从硅料生产硅碇和晶片

从硅料生产硅碇和晶片 从硅料熔融并浇铸成标准尺寸的硅碇开始，然后锯割成晶片的加工过程中，水源是一个到达地下河和含水 层的２３米深钻井，每秒钟能够出水８５升。然后，水被动力头向上输送７０米，注入一个５４立方米容 积的储存罐，储存罐中储存的水足够终端用户使用２．５天。该项目是Ｒｏｎｄａ市政府和 ＷｏｒｌｄＷａｔｅｒ（菲律宾）合作的结晶，由菲律宾国家银行出资。初期的投资从水费中回收。项目 资金包不包括特殊补贴或者津贴。因此，该项目是第一个在农村偏远地区的成本效率高、可持续、符合实 际情况的水供应模式。保证高质量是极为重要的。对制造商而言，最主要的是得到缺陷极少和含氧或碳等 杂质极低的硅碇产品。硅碇制造工艺本身决定了产品的等级，也最终决定了太阳能电池的效率。 因此硅碇制造的一个主要目的是将硅料纯化。这一过程是在结晶阶段发生的，杂质都会聚集在硅碇的 周边。同样重要的是用掺杂物来得到稳定电阻率的结构（通常是用硼）。用作太阳能电池硅碇的正直角形 对获得高质量的产品至关重要。同时也要把错位和缺陷控制到最小 而且要避免因加热而引起的机械应力。 德国Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｓｏｌａｒ公司的加工工艺是每次熔融的硅料为２５０ｋｇ。被熔融的原料 浇铸到坩锅中，然后放置约４０小时，让其结晶并冷却。硅碇越大，产品的质量越好。影响硅碇质量的缺 陷和杂质都会趋向于硅碇的边缘。一个大尺寸的硅碇能制造出更多更有用，质量更好的产品。因此，目前 的趋势是倾向于生产大尺寸的硅碇。在１９９７年到２００３年间，硅碇的重量从１８０ｋｇ增加到了 ３００ｋｇ。同时晶片的质量也在不断提高。 有关制造商推测２０１０年前会出现１０００ｋｇ的硅碇。这些硅碇的尺寸是 １ｍ×１ｍ×４０ｃｍ。每小时硅碇的产量也比以前更高。 关于如何提高制造厂的产量，关键的数据是“一个操作周期”——即从上一次从坩锅中倒出硅碇到下 一次从坩锅中倒出硅碇的时间间隔。现在已经将７０小时的操作周期减少到了４０～５０小时。并出现了 ２４～３０小时的操作周期。２年前Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｓｏｌａｒ公司已开发出了自己的硅碇结晶炉， 在增加硅碇重量的同时，将操作周期减少了３０％。 业界应如何看待未来的挑战？首先，必须降低所有生产中花费的成本。如果要得到高效率的太阳能电 池，就必须在硅碇生产中采用较纯净的硅料。 Ｍｅｙｅｒ Ｂｕｒｇｅｒ 公司是硅碇切片技术的专业公司。公司的ＣＥＯ Ｐｅｔｅｒ Ｐａｕｌ指 出：“晶片加工工艺”远非仅是“锯割”而已。全世界采用的加工工艺略有不同。单晶硅和多晶硅有不同 的处理工序。在这方面推动制造工艺不断创新的因素为： ·硅料的利用——因硅料的短缺而加大创新力度 ·减少处理工序——降低人工成本 ·生产率——提高生产线的产量 有人认为把２００４年的生产成本降低一半是完全可能的。为了达到这一目的，最关键的是从批量生 产变成连续化的流水线生产。并进一步更好地利用原材料。将现有的每ｋｇ生产３５个晶片增加到５０个。 晶片的厚度从１８０μｍ减薄到１５０μｍ。这也意味着线锯割的宽度从１４０μｍ降低到１２０μｍ。 此举能部分地减少在锯割过程中太多的原材料损耗。