多晶硅太陽能電池片生產(chǎn)效率的研究

學(xué) 科 類：工學(xué) 學(xué) 號：131202030125學(xué)校代碼：12975 密 級：2017 屆本科生畢業(yè)論文多晶硅太陽能電池片生產(chǎn)效率的研究院 系：新能源與環(huán)境工程學(xué)院專 業(yè)：新能源科學(xué)與工程姓 名： 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 二一七年 四月畢業(yè)論文誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文多晶硅太陽能電池片生產(chǎn)效率的研究是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立研究、寫作的成果。論文中所引用是他人的無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人獨(dú)自承擔(dān)。作 者 簽 名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日I摘要隨著全球傳統(tǒng)能源的危機(jī)的到來，作為能源（新能源）中一份子太陽能也是備受關(guān)注。而對太陽能電池生產(chǎn)的技術(shù)也是站在了當(dāng)今世界的風(fēng)口浪尖上,目前應(yīng)該提高多晶硅太陽能電池板的生產(chǎn)效率，好多廠家在生產(chǎn)過程中效率雖然穩(wěn)點(diǎn)，但是還沒有大幅度的提高，如果效率大幅度提高后就可以節(jié)約成本從而就能更好的節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境。在生產(chǎn)太陽能電池板的幾道工序中，PECVD 的加工是關(guān)系到太陽能電池板能夠接收到多少太陽光輻射的關(guān)鍵，是影響著太陽能電池質(zhì)量的一個重要因素，是其中不可或缺的重要組成部分,現(xiàn)目前我們需要的是引進(jìn)國際化的先進(jìn)技術(shù)，只有引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)才能更好的利用地球上的有限資源，制造技術(shù)是一個永恒的主題，與社會發(fā)展密切相關(guān)，是設(shè)想、概念、科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)和手段，是所有工業(yè)的支柱，是國家經(jīng)濟(jì)與國防實(shí)力的體現(xiàn)，是國家工業(yè)化的關(guān)鍵，現(xiàn)代制造技術(shù)是當(dāng)前世界各國研究和發(fā)展的主題，特別是在市場經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，它更占有十分重要的地位，在多晶硅太陽能電池板 PECVD 的制造過程中，如果能引進(jìn)更好的技術(shù)，就能在生產(chǎn)效率上有所提高，就能增加資源利用的最大化。本文通過對太陽能電池板在 PECVD 中按生產(chǎn)中的不同方法進(jìn)研究，從而探討出更為合理的生產(chǎn)工藝?！娟P(guān)鍵詞】：多晶硅太陽能電池板；生產(chǎn)效率；質(zhì)量IIAbstractWith the advent of the global crisis of traditional energy, as energy (energy) in solar energy is in focus. For solar cell production technology is also standing in the forefront of the world today, should improve the production efficiency of polycrystalline silicon solar panels at present, although a lot of manufacturers in the process of production efficiency points, but theres no substantial increase, if the efficiency is greatly improved after can save costs and can save resources to protect the environment better. In several working procedure in the production of solar panels, PECVD processing technique is related to how much solar panels to receive the key to solar radiation, is an important factor affecting the quality of the solar cell, is one of the indispensable important constituent, now we need right now is the introduction of international advanced technology, only the introduction of advanced technology can make better use of limited resources on the earth, the manufacturing technology is an eternal theme, is closely related to the social development, is the foundation of the idea, concept, physical and chemical science and technology and means, is the backbone of all industries, is the embodiment of the national economy and national defense strength, is the key of national industrialization and modern manufacturing technology is the theme of the current research and development around the world, especially in todays highly developed market economy, it occupies an important position, in the process of polycrystalline silicon solar panels PECVD manufacturing technique, if you can introduce better technology, can be improved on the production efficiency, can increase the maximization of resource utilization. This article through to the solar panels in the PECVD in technique in the production of different methods into the study, so as to explore a more reasonable production process.【Key words 】: polycrystalline silicon solar panels; The production efficiency; The quality ofIII目錄一、 前言 .1二、 PECVD 工藝 .12.1 太陽能電池板的生產(chǎn)工藝 .12.2 PECVD 的技術(shù) .1三、 PECVD 技術(shù)的論述 .1四、 PECVD 技術(shù)的進(jìn)一步探討 .14.1 輝光放電效應(yīng) .14.2 建議 .1五、 總結(jié) .1參考文獻(xiàn) .1致謝 .1南昌理工學(xué)院本畢業(yè)論文科生1一、前言隨著以石油、天然氣、煤炭為代表的傳統(tǒng)化石能源逐步枯竭，人類社會面臨著巨大的能源需求與能源安全壓力，面對嚴(yán)峻的能源形勢與環(huán)境保護(hù)壓力，利用各種手段加大替代能源的開發(fā)、利用與推廣，成為了人類社會永續(xù)發(fā)展的必然選擇與唯一途徑。在現(xiàn)實(shí)能源結(jié)構(gòu)中，以太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、核能為代表的清潔能源為我們提供了克服能源危機(jī)的重要選項(xiàng)，相較于水能具有十分苛刻的應(yīng)用條件與地理環(huán)境的限制，核能具有較高的安全風(fēng)險、政治壓力與核擴(kuò)散風(fēng)險，地?zé)崮芫哂休^高的開發(fā)成本，相較而言，風(fēng)能與太陽能無論是應(yīng)用成本還是開發(fā)難度均有突出優(yōu)勢，成為了目前廣為應(yīng)用的可再生能源類型，世界各國針對太陽能與風(fēng)能的開發(fā)利用展開了大量研究與探索，相關(guān)理論研究以及成為了學(xué)術(shù)界研究的熱門問題。太陽能作為典型的清潔能源，對環(huán)境不產(chǎn)生任何危害，同時取之不盡用之不竭，可大量減少因供暖而消耗的煤炭資源、減少粉塵、碳排放、遏制霧霾、降低光污染。以光伏發(fā)電為主要代表的太陽能利用形式近年來得到了廣泛關(guān)注與大規(guī)模開發(fā)利用，相關(guān)的光伏產(chǎn)業(yè)也成為了國家下一步產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、升級的重點(diǎn)對象。對于光伏發(fā)電而言，利用光電效應(yīng)原理工作的太陽能電池是核心設(shè)備。本文選取多晶硅太陽能電池作為研究重點(diǎn)，著重介紹其制造工藝、技術(shù)手段以及方法特點(diǎn)等。 本文通過研究分析太陽能電池的生產(chǎn)工藝對如何能提高生產(chǎn)太陽能電池的效率進(jìn)行討論，進(jìn)而探討如何來提高太陽能電池板的生產(chǎn)效率，在多晶硅太陽能電池板生產(chǎn)的幾大工序中，本文只探討 PECVD 這個工序在生產(chǎn)中的效率，在多晶硅太陽能電池板 PECVD 的制造過程中，如果能引進(jìn)更好的技術(shù)，就能在生產(chǎn)效率上有所提高，就能增加資源利用的最大化。本文通過對太陽能電池板在 PECVD 中按生產(chǎn)中的不同方法進(jìn)研究，從而探討出更為合理的生產(chǎn)工藝。本文通過分析 PECVD 技術(shù)的生產(chǎn)流程、生產(chǎn)工藝、原材料、注意事項(xiàng)等重要環(huán)節(jié)。通過對比 PECVD 技術(shù)的各種不同應(yīng)用分類以及各種不同分類技術(shù)的性能特點(diǎn)、工作要求以及技術(shù)路線。希望能夠找到一種提高產(chǎn)品品質(zhì)、加強(qiáng)成本控制、提高生產(chǎn)效率的方式方法。南昌理工學(xué)院本畢業(yè)論文科生2南昌理工學(xué)院本畢業(yè)論文科生3二、PECVD 工藝 2.1 太陽能電池板的生產(chǎn)工藝太陽能電池板的生產(chǎn)工藝主要包括制絨、擴(kuò)散、刻蝕、PECVD、絲網(wǎng)印刷和分檢六大工序。圖 2-1 太陽能電池生產(chǎn)主要工序其中制絨的工藝流程是來料、開盒、檢查、裝片、稱重、配液加液、制絨、甩干、制絨后稱重、絨面檢查和流出。這一步驟能夠減少硅表面的反射，增大受光面積。它可以采用機(jī)械刻槽法即用專用刀具在硅表面往復(fù)運(yùn)動形成 V 形槽，或采用化學(xué)腐蝕法（不適用多晶硅）。擴(kuò)散的工藝流程是飽和、升溫、裝片、進(jìn)爐、穩(wěn)定、通氧氣、通源、吹氮、出爐、卸片、檢驗(yàn)。這一步驟主要是為了形成電池的電極，通常利用氮?dú)庾鳛檩d流體，把需要摻雜的雜質(zhì)運(yùn)送到高溫半導(dǎo)體上，再進(jìn)行高溫處理，這樣就形成了電池的電極。刻蝕的工藝流程是抽真空、送特氣、穩(wěn)壓、輝光、排廢氣、趕真空、破真空。這一步驟主要是采用等離子切割技術(shù)對擴(kuò)散后的硅片邊緣進(jìn)行處理，并且處理后無碎屑?xì)埩簟Ｒ话悴捎?CF4 和 O2 按照一定的比例對擴(kuò)散后的硅表面進(jìn)行刻蝕，形成 SiF4 氣體。PECVD 的工藝流程是首先啟動真空泵，先抽空中間工藝的腔室，再抽兩頭的裝腔，因?yàn)殄兡み^程中不能有雜質(zhì)氣體，再卸載腔室，待工藝腔室真空到達(dá)5.03 時，啟動加熱器，將其激活，再將 4 個微波源進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位后開始輸送南昌理工學(xué)院本畢業(yè)論文科生4特氣 NH3 SiH4,待溫度達(dá)到 400 度后查看工藝方案狀態(tài)，檢查參數(shù)是否與之前一致，然后選擇工藝號，進(jìn)行加載開啟，待工藝開始運(yùn)行后，啟動傳動，進(jìn)行石墨舟預(yù)熱（約 23 次），等到工藝結(jié)束后整個工藝就算完成了，氣反應(yīng)方程式為：SiH4(gas)+NH(gas) =SiNx:Hy+H2。這一步驟主要是形成太陽能電池的表面薄膜，它可以影響電池的光電轉(zhuǎn)化效率。絲網(wǎng)印刷的工藝流程首先是材料檢驗(yàn)、制版、上網(wǎng)版、對位、上墨絲網(wǎng)、曬干、收料、對位絲印、收油、收料。這一步驟主要是在太陽能電池上制造電極，一般采用壓印的方式把設(shè)計(jì)好的圖形印在底板上。分檢的工藝流程就是通過測試數(shù)據(jù)監(jiān)控生產(chǎn)電池片的效率及暗電流是否正常。這一步驟主要是是對太陽能電池進(jìn)行測試剔除不合格產(chǎn)品。2.2 PECVD 的技術(shù)用來制備 SiNx 膜的方法有很多種，其中離子增強(qiáng)化學(xué)氣相法（PECVD 法）最為常見。現(xiàn)在離子增強(qiáng)化學(xué)氣相法（PECVD 法）一般分為四種：管式直接法，平板直接法，微波間接法，直流間接法。在工業(yè)應(yīng)用中，大多采用微波間接法。PECVD 法是借助微波或頻射等使含有薄膜組成的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活性來促進(jìn)反應(yīng)，因而這種 CVD 稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。圖 2-2 石墨舟圖南昌理工學(xué)院本畢業(yè)論文科生5（1）原材料及注意事項(xiàng) 對來料要進(jìn)行查驗(yàn)，首先要檢查數(shù)量是否與流程單一致，其次還需要檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量，對原料出現(xiàn)的例如缺角，裂痕，需要挑出并把不合格產(chǎn)品并退回。查驗(yàn)原料時應(yīng)輕拿輕放，盡量避免人為造成損壞。對成品也需要進(jìn)行查驗(yàn)，首先用眼光判斷是否有返工產(chǎn)品，如：絨面色斑，鍍膜不良，亮點(diǎn)，水痕跡，手指印，刻蝕過寬，盒子印是否過大，吸盤印。在每批成品中抽取 6-10 片進(jìn)行膜厚與折射率待測試，如有變動則需要修改參數(shù)。如果查驗(yàn)合格與流程單一起送入下道工序。圖 2-3 返工片(2)工藝操作規(guī)范操作時需要按照要求佩戴