晶硅太陽能電池生產(chǎn)線工藝及設(shè)備調(diào)研報告2015課件

1、晶硅太陽能電池生產(chǎn)線工藝及設(shè)備調(diào)研第一章 背景及原理第二章 主要生產(chǎn)工藝過程第三章 主要設(shè)備介紹第四章 深圳相關(guān)公司介紹第五章 我國晶硅太陽能電池設(shè)備存在三大問題（引用網(wǎng)絡(luò)文章） 第一章 背景及原理1.1 背景略（光伏意義，政府政策等）1.2 硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)及其工作原理其主要是利用硅半導(dǎo)體p-n結(jié)的光生伏打效應(yīng)。即當(dāng)太陽光照射p-n結(jié)時，便產(chǎn)生了電子-空穴對，并在內(nèi)建電場的作用下，電子驅(qū)向n型區(qū)，空穴驅(qū)向p型區(qū)，從而使n區(qū)有過剩的電子，p區(qū)有過剩的空穴，于是在p-n結(jié)的附近形成了與內(nèi)建電場方向相反的光生電場。在n區(qū)與p區(qū)間產(chǎn)生了電動勢。當(dāng)接通外電路時便有了電流輸出。1.3 常見的硅基太陽能

2、電池外觀單晶硅太陽電池多晶硅非晶硅太陽電池 第二章 主要生產(chǎn)工藝過程我們就硅太陽電池的制造工藝流程以及各工序進(jìn)行簡單的介紹。晶體硅太陽能電池制造的常規(guī)工藝流程主要包括：硅片清洗、絨面制備、擴(kuò)散制結(jié)、（等離子周邊刻蝕）、去PSG(磷硅玻璃) 、PECVD 減反射膜制備、電極(背面電極、鋁背場和正電極) 印刷及烘干、燒結(jié)、Laser和分選測試等。同時,在各工序之間還有檢測項目,主要有抽樣檢測制絨效果、抽樣 測方塊電阻、抽樣測氮化硅減反射膜厚度和折射率等項目。21 目前硅太陽能電池制造工序v 制絨清洗工序(a).單晶制絨-捷佳創(chuàng)目的與作用：（1）去除單晶硅片表面的機(jī)械損傷層和氧化層。（2）為了提高單

3、晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率,根據(jù)單晶硅的各向異性的特性，利用堿(KOH)與醇(IPA)的混合溶液在單晶硅表面形成類似“金字塔”狀的絨面,有效增強(qiáng)硅片對入射太陽光的吸收,從而提高光生電流密度。(c). 去磷硅玻璃-PS在擴(kuò)散過程中發(fā)生如下反應(yīng)： POCl3分解產(chǎn)生的P2O5淀積在硅片表面， P2O5與Si反應(yīng)生成SiO2和磷原子： 這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。去除磷硅玻璃的目的、作用：1. 磷硅玻璃的厚度在擴(kuò)散中工藝難控制，且其工藝窗口太小，不穩(wěn)定。2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小，若磷硅玻璃較厚會降低減反射效果。3. 磷硅

4、玻璃中含有高濃度的磷雜質(zhì)，會增加少子表面復(fù)合，使電池效率下降。v 擴(kuò)散工序擴(kuò)散的目的：制造太陽能電池的PN結(jié)。PN結(jié)是太陽能電池的“心臟” 。制造PN結(jié)，實質(zhì)上就是想辦法使受主雜質(zhì)在半導(dǎo)體晶體內(nèi)的一個區(qū)域中占優(yōu)勢（P型），而使施主雜質(zhì)在半導(dǎo)體內(nèi)的另外一個區(qū)域中占優(yōu)勢（N型），這樣就在一塊完整的半導(dǎo)體晶體中實現(xiàn)了P型和N型半導(dǎo)體的接觸。v PECVD工序沉積減反射膜的作用、目的：1. 沉積減反射膜實際上就是對電池進(jìn)行鈍化。鈍化可以去掉硅電池表面的懸空鍵和降低表面態(tài)，從而降低表面復(fù)合損失，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。2. 鈍化作用能使硅電池表面具有很小的反射系數(shù)，減少光反射損失，提高太陽電池的光電

5、轉(zhuǎn)換效率。v 絲網(wǎng)印刷工序 上電極以及正面的小柵線是銀漿 背電極是銀鋁漿 背電場是鋁漿 背電極、上電極以及小柵線起到收集電子的作用。 背電場的作用是可以提高電子的收集速度，從而提高電池的短路電流（J SC）和開路電壓（V OC）進(jìn)而提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。 v 燒結(jié)工序燒結(jié)的目的、作用： 燃盡漿料的有機(jī)組分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸，從而提高開路電壓和短路電流并使其具有牢固的附著力與良好的可焊性。 背面場經(jīng)燒結(jié)后形成的鋁硅合金，鋁在硅中是作為P型摻雜，它可以減少金屬與硅交接處的少子復(fù)合，從而提高開路電壓和短路電流，改善對紅外線的響應(yīng)。 上電極的銀、氮化硅、二氧化硅以及硅經(jīng)燒結(jié)后形成共晶，

6、從而使電極與硅形成良好的歐姆接觸，從而提高開路電壓和短路電流。v Laser刻蝕工序Laser刻蝕的目的、作用： 用激光切出絕緣溝道，可以使電池短路，減少電流泄漏。v 測試分選工序 主要是測量電池片的短路電流（JSC）、開路電壓（VOC）、填充因子（FF），經(jīng)計算得出電池的光電轉(zhuǎn)換效率（） 。 根據(jù)電池的光電轉(zhuǎn)換效率（）對電池片進(jìn)行分類。測試分類發(fā)電應(yīng)用主要的多晶硅生產(chǎn)工藝1、改良西門子法閉環(huán)式三氯氫硅氫還原法改良西門子法是用氯和氫合成氯化氫（或外購氯化氫），氯化氫和工業(yè)硅粉在一定的溫度下合成三氯氫硅，然后對三氯氫硅進(jìn)行分離精餾提純，提純后的三氯氫硅在氫還原爐內(nèi)進(jìn)行CVD反應(yīng)生產(chǎn)高純多晶硅。國

7、內(nèi)外現(xiàn)有的多晶硅廠絕大部分采用此法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅。2、硅烷法硅烷熱分解法硅烷（SiH4）是以四氯化硅氫化法、硅合金分解法、氫化物還原法、硅的直接氫化法等方法制取。然后將制得的硅烷氣提純后在熱分解爐生產(chǎn)純度較高的棒狀多晶硅。以前只有日本小松掌握此技術(shù)，由于發(fā)生過嚴(yán)重的爆炸事故后，沒有繼續(xù)擴(kuò)大生產(chǎn)。但美國Asimi和SGS公司仍采用硅烷氣熱分解生產(chǎn)純度較高的電子級多晶硅產(chǎn)品。3、流化床法以四氯化硅、氫氣、氯化氫和工業(yè)硅為原料在流化床內(nèi)（沸騰床）高溫高壓下生成三氯氫硅，將三氯氫硅再進(jìn)一步歧化加氫反應(yīng)生成二氯二氫硅，繼而生成硅烷氣。制得的硅烷氣通入加有小顆粒硅粉的流化床反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)熱分

8、解反應(yīng)，生成粒狀多晶硅產(chǎn)品。因為在流化床反應(yīng)爐內(nèi)參與反應(yīng)的硅表面積大，生產(chǎn)效率高，電耗低與成本低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)太陽能級多晶硅。唯一的缺點是安全性差，危險性大。其次是產(chǎn)品純度不高，但基本能滿足太陽能電池生產(chǎn)的使用。此法是美國聯(lián)合碳化合物公司早年研究的工藝技術(shù)。目前世界上只有美國MEMC公司采用此法生產(chǎn)粒狀多晶硅。此法比較適合生產(chǎn)價廉的太陽能級多晶硅。4、太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)除了上述改良西門子法、硅烷熱分解法、流化床反應(yīng)爐法三種方法生產(chǎn)電子級與太陽能級多晶硅以外，還涌現(xiàn)出幾種專門生產(chǎn)太陽能級多晶硅新工藝技術(shù)。1）冶金法生產(chǎn)太陽能級多晶硅主要工藝是：選擇純度較好的工業(yè)硅（即冶金硅）進(jìn)行水平區(qū)

9、熔單向凝固成硅錠，去除硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分后，進(jìn)行粗粉碎與清洗，在等離子體融解爐中去除硼雜質(zhì)，再進(jìn)行第二次水平區(qū)熔單向凝固成硅錠，去除第二次區(qū)熔硅錠中金屬雜質(zhì)聚集的部分和外表部分，經(jīng)粗粉碎與清洗后，在電子束融解爐中去除磷和碳雜質(zhì)，直接生成太陽能級多晶硅。2）氣液沉積法生產(chǎn)粒狀太陽能級多晶硅主要工藝是：將反應(yīng)器中的石墨管的溫度升高到1500，流體三氯氫硅和氫氣從石墨管的上部注入，在石墨管內(nèi)壁1500高溫處反應(yīng)生成液體狀硅，然后滴入底部，溫度回升變成固體粒狀的太陽能級多晶硅。3）重?fù)焦鑿U料提純法生產(chǎn)太陽能級多晶硅生產(chǎn)工藝及設(shè)備選型參考： 太陽能電池生產(chǎn)線工藝流程1.清洗制絨工藝流程第

10、五章 我國晶硅太陽能電池設(shè)備存在三大問題（引用網(wǎng)絡(luò)文章）我國晶硅太陽能電池設(shè)備2013年市場繼續(xù)低迷根據(jù)我國15家主要晶硅太陽能電池設(shè)備制造商的統(tǒng)計(2013年有2家太陽能電池設(shè)備制造商退出)：2013年共銷售1155臺，同比減少36.64%;銷售收入完成13.15億元，同比減少48.1%。我國15家主要晶硅太陽能電池設(shè)備制造商，2013年晶硅材料生長加工設(shè)備銷售收入為5.29億元，同比減少52.6%。晶硅太陽能電池芯片制造設(shè)備銷售收入為7.86億元，同比減少44.5%。我國晶硅太陽能電池設(shè)備存在三大問題經(jīng)過10年的磨練，中國晶硅太陽能電池設(shè)備企業(yè)從晶體硅生長、硅片加工到太陽能電池芯片的生產(chǎn)，

11、已經(jīng)初步具備成套供應(yīng)能力，并且在國產(chǎn)晶硅太陽能電池設(shè)備生產(chǎn)線上，多晶硅電池量產(chǎn)效率也達(dá)到17.6%。但與國際先進(jìn)水平比較，我國晶硅太陽能電池裝備產(chǎn)業(yè)還存在發(fā)展短板，主要問題有：第一，我國的晶硅太陽能電池設(shè)備在穩(wěn)定性和可靠性方面還存在差距。這主要源于我國的零部件基礎(chǔ)配套能力和裝備制造本身的工藝技術(shù)水平不足。目前，我國晶硅太陽能電池設(shè)備用的關(guān)鍵零部件，要么國內(nèi)無法供應(yīng)，要么技術(shù)要求達(dá)不到，只能依賴進(jìn)口產(chǎn)品。第二，在晶硅太陽能電池設(shè)備種類方面，我們還不能實現(xiàn)完全自主配套。如硅片金剛線切割設(shè)備、多晶硅電池的制絨、濕法腐蝕設(shè)備和自動插片機(jī)設(shè)備等，還主要依賴進(jìn)口產(chǎn)品。第三，設(shè)備自動化程度較低，不僅影響產(chǎn)能

12、也導(dǎo)致成本難以降低。對于未來光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展判斷，將來一定要走大規(guī)模自動化生產(chǎn)方式，為此，國外對光伏自動化電池生產(chǎn)線研究早就開始了，目前也具備自動化生產(chǎn)線的建設(shè)能力，而我國尚處于研究階段。2014年我國晶硅太陽能電池設(shè)備銷售將走出低谷首先，今年全球光伏發(fā)電有望繼續(xù)擴(kuò)大，中國市場將繼續(xù)保持增長態(tài)勢，內(nèi)需將帶動我國光伏設(shè)備市場的復(fù)蘇。2014年一批擁有核心競爭力的企業(yè)將進(jìn)一步做大做強(qiáng)。由于價格的下降、生產(chǎn)廠商的整合以及更平衡的供求關(guān)系，光伏需求將繼續(xù)增長，光伏行業(yè)將于2014年從需求約束市場轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷墓?yīng)驅(qū)動市場。預(yù)計2014年光伏組件產(chǎn)量將增長7.7%。從第一季度主要太陽能設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)運行分

13、析來看，太陽能電池設(shè)備行業(yè)要到2014年下半年才能逐步開始復(fù)蘇，走出低谷，第四季度有望小幅增長。其次，晶硅太陽能電池設(shè)備的升級和更新將是今年的市場亮點，低端設(shè)備將退出市場。2013年又研制出的一批新的晶硅太陽能電池設(shè)備(在線濕法刻蝕設(shè)備、減壓擴(kuò)散爐、ALD原子層沉積Al2O3鈍化膜設(shè)備、超細(xì)柵印刷設(shè)備、全自動太陽能電池測試分選機(jī)等)，2014年這批新設(shè)備將進(jìn)入市場，這不僅使太陽能電池片生產(chǎn)線的產(chǎn)能和轉(zhuǎn)換效率得到明顯的提高，同時也使太陽能電池片的成本繼續(xù)下降。第五章 深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司深圳市創(chuàng)益科技發(fā)展有限公司創(chuàng)建于1993年，是國內(nèi)最大的非晶硅薄膜太陽能電池產(chǎn)品制造商和解決方案供應(yīng)商。

14、此外，創(chuàng)益也是國內(nèi)唯一一家擁有超過100項光伏生產(chǎn)專利技術(shù)的太陽能企業(yè)，掌握了第二代太陽能薄膜電池的生產(chǎn)和研發(fā)核心技術(shù)，并于2006年同時獲得中國發(fā)明專利及巴黎國際發(fā)明專利金獎。創(chuàng)益科技每年投入在光伏研發(fā)中心的費用占銷售收入的12%，不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，讓創(chuàng)益科技的產(chǎn)品穩(wěn)定性遠(yuǎn)超競爭對手。2004年承擔(dān)了國家科技部關(guān)于“低成本的光伏玻璃幕墻”科研課題，2006年6月提前完成并通過國家專家小組驗收，同年9月，再以雄厚的技術(shù)研發(fā)力量成功中標(biāo)了廣東省和香港共同招標(biāo)的粵港項目“低成本光伏玻璃幕墻組件開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”。憑借雄厚的自主研發(fā)能力和項目工程經(jīng)驗，創(chuàng)益公司于2007年11月獲得“全國建筑用玻璃標(biāo)

15、準(zhǔn)化技術(shù)委員會太陽能光伏中空玻璃分技術(shù)主任委員單位”殊榮。 創(chuàng)益科技致力于為全球客戶提供健康綠色的品質(zhì)生活解決方案，在每項服務(wù)體系的背后，都有專業(yè)精干的技術(shù)團(tuán)隊竭誠為您服務(wù)，分享科技革新所帶來的生活樂趣。 商業(yè)咨詢服務(wù)：根據(jù)客戶需求“量體裁衣”，幫助客戶進(jìn)行產(chǎn)品選型，現(xiàn)場工勘，整體規(guī)劃，以及增減產(chǎn)品的容量和規(guī)格等。 工程服務(wù)：完善的“工程項目管理系統(tǒng)”，確保高質(zhì)、高效工程項目的實施，實現(xiàn)與客戶長期的互利共贏。技術(shù)支持服務(wù)：對創(chuàng)益光伏系統(tǒng)運行出現(xiàn)的問題迅速排解，力保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。培訓(xùn)服務(wù)：搭建客戶學(xué)習(xí)和經(jīng)驗交流的平臺，根據(jù)客戶反饋，進(jìn)行系統(tǒng)和完善的培訓(xùn)。 創(chuàng)益太陽能產(chǎn)業(yè)基地總工業(yè)建筑面積超過70000平方米，綠化面積將近25000平方米，規(guī)劃到2013年，分三期實現(xiàn)1000兆瓦太陽能薄膜電池的產(chǎn)能規(guī)模。產(chǎn)業(yè)園全部采用綠色節(jié)能設(shè)計，涵蓋了太陽能發(fā)電系統(tǒng)、光伏玻璃幕墻、太陽能海水淡化系統(tǒng)等各種高新環(huán)保技術(shù)，是聞名遐邇的綠色工廠。 創(chuàng)益科技通過十多年的積累和發(fā)展，產(chǎn)品的研發(fā)能力、制造能力已得到世界知名投資