光伏产业链流程及工艺设备.docx

1、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3050um。（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0.30.5um。（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

2、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

3、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

4、，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

5、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1015cm，厚度约200350um，电阻率约1.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

6、、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12%，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

7、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

8、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

9、（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

10、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（pr

11、imer）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，

12、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350450m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

13、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

14、，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

15、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。