电池组件构成及各部分功能——

1）钢化玻璃，其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有要求的： 1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理。

2） EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。主要粘结封装发电主体和背板。

3）电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低，光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜，但消耗及电池片成本很高；薄膜太阳能电池，消耗和电池成本很低，弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，但相对设备成本较高，光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，如计算器上的太阳能电池。

4）背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大部分组件厂家都是质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。）

5）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用。

6）接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接，线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

7）硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。

太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电环保电池的伏安特性三个基本特性。具体解释如下：

1、太阳能电池的极性

硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型;N和P，表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。

2、太阳电池的性能参数

太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。

3、太阳能电池的伏安特性

P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg，小于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。因此，在太阳能电池的设计和制造过程中，必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响

1、开路电压

开路电压UOC：即将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。

2、短路电流

短路电流ISC：就是将太阳能电池置于AM1.5光谱条件、100 mW/cm2的光源强度照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流值。

3、最大输出功率

太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im表示。

4、填充因子

太阳能电池的另一个重要参数是填充因子FF（fill factor），它是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。

FF： 是衡量太阳能电池输出特性的重要指标， 是代表太阳能电池在带最佳负载时， 能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。FF 的值始终小于1。串、并联电阻对填充因子有较大影响。串联电阻越大，短路电流下降越多，填充因子也随之减少的越多；并联电阻越小，其分电流就越大，导致开路电压就下降的越多，填充因子随之也下降的越多。

5、转换效率

太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数，它与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关 [1]。

太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光伏反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：

1、硅太阳能电池；

2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；

3、功能高分子材料制备的太阳能电池；

4、纳米晶太阳能电池等。

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。

封装

组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。

流程

1、电池检测——2、正面焊接—检验—3、背面串接—检验—4、敷设（玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设）——5、层压——6、去毛边（去边、清洗）——7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）——8、焊接接线盒——9、高压测试——10、组件测试—外观检验—11、包装入库

太阳电池的材料种类非常的多，可以有非晶硅、多晶硅、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半导体的、或三五族、二六族的元素链结的材料，简单地说，凡光照后，而产生电能的，就是太阳电池寻找的材料。

电动车太阳充电站主要是透过不同的制程和方法，测试对光的反应和吸收，做到能隙结合宽广，让短波长或长波长都可以全盘吸收的革命性突破，来降低材料的成本。

太阳电池型式上也分有，基板式或是薄膜式，基板在制程上可分拉单晶式的、或相溶后冷却结成多晶的块材，薄膜式是可和建筑物有较佳结合，如有曲度或可挠式、折叠型，材料上较常用非晶硅。另外还有一种有机或纳米材料研发，仍属于前瞻研发。因此，也就是听到不同世代的太阳电池：第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代为薄膜(Thin Film)、第三代新观念研发(New Concept)、第四代复合薄膜材料。

第一代太阳能电池发展最长久技术也最成熟。可分为，单晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)。以应用来说是以前两者单晶硅与多晶硅为大宗。

第二代薄膜太阳能电池以薄膜制程来制造电池。种类可分为碲化镉(Cadmium Telluride CdTe)、铜铟硒化物(Copper IndiumSelenide CIS)、铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide CIGS)、砷化镓(Gallium arsenide GaAs)

第三代电池与前代电池最大的不同是制程中导入有机物和纳米科技。种类有光化学太阳能电池、染料光敏化太阳能电池、高分子太阳能电池、纳米结晶太阳能电池。

第四代则是针对电池吸收光的薄膜做出多层结构。

某种电池制造技术。并非仅能制造一种类型的电池，例如在多晶硅制程，既可制造出硅晶版类型，也可以制造薄膜类型。

聚合物太阳能电池材料常见的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚对苯撑乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。

（1）聚乙烯基咔唑(PVK)

具有光电活性的聚合物中，发现最早、研究得最为充分的是PVK，它的侧基上带有大的电子共轭体系，可吸收紫外光。激发出的电子可以通过相邻咔唑环形成的电荷复合物自由迁移。通常用I2、SbCl3、三硝基芴酮(TNF)、及硝基二苯乙烯基苯衍生物合四氰醌(TCNQ)等对其进行掺杂。

（2）聚乙炔（PA）

PA是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。它的聚合方法主要有白川英树法、Namm方法、Durham方法和稀土催化体系。白川英树采用高浓度的Ziegler-Natta催化剂，即TiOBu4-A1Et3，由气相乙炔出发，直接制备出自支撑的具有金属光泽的聚乙炔膜；在取向了的液晶基质上成膜，PA膜也高度取向。Narrman方法的特点是对聚合催化剂“高温陈化”，因而聚合物力学性质和稳定性有明显改善。

（3）聚对苯撑乙烯(PPV)

近年来在光电领域应用最广泛的、制得器件效率最高的是PPV类材料。由于是共轭结构，分子链钢性很强，往往难熔难溶，不易加工。获得可溶性PPV的方法是在苯环上至少引入一个长链烷烃。烷烃碳个数至少大于6。研究还发现取代基有支链时比相同碳数的直链烷烃溶解度更好。具有代表性的材料是MEH-PPV（MEH; 2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)），它具有较好的溶解性，使用方便；禁带宽度为2.1eV，较为适中。

（4）聚噻吩(PT)衍生物

在所有的共轭聚合物中，聚噻吩是一种非常优良的光伏材料，因为其具有合适的带隙和较高的空穴迁移率，所以成为了来有机光伏材料的研究热点之一。其中，以区域规整的聚(3-己基)噻吩(P3HT)和可溶性C60衍生物PCBM的共混膜做为活性层的光伏器件在热处理的情况下能量转换效率最高，能量转换效率已经达到了5%左右。因此，设计并合成出新型的聚噻吩衍生物，研究聚噻吩结构和性质之间的关系，通过结构修饰来改善聚噻吩衍生物的性质引起了广大科研人员的关注。从光伏材料的角度来考虑，这些聚噻吩衍生物应该具有最基本的性质：好的溶解性和成膜性，较宽的吸收光谱(尤其在可见光区)和较高载流子迁移率

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净化设备：FFU，风淋室，货淋室，传递窗，洁净工作台，高效送风口；

通风设备：负压风机，百叶窗，调节阀，保温管，防火阀，余压阀；

实验设备：实验台，实验柜，医用洗手池，洁净鞋柜，更衣柜，换鞋凳；

彩钢板类；岩棉板，玻镁板，硅岩板；

净化铝材：中字铝，工字铝，角铝，50槽铝，T型铝，40／80铝。

无尘车间等级：

百级，千级，万级，十万级，三十万级；

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