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1、硅片生硅片生产培培训本讲稿第一页，共二十页 Contents太阳能光伏行业简介太阳能光伏行业简介1多晶硅片的定位多晶硅片的定位2 多晶硅片生产工艺流程多晶硅片生产工艺流程3 工艺图片流程工艺图片流程4本讲稿第二页，共二十页 太阳能光伏行业简介太阳能光伏行业简介v太阳能电池产业是近几年发展最快的产业之一，最近太阳能电池产业是近几年发展最快的产业之一，最近5年来以超过年来以超过40%的速度的速度高速增长。高速增长。在各种类型的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池由于其转换效率高，在各种类型的太阳能电池中，晶体硅太阳能电池由于其转换效率高，技术成熟而继续保持领先地位，占据了技术成熟而继续保持领先地位，占据
2、了90%以上的份额，预计今后以上的份额，预计今后十年内晶体硅仍将占主导地位。十年内晶体硅仍将占主导地位。太阳能电池产业的飞速发展，带动硅锭太阳能电池产业的飞速发展，带动硅锭/硅片的需求也大增。随硅片的需求也大增。随着市场需求的增长，涌现了很多硅片生产企业，特别是多晶硅硅锭着市场需求的增长，涌现了很多硅片生产企业，特别是多晶硅硅锭的生产向大规模化发展，单厂生产能力已达到百兆瓦级。的生产向大规模化发展，单厂生产能力已达到百兆瓦级。v多晶硅锭多晶硅锭/片生产工艺成熟，生产设备主要从国外引进（美国片生产工艺成熟，生产设备主要从国外引进（美国GTSOLAR，德国，德国ALD，瑞士，瑞士HCT、M&B等）
3、。等）。本讲稿第三页，共二十页 太阳能光伏产业链图太阳能光伏产业链图156*156或125*125mm（厚度为180220m）纯度为99.9999%在太阳能光伏产业中，单在太阳能光伏产业中，单/多晶硅片属于上游产品，其品质的情况直接影多晶硅片属于上游产品，其品质的情况直接影响到下游产品电池片、组件的品质和性能，可见硅片在整个太阳能光伏产业响到下游产品电池片、组件的品质和性能，可见硅片在整个太阳能光伏产业中的重要性之高及其需求量之大。中的重要性之高及其需求量之大。组件组件电池片电池片单单/多晶硅片多晶硅片硅提纯硅提纯本讲稿第四页，共二十页 单单/多晶硅片简介多晶硅片简介单晶硅片单晶硅片用单晶硅片
4、生产的用单晶硅片生产的电池片具有电池转电池片具有电池转换效率高、稳定性换效率高、稳定性好等特点，但是单好等特点，但是单晶成本较高、能耗晶成本较高、能耗大。大。多晶硅片多晶硅片用多晶硅片生产用多晶硅片生产的电池片转换效的电池片转换效率略低于单晶硅率略低于单晶硅电池，但多晶硅电池，但多晶硅片成本低，生产片成本低，生产效率高。效率高。从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展。从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展。太阳能硅片太阳能硅片本讲稿第五页，共二十页 多晶硅片生产工艺流程多晶硅片生产工艺流程定向结晶定向结晶多晶硅锭多晶硅锭开方开方多晶硅料多晶硅料去头尾去头尾磨面磨面倒角倒角切片切片硅
5、片清洗硅片清洗检测包装检测包装本讲稿第六页，共二十页 多晶硅料多晶硅料太阳能级多晶硅太阳能级多晶硅纯度纯度为：为：99.9999%（6N）本讲稿第七页，共二十页 定向结晶定向结晶定向结晶定向结晶：晶体生长方向垂直向上，是通过定向凝固（也称可控凝晶体生长方向垂直向上，是通过定向凝固（也称可控凝固、约束凝固）过程来实现的，即在结晶过程中，通过控制温度场的固、约束凝固）过程来实现的，即在结晶过程中，通过控制温度场的变化，形成单方向热流变化，形成单方向热流(生长方向与热流方向相反），并要求液固界面处的温度生长方向与热流方向相反），并要求液固界面处的温度梯度大于梯度大于0 0，横向则要求无温度梯度，从而
6、形成定向生长的柱状晶。，横向则要求无温度梯度，从而形成定向生长的柱状晶。热流方向热流方向侧向无温度梯度，侧向无温度梯度，不散热不散热晶体生长方向定向凝固柱状晶生长示意图本讲稿第八页，共二十页 定向结晶定向结晶太阳能电池硅锭的定向结晶是一个太阳能电池硅锭的定向结晶是一个硅的提纯过程硅的提纯过程，是基于，是基于杂质的分凝效应进行的。如下图所示，一杂质浓度为杂质的分凝效应进行的。如下图所示，一杂质浓度为C C0 0的成分，当温度下降至的成分，当温度下降至T T*时，其固液界面处固相侧的杂质浓度时，其固液界面处固相侧的杂质浓度为为C C*S S。本讲稿第九页，共二十页 从多晶硅到炉内结晶过程图示从多晶
7、硅到炉内结晶过程图示本讲稿第十页，共二十页 多晶硅锭多晶硅锭多晶硅经过在铸锭炉内定向结晶，生长成为多晶硅锭。多晶硅经过在铸锭炉内定向结晶，生长成为多晶硅锭。规格为：规格为：840*840*250mm（长（长*宽宽*高）高）本讲稿第十一页，共二十页 硅锭开方硅锭开方 开方开方：就是将就是将840*840mm（长（长*宽）的硅锭切割成宽）的硅锭切割成 156*156mm或者或者125*125mm（长（长*宽）的方棒。宽）的方棒。原理原理：将待切的硅锭竖立并粘结在工作台的垫板上，工作台上方有一个线将待切的硅锭竖立并粘结在工作台的垫板上，工作台上方有一个线网框架；网框架；250m钢线从机床左侧绕线室引
8、伸至线网框架上，来回顺序缠钢线从机床左侧绕线室引伸至线网框架上，来回顺序缠绕在四组滑轮和导轮之间，形成上下二个纵横线网；框架里安放多个砂嘴，绕在四组滑轮和导轮之间，形成上下二个纵横线网；框架里安放多个砂嘴，提供切割用的砂浆；滑轮带动线网，将砂浆带入晶棒，并紧压在材料表面提供切割用的砂浆；滑轮带动线网，将砂浆带入晶棒，并紧压在材料表面上来回移动，形成研磨式切割，同时框架将线网缓慢地向下推过晶棒，完上来回移动，形成研磨式切割，同时框架将线网缓慢地向下推过晶棒，完成开方成开方/破锭工作。破锭工作。本讲稿第十二页，共二十页 去头尾、磨面、倒角去头尾、磨面、倒角根据工艺要求，将多晶硅方棒去头尾、磨面、倒
9、角根据工艺要求，将多晶硅方棒去头尾、磨面、倒角1.去头尾：将方棒的头尾部分切割掉。去头尾：将方棒的头尾部分切割掉。2.磨面：用研磨机将方棒的四个侧面抛光。磨面：用研磨机将方棒的四个侧面抛光。3.倒角：用倒角机将侧面抛光后的方棒的四个侧楞倒成倒角：用倒角机将侧面抛光后的方棒的四个侧楞倒成45度角。度角。倒角示意图倒角示意图处理后效果图处理后效果图本讲稿第十三页，共二十页 切片切片切片切片：就是将长：就是将长*宽为宽为156*156mm156*156mm或者或者125*125mm125*125mm的方棒切割成厚度为的方棒切割成厚度为180180m m220m的硅片的硅片.原理原理：通过一根钢线（典
10、型直径通过一根钢线（典型直径 160m）来回顺序缠绕）来回顺序缠绕 2 或或 4 个导个导轮而形成线网，导轮上刻有精密线槽，槽距决定切片的厚度。晶棒轮而形成线网，导轮上刻有精密线槽，槽距决定切片的厚度。晶棒两侧的砂嘴将砂浆喷在线网上，导轮转动线网将砂浆带进晶棒里，两侧的砂嘴将砂浆喷在线网上，导轮转动线网将砂浆带进晶棒里，钢线将研磨砂紧压在晶体表面上并往前移动，进行研磨式切割，晶钢线将研磨砂紧压在晶体表面上并往前移动，进行研磨式切割，晶棒同时慢速地被往下推过线网，经过几个小时的切割，上千的晶片棒同时慢速地被往下推过线网，经过几个小时的切割，上千的晶片便切割完成便切割完成。本讲稿第十四页，共二十页
11、 清洗清洗清洗分为脱胶预清洗和硅片清洗。清洗分为脱胶预清洗和硅片清洗。目的目的是将硅片洁净，为电池片工艺做好准备。是将硅片洁净，为电池片工艺做好准备。脱胶预清洗脱胶预清洗：对切割后的硅片进行脱胶剥离清洗：对切割后的硅片进行脱胶剥离清洗。清洗工艺清洗工艺：喷淋清洗喷淋清洗 醋酸脱胶（四工位）醋酸脱胶（四工位）水洗（两工位）水洗（两工位）硅片清洗硅片清洗：对线切后的硅片进行清洗、烘干处理：对线切后的硅片进行清洗、烘干处理。清洗工艺清洗工艺：如下图。：如下图。本讲稿第十五页，共二十页 检测检测少子寿命测试少子寿命测试红外检测红外检测电阻率检测电阻率检测硅锭检测硅锭检测u少子寿命少子寿命测试测试：确定
12、少子寿命符合工确定少子寿命符合工艺要求。艺要求。u红外探伤检测红外探伤检测：确：确定硅锭无裂痕定硅锭无裂痕u电阻率检测电阻率检测：确：确定硅锭电阻率达到定硅锭电阻率达到工艺要求。工艺要求。硅片检测硅片检测u少子寿命测试少子寿命测试：确定少子寿命符合工确定少子寿命符合工艺需要。艺需要。u红外探伤检测红外探伤检测：确定硅片内部无裂确定硅片内部无裂痕痕u电阻率检测电阻率检测：确定硅：确定硅片电阻率满足工艺需要。片电阻率满足工艺需要。硅锭硅锭硅片硅片本讲稿第十六页，共二十页 检测效果图检测效果图少子寿命检测效果图少子寿命检测效果图电阻率检测效果图电阻率检测效果图本讲稿第十七页，共二十页 硅片包装硅片包装本讲稿第十八页，共二十页 多晶硅到硅片主流程多晶硅到硅片主流程多多晶晶硅硅料料定定向向结结晶晶硅硅锭锭开开方方多多晶晶硅硅锭锭硅硅片片切切片片去去头头尾尾研研磨磨倒倒角角电池片电池片本讲稿第十九页，共二十页本讲稿第二十页，共二十页