太阳能产业的工艺

太阳能产业的工艺一、 多晶硅、单晶硅的铸锭1、 单晶硅：硅 是 一 种 比 较 活 泼 的 非 金 属 元 素 ，是 晶 体 材 料 的 重 要 组 成 部 分 ，处 于 新 材 料发 展 的 前 沿 。其 主 要 用 途 是 用 作 半 导 体 材 料 和 利 用 太 阳 能 光 伏 发 电 、供 热 等 。由于 太 阳 能 具 有 清 洁 、环 保 、方 便 等 诸 多 优 势 ，近 三 十 年 来 ，太 阳 能 利 用 技 术 在 研究 开 发 、商 业 化 生 产 、市 场 开 拓 方 面 都 获 得 了 长 足 发 展 ，成 为 世 界 快 速 、稳 定 发展 的 新 兴 产 业 之 一 。单 晶 硅 生 产 工 艺 流 程A 、 石 头 加 工开 始 是 石 头 ， (石 头 都 含 硅 )，把 石 头 加 热 ，变 成 液 态 ，在 加 热 变 成 气 态 ，把气 体 通 过 一 个 密 封 的 大 箱 子 ， 箱 子 里 有 N 多 的 子 晶 加 热 ， 两 头 用 石 墨 夹 住 的 ，气 体 通 过 这 个 箱 子 ， 子 晶 会 把 气 体 中 的 一 种 吸 符 到 子 晶 上 ， 子 晶 慢 慢 就 变 粗 了 ，因 为 是 气 体 变 固 体 ， 所 以 很 慢 ， 一 个 月 左 右 ， 箱 子 里 有 就 很 多 长 长 的 原 生 多 晶 硅 。B、 酸 洗当 然 ，还 有 很 多 的 废 气 啊 什 么 的 ， (四 氯 化 硅 )就 是 生 产 过 程 中 产 生 的 吧 ，好像 现 在 还 不 能 很 好 处 理 这 东 西 ，废 话 不 多 说 ，原 生 多 晶 有 了 ，就 开 始 酸 洗 ，氢 氟酸 啊 硝 酸 啊 ，乙 酸 啊 什 么 的 把 原 生 多 晶 外 面 的 东 西 洗 干 净 了 ，就 过 烘 房 烘 干 ，无尘 检 查 打 包 。C、 拉 晶送 到 拉 晶 ，拉 晶 就 是 用 拉 晶 炉 把 多 晶 硅 加 热 融 化 ，在 用 子 晶 向 上 拉 引 ，工 人先 把 多 晶 硅 放 进 石 英 锅 里 ， ( 厂 里 为 了 减 少 成 本 ， 也 会 用 一 些 洗 好 的 电 池 片 ， 碎硅 片 一 起 融 )关 上 炉 子 加 热 ，石 英 锅 的 融 点 是 1700 度 ，硅 的 融 点 才 1410 度 左 右 ，融 化 了 硅 以 后 石 英 锅 慢 慢 转 起 来 ，子 晶 从 上 面 下 降 ，点 到 锅 的 中 心 液 面 点 ，也 慢慢 反 方 向 转 ，锅 下 面 同 时 在 电 加 热 ，液 面 上 加 冷 ，子 晶 点 到 液 面 上 就 会 出 现 一 个光 点 ，慢 慢 旋 转 ，向 上 拉 引 ，放 肩 ，转 肩 ，正 常 拉 棒 ，收 尾 ，一 天 半 左 右 ，一 个单 晶 棒 就 出 来 了 。D、 切 方单 晶 棒 有 了 就 切 方 ， 单 晶 棒 一 般 是 做 6 英 寸 的 ， P 型 ，电 阻 率 0。 5-6 欧 姆 (一英 寸 等 于 2。 4 厘 米 左 右 ) 切 掉 棒 子 四 边 ， 做 成 有 倒 角 的 正 方 形 ， 在 切 片 ， 0。 22毫 米 一 片 吧 。另 外 ， 拉 晶 完 了 ， 要 控 制 温 度 才 能 很 好 的 切 方 。2、 多晶硅生产工艺多晶硅是由硅纯度较低的冶金级硅提炼而来，由于各多晶硅生产工厂所用主辅原料不尽相同，因此生产工艺技术不同；进而对应的多晶硅产品技术经济指标、产品质量指标、用途、产品检测方法、过程安全等方面也存在差异，各有技术特点和技术秘密，总的来说，多晶硅制造工艺是目前主流的方法是改良西门子， 采用此方法生产的多晶硅约占多晶硅全球总产量的 85％。但这种提炼技术的核心工艺仅仅掌握在美、德、日等 7 家主要硅料厂商手中。这些公司的产品占全球多晶硅总产量的 90%，它们形成的企业联盟实行技术封锁，严禁技术转让。短期内产业化技术垄断封锁的局面不会改变。这种方法的优点是节能降耗显著、成本低、质量好、 采用综合利用技术，对环境不产生污染， 具有明显的竞争优势。 改良西门子工艺法生产多晶硅所用设备主要有： 氯化氢合成炉，三氯氢硅沸腾床加压合成炉， 三氯氢硅水解凝胶处理系统， 三氯氢硅粗馏、 精馏塔提纯系统，硅芯炉，节电还原炉，磷检炉，硅棒切断机，腐蚀、清洗、干燥、包装系统装置，还原尾气干法回收装置； 其他包括分析、 检测仪器， 控制仪表， 热能转换站， 压缩空气站， 循环水站，变配电站，净化厂房等。（ 1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到 98%并生成工业硅，其化学反应 SiO2+C→ Si+CO2↑（ 2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢 (HCl) 与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅 (SiHCl3) 。其化学反应 Si+HCl→ SiHCl3+H2↑反应温度为 300 度，该反应是放热的。同时形成气态混合物 ( Н 2, НС 1,Si НС 13, SiC14, Si)。（ 3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解 : 过滤硅粉，冷凝Si НС 13,SiC14，而气态 Н 2, НС1 返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物 Si НС 13, SiC14，净化三氯氢硅（多级精馏） 。（ 4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的 SiHCl3 在 H2 气氛中还原沉积而生成多晶硅。其化学反应 SiHCl3+H2→ Si+HCl 。多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径 5-10 毫米，长度 1.5-2 米，数量 80根） ，在 1050-1100 度在棒上生长多晶硅，直径可达到 150-200 毫米。这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分同 Н 2, НС 1,Si НС 13,SiC14从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。气态混合物的分离是复杂的、耗能量大的，从某种程度上决定了多晶硅的成本和该 3 工艺的竞争力。在西门子改良法生产工艺中，一些关键技术我国还没有掌握，在提炼过程中 70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。在 “ 十一五 ” 期间，为实现采用改良西门子工艺的多晶硅的产业化，建议开展下述课题研究：基于 SiHCl3 氢还原法的低电耗多晶硅生成反应器技术； 干法回收中 H2、 HCl 、 SiHCl3 、 SiCl4混合气体大能力无油润滑加压装置； SiCl4 氢化反应器进料系统控制技术装置；大型多侧线SiHCl3 高效提纯技术装置；千吨级多晶硅生产系统自动控制组态技术。一、 太阳能电池生产工艺提高 太阳能电池 的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。晶体硅 太阳能电池的制造工艺流程说明如下：（ 1） 切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的 硅片 。（ 2） 清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去 30－ 50um。（ 3） 制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（ 4） 磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成 PN＋结，结深一般为 0.3－ 0.5um。（ 5） 周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层， 会使电池上下电极短路， 用掩蔽湿法腐蚀或 等离子 干法腐蚀去除周边扩散层。（ 6） 去除背面 PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面 PN＋结。（ 7） 制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。（ 8） 制作减反射膜：为了减少入反射损失， 要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。 制作减反射膜的材料有 MgF2 ， SiO2 ， Al2O3 ， SiO ， Si3N4 ， TiO2 ， Ta2O5 等。工艺方法可用真空 镀膜 法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、 PECVD 法或喷涂法等。（ 9） 烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。（ 10） 测试 分档：按规定参数规范，测试分类。由此可见， 太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与 半导体 器件基本相同， 生产的工艺设备也基本相同， 但工艺加工精度远低于 集成电路 芯片的制造要求， 这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。二、太阳能电池（组件）生产工艺组件线又叫封装线， 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、包装入库组件高效和高寿命如何保证：1、高转换效率、高质量的电池片 ；2、高质量的原材料，例如：高的交联度的 EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、高透光率高强度的钢化玻璃等；3、合理的封装工艺4、员工严谨的工作作风；由于太阳电池属于高科技产品， 生产过程中一些细节问题， 一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了制定合理的制作工艺外，员工的认真和严谨是非常重要的。太阳电池组装工艺简介：工艺简介：在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识 . 1、 电池测试 ：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同， 所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起， 所以应根据其性能参数进行分类； 电池测试即通过测试电池的输出参数 （电流和电压） 的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。2、 正面焊接 ：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯 （利用红外线的热效应） 。 焊带的长度约为电池边长的 2 倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连3、 背面串接 ： 背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串， 我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有 36 个放置电池片的凹槽， 槽的大小和电池的大小相对应， 槽的位置已经设计好， 不同规格的组件使用不同的模板， 操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将 36 片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。4、 层压敷设 ：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的 EVA 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂 （ primer ） 以增加玻璃和 EVA的粘接强度。 敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置， 调整好电池间的距离， 为层压打好基础。 （敷设层次： 由下向上：玻璃、 EVA、电池、 EVA、玻璃纤维、背板）。5、 组件层压 ： 将敷设好的电池放入层压机内， 通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA熔化将电池、 玻璃和背板粘接在一起； 最后冷却取出组件。 层压工艺是组件生产的关键一步， 层压温度层压时间根据 EVA的性质决定。 我们使用快速固化 EVA时，层压循环时间约为 25 分钟。固化温度为 150℃。6、修边 ：层压时 EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。7、装框： 类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件， 延长电池的使用寿命。 边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。8、焊接接线盒 ：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。9、高压测试： 高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。10 组件测试 ：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。