光伏产业链流程及工艺设备.docx

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光伏产业链流程及工艺设备

e光伏产业链流程及工艺设备

太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法及半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度低于集成电路芯片的制造要求

晶体硅太阳能电池的制造工艺流程：

（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。

太阳能电池组件生产工艺

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

太阳能光伏生产设备：

（1）硅棒硅块硅锭生产设备：

全套生产线，铸锭炉，坩埚，生长炉，其他相关设备；

（2）硅片晶圆生产设备：

全套生产线，切割设备，清洗设备，检测设备，其他相关设备；

（3）电池生产设备：

全套生产线，蚀刻设备，清洗设备，扩散炉，覆膜设备/沉积炉，丝网印刷机，

其他炉设备，测试仪和分选机，其他相关设备；

（4）电池板、组件生产设备：

全套生产线，测试设备，玻璃清洗设备，结线/焊接设备，层压设备等；

（5）薄膜电池版生产设备：

非晶硅电池，铜铟镓二硒电池CIS/CIGS,镉碲薄膜电池CdTe,染料敏化

电池DSSC生产技术及研究设备；

☆光伏电池：

光伏电池生产商，电池组件生产商，电池组件安装商；

☆光伏相关零部件：

蓄电池，充电器，控制器，转换器，记录仪，逆变器，监视器，支架系统，

追踪系统，太阳电缆等；

☆光伏原材料：

硅料，硅锭/硅块，硅片，封装玻璃，封装薄膜，其他原料；

☆太阳能光电应用产品：

太阳能路灯、草坪灯、庭院灯、航标灯、信号灯、交通警示灯等各类太

阳能灯具、太阳能电子产品；

☆光伏工程及系统：

光伏系统集成，太阳能空气调节系统，农村光伏发电系统、太阳能检测及

控制系统、太阳能取暖系统工程、太阳能光伏工程程序控制和工程管理及软件编制系统；

☆太阳能热利用产品：

太阳能外墙、太阳能集热器技术和系统及其它太阳能热利用产品。

1、硅片切割，材料准备：

工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。

2、去除损伤层：

硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。

因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。

3、制绒：

制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。

对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。

对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。

4、扩散制结：

扩散的目的在于形成PN结。

普遍采用磷做n型掺杂。

由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。

5、边缘刻蚀、清洗：

扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。

周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。

周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。

目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。

扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。

6、沉积减反射层：

沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。

广泛使用PECVD淀积SiN,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。

7、丝网印刷上下电极：

电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。

，最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。

8、共烧形成金属接触：

晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。

在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。

9、电池片测试：

完成的电池片经过测试分档进行归类。

太阳能电池组件生产工艺

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；

　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及后面的电池片的背面电极相连。

（我们公司采用的是手工焊接）

　　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。

敷设时保证电池串及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：

类似及给玻璃装一个镜框；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，以利于电池及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。

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。

上述方法实际消耗的硅材料更多。

为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。

此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。

但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。

解决这一问题办法是先用LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。

多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。

25MW太阳能电池工艺流程清单

北京七星华创电子股份有限公司供稿

国产设备已具备整线装备能力

目前我国已基本具备太阳能电池设备整线供给能力。

经多次技术换代及升级，国产的太阳能电池及组件生产线关键生产设备如硅片清洗机、8英寸扩散炉、等离子刻蚀机、PSG祛除机、低温烘干炉、高温烧结炉等相继在国内大生产线上替代了进口设备，并取得了广泛的应用。

随着技术的革新及实际应用后的改进，目前国产太阳能电池设备总体的技术状况是：

虽然已基本具备整线装备能力，但自动化水平较低；部分设备尚需实现突破。

在湿法腐蚀和清洗设备方面，全自动制绒清洗设备、全自动PSG祛除设备，国内已经能够制造，并接近国际水平，初步具备参及国际竞争的条件；8英寸扩散炉的制造已和国际中等水平相当，性价比优势十分明显，并在实际中大量应用到国内的太阳能电池片生产线上，属于比较成熟的设备；国产刻蚀设备距国际先进水平差距较大，产量较低，但性价比优势明显；管式PECVD工艺结果接近国际先进水平，正逐步进入大生产线，但相对于进口平板连续式PECVD设备，自动化程度（自动装卸片）和产量都相对较低；高温烧结炉及国际先进水平有一定差距，但差距不大，开始在大生产线逐步使用；全自动丝网印刷机尚在开发中，半自动丝网印刷机（人工上下料）已进入大生产线。

自动检测分档设备目前国内还在开发研制中。