多晶硅太阳能电池生产工艺.docx
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多晶电池片生产工艺
多晶电池片生产工艺是制造太阳能电池的关键步骤之一。
多晶电池片以多晶硅为基材生产,经过一系列的工艺步骤来制造出高效、高质量的太阳能电池。
首先,原材料的准备是多晶电池片生产工艺的第一步。
多晶硅是制造多晶电池片的主要原料,它是通过石英砂经过高温冶炼、纯化、结晶等步骤得到的。
这些过程需要严格控制温度、压力和纯度,以确保多晶硅的质量。
接下来,多晶硅通过切割机械切割成薄片,厚度通常为0.2-
0.3毫米。
这些薄片将成为太阳能电池片的基材。
之后,薄片进入扩散炉,经过高温处理。
在扩散炉中,将磷源涂覆在薄片表面,然后通过高温使磷浸入薄片内部,形成p型硅区。
完成扩散后,薄片需要进行腐蚀处理。
腐蚀可以去除表面的氧化层,使薄片表面更加光滑。
这可以提高电池片的光电转换效率。
接下来是沉积反应层。
在沉积反应层内,利用高温和气体反应,将硅化物沉积在薄片表面,形成n型硅区。
沉积层的厚度要经过严格控制,以确保薄片的性能稳定。
完成沉积后,薄片需要进行打孔。
通过激光或机械打孔,使电池片的正负电极相连。
这可以提供电流传输的通道,以使电池
片能够输出电能。
最后,电池片经过清洗和检查等步骤,然后进行筛选和分级。
只有质量合格的电池片才能继续用于太阳能电池组件的生产。
多晶电池片生产工艺是复杂而精细的过程,需要严格控制各个环节的工艺参数,以确保产品的质量和效率。
随着技术的不断发展,多晶电池片生产工艺也在不断创新和改进,以提高太阳能电池的性能和降低成本。
多晶硅工艺流程范文多晶硅是一种具有高纯度的硅材料,广泛应用于太阳能电池、半导体和光纤等领域。
多晶硅的制备过程包括硅熔炼、多晶硅生长、切割和抛光等步骤。
以下是多晶硅的工艺流程详解。
第一步是硅熔炼。
硅熔炼是多晶硅制备的关键步骤,通常采用短弧熔炼法。
首先,将高纯度的二氧化硅经过还原反应,用碳源将其还原为硅金属。
然后,将硅金属放入一个石英坩埚中,在高温下使用直流电弧加热,使硅金属熔化。
加热过程中,石英坩埚起到了保护硅金属不受污染的作用。
最终,石英坩埚中的硅熔体冷却凝固,形成硅锭。
第二步是多晶硅生长。
硅锭经过切割机切割成合适大小的硅块(也称为硅棒)。
然后,通过多晶硅炉进行多晶硅生长。
多晶硅炉是一个具有高温和高真空环境的炉子。
在多晶硅炉中,硅块被放置在石英坩埚中,加热至高温,并通过剥离外部应力的方法,使硅块在坩埚中缓慢旋转。
在高温的作用下,硅块逐渐融化,并通过晶核生长的方式,在坩埚中形成多晶硅晶体。
多晶硅晶体的形成速度和晶体质量的均匀性,取决于生长过程中温度和旋转速度的控制。
第三步是硅棒切割。
多晶硅晶体经过冷却后,形成一根硅棒。
然后,使用机械切割机将硅棒切割成多个合适的硅片。
硅片的厚度取决于具体应用的要求,通常在几百微米到几毫米之间。
硅棒切割的精度和效率对多晶硅的成本和质量有着重要影响。
最后一步是硅片抛光。
切割好的硅片表面往往有一些粗糙度和污染物。
因此,需要对硅片进行抛光处理,以获得光滑和干净的表面。
抛光一般采用机械抛光工艺,通过悬浮液和抛光头在硅片表面进行机械磨削,以去除表面瑕疵。
抛光后的硅片还需要经过清洗和检测等工序,以确保质量达到要求。
综上所述,多晶硅的工艺流程包括硅熔炼、多晶硅生长、硅棒切割和硅片抛光等步骤。
这些工艺步骤的精度和效率对多晶硅的成本和质量有着重要影响。
随着技术的进步,多晶硅的制备过程也在不断改进,以提高产量和纯度,降低成本,进一步推动多晶硅在各个领域的应用。
多晶硅太阳能电池的制备和性能优化多晶硅太阳能电池是一种常见而重要的太阳能电池类型。
该电池能够将太阳能转化为电能,并被广泛应用于太阳能发电领域。
然而,多晶硅太阳能电池的制备和性能优化是一个复杂而繁琐的过程。
本文将对多晶硅太阳能电池的制备和性能优化进行探讨。
一、多晶硅太阳能电池的制备多晶硅太阳能电池的制备过程包括硅材料准备、硅片切割、清洗、扩散、金属化等多个步骤。
以下是具体制备过程的描述。
首先,需要选择高质量的硅材料。
目前市场上常用的硅材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。
多晶硅是一种价格相对较为合适的硅材料,常被用来制备太阳能电池。
在材料准备阶段,需要将原材料进行熔炼、焙烧等多个步骤,以获得高纯度的硅材料。
接下来,需要进行硅片的切割。
多晶硅太阳能电池制备过程中,需要将硅材料切割成较为薄的硅片,通常厚度在200-300um之间。
在切割过程中,需要保证硅片表面光滑,无明显划痕和破损。
然后,进行清洗和扩散处理。
在清洗阶段,需要将硅片进行去污、清洗等处理,以保证硅片表面洁净。
接着进行扩散处理,即在硅片表面上涂覆P型或N型硅材料,并在加热过程中使扩散剂与硅材料反应,形成P-N结,以提高硅片的导电性。
最后,进行金属化处理。
在该步骤中,需要将金属电极沉积在硅片上,以形成正负极。
常用的金属有铝、银、铜等。
金属化处理需要精确的工艺控制,以提高太阳能电池的效率和稳定性。
二、多晶硅太阳能电池的性能优化多晶硅太阳能电池的性能受多种因素影响,如硅片质量、扩散剂配比、金属电极厚度等。
以下是针对多晶硅太阳能电池制备过程中的性能优化措施。
1. 优化硅片的质量。
选用高纯度、低氧化物含量的硅材料制备硅片可以有效提高多晶硅太阳能电池的转换效率。
2. 优化扩散剂的配比。
采用合适的扩散剂配比,可以提高硅片表面的掺杂浓度,并增加P-N结的面积和深度,从而提高电池的效率。
3. 优化金属电极厚度。
在金属化处理过程中,适当增加负极厚度,可以显著提高太阳能电池的填充因子和光电流,从而提高电池的性能。
晶硅太阳能电池组件生产的基本工艺流程Producing crystalline silicon solar panels involves several key steps in the manufacturing process. First, raw polysilicon material is refined and transformed into pure silicon crystal ingots through the Czochralski method. This involves melting the polysilicon in a crucible and slowly pulling a single crystal ingot out of the molten material, creating a high-purity silicon base for the solar cells.在晶硅太阳能电池组件的生产过程中,首先需要将原始多晶硅材料经过提炼和通过Czochralski方法转化为纯净的硅晶。
这包括将多晶硅在坩埚中熔化,然后慢慢地从熔融材料中拉出一个单晶铸锭,为太阳能电池提供高纯度的硅基材料。
Once the silicon ingots are ready, they are sliced into thin wafers using a wire saw or diamond blade. These silicon wafers undergo surface texturing through methods like acid etching or abrasive blasting to reduce reflection and improve light absorption. The next step involves diffusing dopants such as phosphorus and boron into the silicon wafer to create positive and negative regions necessaryfor the functioning of the solar cell.一旦硅铸锭准备好,就会使用金刚线锯或金刚石刀将其切割成薄片。
多晶硅光伏电池制备工艺及性能测试随着人们对可再生能源的需求以及环保意识的不断提高,光伏发电逐渐成为人们关注的焦点,而多晶硅光伏电池作为一种常用的光伏电池材料,其制备工艺和性能测试也备受关注。
一、多晶硅光伏电池制备工艺多晶硅光伏电池制备工艺一般包括硅料准备、熔制生长、加工晶圆、清洗表面、强化电子接触等步骤。
其中,硅料的质量是制备多晶硅光伏电池的重要因素之一。
制备多晶硅光伏电池的硅料通常采用矽化镁还原法、硫酸法、气相输运法、新型浮区法等多种方法。
首先,熔制生长阶段是将硅料加热至熔点,使其逐渐形成晶体的过程。
其次,加工晶圆阶段是将生长出的硅晶体将其切割成小片,并使用化学机械抛光等方法使其表面平整光滑。
在清洗表面和强化电子接触阶段,则需要使用特定的清洗液和高温烘干等方法使其表面更加洁净和利于接触。
二、多晶硅光伏电池性能测试多晶硅光伏电池性能测试主要包括外量子效率、内量子效率、光伏特性等方面。
其中,外量子效率是指入射到样品上的光子被吸收后,电流产生的效率,即单位光子能够产生多少电流;内量子效率则是指在太阳光谱照射下,电流产生效率不同波长的光子成比例变化的效率。
这两个效率的测试可以通过外部查询工具进行测试,得到其数量级和变化趋势,并对样品的质量进行初步判断。
除了外、内量子效率之外,多晶硅光伏电池的另一个重要性能指标是光伏特性。
这包括光强度与电流产生效果之间的关系,即IV曲线。
在测试光电流时,通常需要在样品上加上特定的负载电阻,并将其连接至电流计上,同时引入光源来产生光照。
然后根据不同的光强度和电压下电流值的变化进行测试,从而绘制出IV 曲线图,评估样品的电荷转移性能和工作效率。
IV曲线越平滑,说明样品的电荷转移性能越好,其工作效率也就越高。
在完成多晶硅光伏电池性能测试后,还需要进一步对测试结果进行分析和定量评估。
这包括计算填充因子、转换效率、光电流密度、开路电压等方面。
其中,填充因子是指IV曲线上实际电池产生功率和理论最大功率之比,其数值越接近1,说明样品的工作效率越高;转换效率则是指样品将光能转化成电能的效率,其数值越高,则说明样品的实用价值就越大。
第1篇一、引言多晶硅是光伏产业和半导体产业的重要原材料,广泛应用于太阳能电池、太阳能热利用、半导体器件等领域。
随着新能源产业的快速发展,对多晶硅的需求量日益增加。
本文将详细介绍多晶硅的生产工艺流程,旨在为相关企业和研究人员提供参考。
二、多晶硅生产工艺流程概述多晶硅的生产工艺流程主要包括以下几个阶段:原料处理、还原反应、熔融提纯、铸造、切割、清洗、包装等。
三、多晶硅生产工艺流程详解1. 原料处理多晶硅的生产原料主要是冶金级硅(Si),其含量在98%以上。
首先,将冶金级硅进行破碎、研磨等处理,使其达到一定的粒度要求。
2. 还原反应还原反应是多晶硅生产的关键环节,其主要目的是将冶金级硅中的杂质去除,得到高纯度的多晶硅。
还原反应分为以下几个步骤:(1)将处理后的冶金级硅加入还原炉中。
(2)在还原炉中通入还原剂,如碳、氢气等,与冶金级硅发生还原反应。
(3)在还原过程中,炉内温度保持在约1100℃左右,反应时间为几小时至几十小时。
(4)反应结束后,将还原炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
3. 熔融提纯还原反应得到的粗多晶硅中仍含有一定的杂质,需要通过熔融提纯的方法进一步去除。
熔融提纯主要包括以下几个步骤:(1)将粗多晶硅加入熔融炉中。
(2)在熔融炉中通入提纯剂,如氢气、氯气等,与粗多晶硅发生反应,生成挥发性杂质。
(3)将挥发性杂质通过炉顶排气系统排出,实现提纯。
(4)提纯结束后,将熔融炉内的物料进行冷却、破碎、研磨等处理。
4. 铸造将提纯后的多晶硅熔体倒入铸造炉中,进行铸造。
铸造过程主要包括以下几个步骤:(1)将熔融的多晶硅倒入铸锭模具中。
(2)在铸锭模具中通入冷却水,使多晶硅迅速凝固。
(3)待多晶硅凝固后,将铸锭模具从熔融炉中取出,得到多晶硅铸锭。
5. 切割将多晶硅铸锭切割成所需尺寸的硅片。
切割过程主要包括以下几个步骤:(1)将多晶硅铸锭放置在切割机上。
(2)在切割机上安装切割刀片,将多晶硅铸锭切割成硅片。
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太阳能电池工作原理太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。
当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压(光生电压),假如从PN结两端引出回路,就会产生电流,太阳能电池就可以工作了。
一次清洗目的:去除硅片表面的杂质残留,制做能够减少表面太阳光反射的陷光结构。
原理:单晶:利用碱溶液对单晶硅各个晶面腐蚀速率的不同,在硅片表面形成类似“金字塔”状的绒面。
Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 ↑多晶:利用硝酸的强氧化性和氢氟酸的络合性,对硅进行氧化和络合剥离,导致硅表面发生各向同性非均匀性腐蚀,从而形成类似“凹陷坑”状的绒面。
Si + HNO3 → SiO2 + NOx ↑ + H2OSiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O制PN结(扩散)目的:在P型硅表面上渗透入很薄的一层磷,使前表面变成N型,使之成为一个PN结。
原理:POCl3液态源:通过气体携带POCL3分子进入扩散炉管,使之反应生成磷沉淀在表层。
磷在高温下渗透入硅片内部形成N区。
4POCL3 + 5O2 = 2P2O5 + 6Cl2↑去边结目的:去除硅片边缘的N型区域,将硅片内部的N层和P层隔离开,以达到 PN结的结构要求。
原理:干法刻蚀(等离子刻蚀):等离子刻蚀是采用高频辉光放电反应,使反应气体激活成活性粒子,这些活性粒子与需要被刻蚀区域的Si/Si O2发生反应,形成挥发性生成物而被去除。
二次清洗目的:去除硅片表面的P-Si玻璃层(PSG),为加镀减反射膜做准备。
原理:利用HF和硅片表面的P-Si玻璃层反应,并使之络合剥离,以达到清洗的目的。
HF + SiO2 → H2SiF6 + H2O去PSG发展方向:相对来讲,二次清洗是比较简单的工艺,之后的发展应该会如同REN A的设备一样,集成湿法刻蚀设备,从而缩减流程。
2P2O5 + 5Si = 4P + 5SiO2镀减反射膜(PECVD)目的:在硅片前表面均匀的镀上一层高效的减反射膜,并对mc-Si进行体钝化。
多晶硅太阳能电池制备工艺简介多晶硅太阳能电池是一种常见的太阳能光伏电池,其制备工艺包括多个步骤。
本文将详细介绍多晶硅太阳能电池的制备工艺,并说明每个步骤的具体过程和关键参数。
1. 多晶硅制备多晶硅是多晶体结构的硅材料,是太阳能电池的关键组成部分。
多晶硅的制备可以通过以下步骤进行:1.1 熔融硅块首先,将高纯度的硅原料与少量的掺杂剂混合,然后将混合物放入电炉中进行高温熔融。
通过熔融硅块的形成,可以得到高纯度的硅溶液。
将熔融硅块缓慢冷却,使其逐渐结晶形成固态的多晶硅。
在这个过程中,通过控制冷却速度和温度的变化,可以得到所需的晶体结构和晶界分布。
1.3 切割通过机械或化学方法将多晶硅块切割成薄片,这些薄片就是太阳能电池的基础材料。
2. 硅片表面处理在制备太阳能电池之前,需要对硅片表面进行一系列的处理,以提高电池的性能和效率。
2.1 抛光使用化学方法或机械工艺对硅片进行抛光,以去除表面的污染物和缺陷,得到光滑的表面。
将抛光后的硅片放入清洗液中进行清洗,以去除表面的残留杂质和化学物质。
2.3 背面制备对硅片的背面进行蚀刻或涂覆,以增强背面的反射作用和电流收集能力。
2.4 表面镀膜在硅片的正面表面上涂覆一层反射镀膜,以提高光的吸收效率。
3. 晶体管制备多晶硅太阳能电池的主要组成部分是晶体管,其制备过程包括:3.1 掺杂通过将掺杂剂浸入硅片中,改变硅片的导电性质。
常用的掺杂剂包括磷和硼。
将掺杂过的硅片放入高温炉中,使掺杂物扩散到硅片的内部,形成n型和p型半导体层。
3.3 金属化在硅片上涂覆一层金属,用于收集电流并传输电能。
3.4 电池片切割将晶体管制备好的硅片切割成较小的电池片,用于组装成太阳能电池组。
4. 器件组装将制备好的电池片按照一定的排列方式组装成太阳能电池组。
通常的方式是将电池片连接起来形成串联或并联的电路。
结论多晶硅太阳能电池的制备工艺包括多个关键步骤,如多晶硅制备、硅片表面处理、晶体管制备和器件组装等。
多晶硅太阳能电池制作工艺概述多晶硅太阳能电池是目前广泛应用的一种太阳能电池,其制作过程主要包括多次熔化、抽拉、切片、扩散、清洗、自定义磨蚀、P-N接结、烧结、柜橱等环节。
本文将对这些制作工艺进行概述。
第一步:多次熔化与抽拉多晶硅的制作过程首先需要进行多次熔化与抽拉,主要是将硅粉末熔融成为大块硅晶体。
这个过程需要硅坩埚、抽拉机、电阻炉等设备。
首先将粗略的硅粉末放入硅坩埚中,通过电阻炉进行热处理,直至硅粉末被融化成为硅液态物质,然后将硅液态物质通过抽拉机,逐渐拉出硅晶体。
整个过程需要反复进行多次,直至制造出较大的硅晶体。
第二步:切片制造出硅晶体后,需要将其切割成为合适的尺寸和形状。
这个过程需要切片机,能够将硅晶体逐渐切成非常薄的硅片,一般为厚度为200微米。
第三步:扩散扩散的过程是将硅片表面进行掺杂处理。
通过将硅片放入磷化氢或氯化氢容器中,并在高温下进行热处理,这可以使掺杂的原子渗透到硅片中,从而形成P-N结。
硅片的掺杂过程可分为硼掺杂和磷掺杂,硼掺杂的硅片制成的太阳能电池可以产生电流,磷掺杂的硅片则可以产生电压。
第四步:清洗经过扩散处理后的硅片需要进行清洗处理,将表面净化剂清洗干净。
这个过程需要特别的清洗机械来完成,确保硅片表面干净。
在清洗过程中,应该避免硅片受到机械刮擦,从而形成裂纹或缺陷。
第五步:自定义磨蚀在清洗完后,硅片需要进行磨蚀,去除表面的氧化层。
这个过程需要自定义磨蚀机械,能够将硅片表面进行去氧化处理,并且不改变硅片厚度。
这个过程需要特别的技术,确保硅片表面平整,并且没有表面缺陷。
第六步:P-N接结经过扩散处理和清洗后的硅片,需要将P型硅片和N型硅片进行接结。
这个过程需要对两个硅片进行对准和加压,从而形成硅片接结。
在接结过程中,要避免产生缺陷和损伤。
第七步:烧结硅片的接结完毕后,需要进行烧结。
这个过程需要一定的时间和温度,以保证硅片内部的晶体结构得以调整和稳定。
经过烧结后,硅片已经可以进行后续组装和使用。
多晶硅生产工艺和反应原理多晶硅是一种用于制造太阳能电池板的关键材料。
其制备工艺涉及多个步骤和反应原理。
多晶硅的生产工艺可以概括为以下几个主要步骤:1. 原料准备:多晶硅的主要原料是冶炼硅、矽酸钠和氢氯酸等。
这些原料在制备过程中需要进行精确的配比,以确保最终产品的质量和效能。
2. 冶炼硅的制备:首先,将原料中的冶炼硅与氢氧化钠进行反应,生成硅酸钠溶液。
然后,在高温下将溶液与电解质反应,从中析出粗硅。
这个过程主要是通过液相冶炼和电解两个步骤来完成的。
3. 精炼多晶硅:将粗硅放入电炉中,并在控制温度和环境的条件下进行加热。
通过向炉内加入能与杂质反应的物质(如氯化氢),可以将杂质从硅中去除。
这个过程被称为精炼,其目的是提高多晶硅的纯度。
4. 抽拉和切割:经过精炼的多晶硅会以一定的比例被抽拉成圆柱形的晶棒。
这个晶棒通常被切割成薄片,用于制造太阳能电池板。
切割过程需要高精确度的设备和操作,以确保最终产品的品质。
在多晶硅生产过程中,存在多个反应原理的作用:1. 溶液反应:冶炼硅与氢氧化钠反应形成硅酸钠溶液,这个反应产生了大量的热量。
同时,在高温下进行的电解质反应中,硅酸钠溶液被分解为纯硅和氢氧化钠,从而促使多晶硅的形成。
2. 杂质去除反应:在精炼多晶硅的过程中,通过向电炉中加入氯化氢等物质,可以与多晶硅中的杂质发生反应。
这些杂质会以气体或液体的形式被移出,从而提高多晶硅的纯度。
3. 抽拉和切割反应:在多晶硅被抽拉和切割的过程中,需要使用高精确度的设备和工艺控制,以确保晶棒和切片的质量。
这个过程主要是机械物理反应,通过切割工具对多晶硅进行切割和加工。
总而言之,多晶硅的生产工艺涉及多个步骤和反应原理。
从原料准备、冶炼、精炼到抽拉和切割,每一步骤都是为了提高多晶硅的纯度和形状,以满足太阳能电池板制造的要求。
通过控制反应条件和使用精确的设备,可以实现高质量的多晶硅生产。
多晶硅是一种非常重要的材料,广泛应用于太阳能电池板的制造。
基于多晶硅太阳能电池的制备工艺及其性能研究太阳能电池,作为一种新型的清洁能源,越来越受到人们的关注。
而基于多晶硅的太阳能电池由于其成本低、效率高等优点,也成为了当前主流的太阳能电池之一。
本文将介绍基于多晶硅太阳能电池的制备工艺及其性能研究。
一、多晶硅太阳能电池制备工艺1. 硅材料选用多晶硅太阳能电池的制备需要选用高质量的硅材料,以保证电池的性能和寿命。
一般来说,硅材料应具备高纯度、低杂质、大晶粒等特点。
2. 制备单晶硅棒为制备多晶硅太阳能电池,首先需要制备单晶硅棒。
制备单晶硅棒的方法主要有两种,分别是Czochralski法和分子束外延法。
其中,Czochralski法是目前最常用的方法,可以得到高质量、大尺度的单晶硅。
3. 制备多晶硅层在得到单晶硅棒后,需要将其加工成具有柔性的多晶硅层。
制备多晶硅层的方法主要有两种,分别是结晶硅池法和化学气相沉积法。
其中,结晶硅池法是目前最常用的方法之一,其优点在于制备过程简单、设备需求低等。
4. 制备太阳能电池细胞制备多晶硅太阳能电池的最后一步是制备太阳能电池细胞。
太阳能电池细胞是由n型多晶硅和p型多晶硅材料组成的。
制备太阳能电池细胞的方法主要有两种,分别是半导体硅工艺和压路工艺。
二、多晶硅太阳能电池性能研究1. 效率研究多晶硅太阳能电池的效率是衡量其性能的最重要指标之一。
多晶硅太阳能电池的效率与多种因素相关,包括材料的质量、电池的结构、制备工艺等。
当前,多晶硅太阳能电池的效率普遍在15%左右,而最高效率已经达到了20.3%。
2. 寿命研究另一个重要的性能指标是太阳能电池的寿命。
太阳能电池的寿命与材料的质量、工艺、环境等有关。
当前,多晶硅太阳能电池的寿命普遍在20年以上,而一些高性能的太阳能电池寿命可达30年以上。
3. 光谱响应研究另一个重要的性能指标是太阳能电池的光谱响应。
太阳能电池的光谱响应与材料的吸收能力有关。
当前,多晶硅太阳能电池的光谱响应主要在可见光区域,对于红外光和紫外光的响应较弱。
XINYU UNIVERSITY毕业设计(论文)(2013届)题目多晶硅太阳能电池制备工艺二级学院新能源科学与工程学院专业光伏材料加工及其应用班级 10级光伏材料(一)班学号 1003020138 学生姓名纪涛指导教师胡耐根目录摘要 (1)Abstract (2)第 1 章绪论 (3)第 2 章多晶硅太阳电池制备工艺 (5)2.1 一次清洗工序 (5)2.1.1 一次清洗工序的原理 (5)2.1.2 一次清洗工序的工艺参数 (5)2.2 扩散工序 (6)2.2.1 扩散原理 (6)2.2.2 扩散工艺 (7)2.3 湿法刻蚀的工序及其原理 (8)2.4 等离子体增强化学气相沉积工序 (10)2.4.1 等离子体增强化学气相沉积氮化硅薄膜的原理 (10)2.5 丝网印刷工序及其工作原理 (11)2.6 测试分选工序及太阳能测试仪的原理 (13)2.7 小结 (15)第 3 章多晶硅太阳能电池行业展望 (16)参考文献(References) (17)致谢 (18)多晶硅太阳能电池制备工艺摘要长期以来随着能源危机的日益突出,传统能源已不能满足能源结构的需求,然而光伏发电技术被认为是解决能源衰竭和环境危机的主要途径。
而多晶硅太阳能电池份额占据光伏市场的绝大部分,并呈现逐年上升趋势,有极大的发展潜力。
本文在阐明了国内外光伏市场以及光伏技术发展趋势的基础上,对多晶硅太阳能电池的结构及其特性简述,同时对其制备工艺:一次清洗→扩散→湿法刻蚀去背结→PECVD(等离子体增强化学气相沉积)→丝网印刷→烧结→测试分选做简要介绍。
关键词:多晶硅太阳能电池;光伏技术;光伏工艺;Preparation technology of polycrystalline silicon solar cellAbstractFor a long time as the energy crisis increasingly prominent, the traditional energy cannot satisfy the needs of the energy structure, however, photovoltaic power generation technology is regarded as the main way to solve the crisis of energy exhaustion and environment and polycrystalline silicon solar cell occupies most parts of photovoltaic market share, and presents the rising trend year by year, has great development potential。
多晶硅生产工艺流程多晶硅是一种产业用途广泛的材料,主要用于光伏太阳能电池板和半导体器件的制造。
多晶硅生产工艺流程包括硅矿选矿、冶炼、提纯和铸锭过程。
以下是多晶硅的生产工艺流程的详细介绍。
1.硅矿选矿多晶硅的原材料主要是含有二氧化硅的硅矿石,如石英砂、硅石等。
在硅矿选矿过程中,会先分离出含有高纯度二氧化硅的石英砂和硅石。
选矿过程主要包括二次破碎、筛分和重选等步骤,以提高硅矿的纯度。
2.冶炼选矿后的硅矿石通过冶炼过程将硅矿石中的杂质去除,并得到多晶硅的粗锭。
冶炼过程一般采用电弧炉进行,首先将硅矿石与焦炭按一定比例混合,然后通过电极放电产生高温、高电弧强度的等离子体,在高温下将硅矿石还原为金属硅。
3.提纯冶炼得到的粗锭中含有大量的杂质,需要通过提纯过程将杂质去除,提高硅的纯度。
提纯过程主要包括溶解、晶体化和冷凝等步骤。
首先将粗锭切割成小块,然后将小块放入高温炉中进行溶解,使杂质在溶液中被分离出来。
接着,将溶液在低温条件下快速冷却和晶体化,从而使纯净硅晶体在溶液中析出。
最后,通过连续冷凝和提拉的方法将硅晶体逐渐拉长,形成高纯度多晶硅棒。
4.铸锭提纯后的硅棒是多晶硅的基础材料,但其直径较细,不能满足工业生产的需求。
因此,需要通过铸锭过程将硅棒拉制成直径较大的硅棒,以便后续加工制造太阳能电池板和半导体器件。
铸锭过程是在真空下进行的,将硅棒浸入熔融的硅池中,然后缓慢提拉和旋转,使硅棒逐渐变长,并且保持直径一致。
以上就是多晶硅生产的工艺流程的详细介绍。
通过选矿、冶炼、提纯和铸锭等步骤,可以生产出高纯度的多晶硅,为太阳能电池板和半导体器件的制造提供了重要的原材料。
随着科技的不断发展,多晶硅的生产工艺也在不断创新和改进,以提高生产效率和降低成本。
高效多晶硅太阳能电池制备工艺研究哎呀,这可是个不小的课题啊!不过别着急,咱们一步一步来,慢慢研究,一定能搞定的!咱们得了解一下高效多晶硅太阳能电池的基本原理。
简单来说,就是把太阳光转化成电能。
这个过程可不是闹着玩儿的,涉及到很多复杂的科学原理。
不过没关系,咱们先从最简单的开始。
咱们要准备好原材料。
这个可不是随便买点东西就能搞定的。
咱们得找专门的生产商,买到高质量的多晶硅材料。
这个过程可是费时费力的,不过为了环保和可持续发展,这点付出还是值得的。
咱们要把这些多晶硅材料加工成太阳能电池的基板。
这个过程可是个精细活儿,需要高超的技艺和严格的操作。
咱们得找个有经验的师傅,让他手把手地教咱们怎么操作。
这里可是有很多讲究的,比如说温度、压力、速度等等,都要恰到好处才能保证质量。
咱们要把太阳能电池的基板安装在一个框架上。
这个框架可不能随便买个现成的,得根据太阳能电池的大小和形状来定制。
这样才能确保太阳能电池能够完美地吸收阳光,转化成电能。
咱们要给太阳能电池加上一个保护层。
这个保护层可是很重要的,它不仅能防止外界物体对太阳能电池造成损害,还能提高太阳能电池的效率。
这里可是有很多种材料可以选择的,比如说玻璃、塑料、金属等等。
咱们得根据实际情况来选择最合适的材料。
咱们要把太阳能电池连接到一个控制器上。
这个控制器可不能小看它的作用,它可是太阳能电池的大脑,负责控制太阳能电池的工作状态。
这里可是有很多种控制器可以选择的,比如说手动控制、自动控制、远程控制等等。
咱们得根据实际需求来选择最合适的控制器。
经过这么多步骤,咱们的高效多晶硅太阳能电池终于大功告成了!这时候,咱们就可以把它安装在一个适合的地方,让它尽情地吸收阳光,转化成电能了。
这个过程可是让人兴奋不已的,因为它意味着我们可以利用太阳能来满足自己的需求,为地球做出一份贡献。
当然了,这个过程还有很多细节需要注意,比如说定期检查、维护保养等等。
这些都是为了让太阳能电池能够更好地工作,为我们提供更多的清洁能源。
第1篇一、项目概述随着全球光伏产业的迅猛发展,多晶硅作为光伏产品制造的基础原材料,其市场需求逐年上升。
多晶硅的生产工艺复杂,技术要求高,对环境保护和能源利用提出了更高的要求。
本报告针对多晶硅工艺进行总结,旨在分析现有工艺的特点、优缺点,并提出未来发展方向。
二、技术背景及现有技术基础1. 技术背景多晶硅是制造太阳能电池的关键材料,具有成本低、性能稳定、易于加工等优点。
目前,多晶硅生产工艺主要有西门子法、硅烷流化床法等。
2. 现有技术基础(1)西门子法:西门子法是目前应用最广泛的多晶硅生产工艺,采用氯气和氢气合成氯化氢,工业硅粉与氯化氢在合成流化床中合成三氯氢硅(TCS)气体并分离回收尾气,对TCS进行精馏/提纯,将TCS与高纯氢气送入还原炉并经化学气相沉积反应生产高纯多晶硅。
改良西门子法通过尾气回收和STC氢化工艺,实现了多晶硅生产流程的闭路循环。
(2)硅烷流化床法:硅烷流化床法以硅烷气为反应气生产粒状多晶硅,具有能耗低、可实现连续化生产、绿色环保等优点。
该工艺通过使用流化床,连续生产过程取代了改良西门子法批次间歇生产,产品为颗粒状多晶硅,省去了破碎工序。
三、工艺特点及优缺点1. 西门子法(1)特点:技术成熟稳定,生产转化率高,产品纯度高,业内主流的加工路线。
(2)优点:生产转化率高,产品纯度高,易于大规模生产。
(3)缺点:能耗高,生产过程中产生大量剧毒副产品STC,对环境造成污染,不能连续生产。
2. 硅烷流化床法(1)特点:能耗低,可实现连续化生产,绿色环保,产品为颗粒状多晶硅。
(2)优点:能耗低,生产过程中绿色环保,产品为颗粒状多晶硅,省去了破碎工序。
(3)缺点:生产稳定性、一致性、规模化以及产品质量有待提高。
四、关键技术及创新点1. 西门子法关键技术(1)尾气回收技术:通过尾气回收,将还原炉还原过程中产生的STC转化为TCS,实现闭路循环。
(2)STC氢化工艺:将尾气中分离出的STC进行氢化反应,转化为TCS,实现闭路循环。
太阳能电池光电转换原理主要是利用太阳光射入太阳能电池后产生电子电洞对,利用P-N 接面的电场将电子电洞对分离,利用上下电极将这些电子电洞引出,从而产生电流。
整个生产流程以多晶硅切片为原料,制成多晶硅太阳能电池芯片。
处理工艺主要有多晶硅切片清洗、磷扩散、氧化层去除、抗反射膜沉积、电极网印、烧结、镭射切割、测试分类包装等。
生产工艺主要分为以下过程:
⑴ 表面处理(多晶硅片清洗、制绒)
与单晶硅绒面制备采用碱液和异丙醇腐蚀工艺不同,多晶硅绒面制备采用氢氟酸和硝酸配成的腐蚀液对多晶硅体表面进行腐蚀。
一定浓度的强酸液对硅表面进行晶体的各相异性腐蚀,使得硅表面成为无数个小“金字塔”组成的凹凸表面,也就是所谓的“绒面”,以增加了光的反射吸收,提高电池的短路电流和转换效率。
从电镜的检测结果看,小“金字塔”的底边平均约为10um 。
主要反应式为:
32234HNO 4NO +3SiO +2H O Si +−−−→↑氢氟酸
2262SiO 62H O HF H SiF +→+
这个过程在硅片表面形成一层均匀的反射层(制绒),作为制备P-N 结衬底。
处理后对硅片进行碱洗、酸洗、纯水洗,此过程在封闭的酸蚀刻机中进行。
碱洗是为了清洗掉硅片未完全反应的表面腐蚀层,因为混酸中HF 比例不能太高,否则腐蚀速度会比较慢,其反应式为:2232SiO +2KOH K SiO +H O →。
之后再经过酸洗中和表面的碱液,使表面的杂质清理干净,形成纯净的绒面多晶硅片。
酸蚀刻机内设置了一定数量的清洗槽,各股废液及废水均能单独收集。
此过程中的废酸液(L 1,主要成分为废硝酸、氢氟酸和H 2SiF 6)、废碱液(L 2,主要成分为废KOH 、K 2SiO 3)、废酸液(L 3,主要成分为废氢氟酸以及盐酸)均能单独收集,酸碱洗后均由少量纯水洗涤,纯水预洗废液(S 1、S 2、S 3)和两级纯水漂洗废水(W 1),收集后排入厂区污水预处理设施,处理达标后通过专管接入清流县市政污水管网。
此过程中使用的硝酸、氢氟酸均有一定的挥发性,产生的酸性废气(G 1-1、G 1-2),经设备出气口进管道收集系统,经厂房顶的碱水喷淋系统处理达标后排放。
G 1-2与后序PECVD 工序产生的G 5(硅烃、氨气)合并收集后经过两级水吸收处理后经排气筒排放。
⑵ 磷扩散
此过程是使气体沉积在硅片表面,再利用高温制造出晶硅片P-N 接面所需的N 层。
将硅片放入扩散炉管,通以氮气、氧气和POCl 3气体,高温(电加热)下分解,在硅片表面形成较稳定的P-N 结。
磷扩散中通氮气的目的:使三氯氧磷有效导入至硅芯片上,以减少三氯氧磷之消耗。
其扩散原理可用下式表示:
322524POCl 3O 2P O +6Cl +→↑ 2522P O +5Si 5SiO +4P →↓
反应过程中Si 和O 2足量与POCl 3反应生成P 后附着于芯片上,过程中反应温度为800℃~900℃。
磷原子通过扩散进入硅片。
反应过程中Si 和O 2均过量,POCl 3完全反应,反应过程中有废气Cl 2(G 2)以及P 2O 5烟气产生,由专管收集,与表面处理工序产生的G 1-1、G 1-2一起经厂房顶的碱水喷淋系统处理达标后排放。
⑶ 等离子刻蚀(边缘刻蚀)
在扩散时,硅片的正面和周边都形成了P-N 结,为了减少漏电流、提高效率,要把硅片周边的p-n 结刻蚀掉,四氟化碳为惰性气体,在高频电场的作用下与硅反应形成四氟化硅,这样就把周边的P-N 结刻蚀掉。
刻蚀在专门刻蚀机内进行,将硅片边角刻蚀,以便电路板的连通,刻蚀后的CF 4、SiF 4 (G 3)废气抽出排放。
① 工艺过程
②技术规格
四面边缘均匀刻透,边缘PN 类型检测为P 型。
⑷去磷硅玻璃
在扩散时,硅片的正面形成一层很薄的磷硅玻璃层,为使电池表面颜色均匀一致,正反电极与电池形成良好的欧姆接触,利用49%的氢氟酸和稀HCl 混合在室温下把磷硅玻璃腐蚀掉,反应式为:SiO 2+6HF →H 2SiF 6 +2H 2O 。
氢氟酸的作用是溶解二氧化硅。
此过程有酸性废气(G 4)、漂洗废水(W 2)、废酸液(L 4:主要成分为废氢氟酸、HCl )、纯水预洗废水(S 4)产生,废气中主要污染物为氟化物和HCl 气体,酸性废水主要含氟化物。
说明:纯水废液(S 4)和漂洗废水(W 2) 收集后排入厂污水预处理设施,处理达标后通过专管接
入清流县市政污水管网。
⑸ PECVD 镀膜
此过程采用PEVCD 镀膜方式,利用高频电源辉光放电使气体电离,促进反应活性基团的生成,从而降低沉积温度,PECVD 在200℃~500℃范围内可以成氮化硅薄膜。
氮化硅膜不仅仅有优良的光学性能如折射率接近太阳电池所需的最佳折射率,且有良好的绝缘性、致密性、稳定性和对杂质离子的掩蔽能力。
沉积的氮化硅膜中含有大量的氢,能起到钝化作用。
尾气(G5) 中的硅烷和空气接触后发生如下反应:SiH 4+O 2(空气)→SiO 2+H 2O ,以SiO 2粉尘的形式排放。
另外,尾气中少量未反应的氨气经过两级水吸收处理后经排气筒排放。
① 工艺过程
A 、膜厚:~80nm (对抛光片来说厚度
~100nm ),折射率~2.05;
B 、成膜均匀性:批内≤5%,批间≤5%;
C 、表观:深蓝色,色调均一性好。
⑹电极网印、烧结
电池背面二次印刷,正面一次印刷,共三次印刷;背面烘烤二次,正面烘干烧结一次,共三次。
铝背场(指芯片的背面部分,主要功能为后续工艺流程的接触电极使用)是为了提高电子寿命,提高效率,利用铝和硅形成失配位错,把硅片体内的缺陷吸收到铝背场上来。
正反面的栅线收集电子和空穴,形成负载电流。
使用微电子检测设备(AOI )自动确认方式,确保网印结果正确。
烧结使芯片上的胶干燥,胶与芯片结合。
本工序中在印刷和烘干过程中会有少量的有机气体产生(
G
6 )。
有机废气经活性碳吸附后排气筒排放。
① 工艺过程
上 料
②技术规格
A、背电极:Ag/Al浆料,~0.05g;
B、背场:Al浆料,~1.6g;
C、正栅线:Ag浆料,~0.16g;宽度:次栅线60~80um;主栅线~1.5mm;
D、金属电极遮光面积:~6-7%;
⑺镭射切割
使用laser切割芯片边缘。
目的为使硅芯片正面与背面电极隔离开以避免导通而造成短路。
⑻测试、分类、包装
电池片在太阳能电池片分档机上被逐片测试电参数及转换效率,并将不同光电转换效率的电池片分十档归类堆码,剔除不合格电池片。
将合格电池组件分档包装、入库。