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  • 光伏材料硅片切割技術(shù)研討

    2018-05-31 16:47:09 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
    目前硅片切割技術(shù)多采用多線切割技術(shù),相比以前的內(nèi)圓切割,有切割效率高,成本低,材料損耗少。目前硅片能夠切出的最薄度在200um左右。實(shí)際太陽能電池的最佳性能厚度是在60-100um.,之所以維持在200um左右是因?yàn)樘柲茈姵氐臋C(jī)械性考慮。

    我國(guó)自1980年以后,中國(guó)能源總消耗量每年增長(zhǎng)約為5%,是世界增長(zhǎng)率的近三倍,目前能源儲(chǔ)備和未來需求之間存在大量缺口。預(yù)測(cè)到2020年,中國(guó)石油消費(fèi)量將達(dá)到4億5000萬噸到6億1000萬噸,專家預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)最多供應(yīng)量在1億8000到2億噸左右,缺口將達(dá)到2億到6億噸。由于中國(guó)石油不可能大幅度增長(zhǎng),因此巨大的能源缺口將嚴(yán)重依賴進(jìn)口能源補(bǔ)給。(圖1-1為我國(guó)近年石油情況)進(jìn)口預(yù)測(cè)中國(guó)2020年以后,石油對(duì)外依賴度將>55%,進(jìn)口天然氣對(duì)外依存度到達(dá)25%-40%,煤的需求量將達(dá)到40-60噸。2020年以后中國(guó)能源供應(yīng)缺口將進(jìn)一步加大。國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和安全離不開能源的開發(fā),能源是各國(guó)經(jīng)濟(jì)的血脈,是政治穩(wěn)定的基石,能源的發(fā)展已經(jīng)擺在政治的高度和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略上。

    今天我國(guó)在新能源領(lǐng)域已經(jīng)取得喜人的成績(jī),光伏市場(chǎng)和產(chǎn)品制造全球第一,全球光伏市場(chǎng)重心已從歐美地區(qū)向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移。我國(guó)光伏裝機(jī)容量逐年上升,2015年光伏規(guī)劃裝機(jī)容量在17.5GW已提前完成,預(yù)測(cè)光伏裝機(jī)熱潮會(huì)持續(xù)5-10年,平均未來會(huì)幾十瓦增長(zhǎng)量增長(zhǎng),發(fā)展?jié)摿薮蟆?ldquo;光伏發(fā)電是創(chuàng)造適應(yīng)社會(huì)發(fā)展與能源需求的最佳能源供應(yīng)模式,是未來能源的主力”。

    硅材料狀況

    現(xiàn)階段光伏產(chǎn)業(yè)中光伏材料,仍以硅材料為主,晶硅光伏材料是光伏電池制備的主力軍,現(xiàn)今仍處于一個(gè)主導(dǎo)地位,預(yù)測(cè)晶硅電池材料的主導(dǎo)地位在未來十年不會(huì)動(dòng)搖,晶硅電池占市場(chǎng)率80%以上,單多晶是電池材料的基礎(chǔ),是高效單晶電池的主要原料,我國(guó)近幾年每年多晶硅需求量在20-30萬噸左右,預(yù)計(jì)隨裝機(jī)容量的上升還會(huì)增長(zhǎng)。多晶生產(chǎn)的核心技術(shù)一直被歐美和日本等幾個(gè)少數(shù)廠家擁有,技術(shù)處于長(zhǎng)期封鎖。近幾年,隨著光伏應(yīng)用市場(chǎng)的轉(zhuǎn)移,和我國(guó)企業(yè)的技術(shù)引進(jìn),消化,創(chuàng)新,我國(guó)目前在多晶硅制造已經(jīng)取得重大突破,多晶硅產(chǎn)量不斷增長(zhǎng),2007年達(dá)到千億噸產(chǎn)量,2009達(dá)到萬億噸產(chǎn)量,2014年十萬噸,2012年由于國(guó)際市場(chǎng)冷淡,國(guó)內(nèi)光伏企業(yè)遭遇“寒冬期”多晶硅企業(yè)大面積停產(chǎn),預(yù)測(cè)2016年我國(guó)多晶硅需求在20-30萬噸左右。

    多晶硅技術(shù)的方法

    目前多晶硅生產(chǎn)技術(shù)主要有三種:改良西門子法,硅烷流化床法,冶金法”其中前兩者制備方法較為常用,中國(guó)企業(yè)大多采用改良西門子法,改良西門子法制備多晶硅技術(shù)最成熟,最可靠,投產(chǎn)速度最快,節(jié)能技術(shù)明顯,成本低質(zhì)量好,不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染:冶金法具有成本高,產(chǎn)品質(zhì)量低,衰減高等特點(diǎn),烷流化床法成本相對(duì)比較低,但晶硅純度較差。目前我國(guó)電池材料領(lǐng)域大多是建立在多晶硅制造基礎(chǔ),多晶材料占電池材料大半江山,無論利用磁控技術(shù)還是區(qū)容技術(shù)制備單晶電池材料,還是以上三種方法制取多晶硅都需要經(jīng)過硅片切割。

    電池制備工藝

    單晶電池制備主要工藝:?jiǎn)尉Ч璋?截?cái)?開方-磨面-切片-清洗-檢測(cè)分級(jí)-包裝。

    多晶電池制備主要工藝:多晶硅錠-開方-切斷-磨面-倒角-切片-清洗-檢測(cè)-包裝。

    單多晶硅片制備方法有異同點(diǎn),在硅片切割工藝后續(xù)工藝基本相同。

    硅片來料檢驗(yàn)—制絨—擴(kuò)散制結(jié)-PECVD-去PSG磷硅玻璃—絲網(wǎng)印刷背電場(chǎng)電極-燒結(jié)-檢測(cè)分級(jí)-包裝。

    電池加工工藝異點(diǎn)在制絨工藝上,單晶采用異性堿制絨,多晶采用各向同性酸制絨。目前由于多晶由于轉(zhuǎn)換效率和單晶只相差1-2百分點(diǎn),制造成本低,是電站組件選型的潮流之選。單晶生產(chǎn)工藝幾乎都可以用于多晶電池工藝生產(chǎn),生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大。由于單晶電池工藝近期生產(chǎn)不斷改進(jìn),制造工藝成本基本和多晶制造工藝成本持平,憑借其轉(zhuǎn)化率較高,又有取代多晶的市場(chǎng)份額的趨勢(shì),總之目前隨著國(guó)內(nèi)光伏應(yīng)用市場(chǎng)的開發(fā),高效組件市場(chǎng)需求是趨勢(shì)。

    硅片切割技術(shù)

    目前硅片切割技術(shù)多采用多線切割技術(shù),相比以前的內(nèi)圓切割,有切割效率高,成本低,材料損耗少。目前硅片能夠切出的最薄度在200um左右。實(shí)際太陽能電池的最佳性能厚度是在60-100um.,之所以維持在200um左右是因?yàn)樘柲茈姵氐臋C(jī)戒性考慮,硅片厚度減少厚度減少已不再適應(yīng)這些電池工藝,如腐蝕,絲網(wǎng)印刷等,硅片厚度的減少帶來了很大的電池制備技術(shù)難點(diǎn),當(dāng)然目前切片技術(shù)也無法滿足其技術(shù)要求。

    切割硅片是電池片加工的重要步驟,直接影響硅片表面晶向,厚度,表面粗糙度,翹曲度,硅片制造過程可能出現(xiàn)斷線,停機(jī),厚度不均勻,粗糙度過大等(工藝難點(diǎn));以前硅片,電池工藝,組件制造,三部分幾乎平分各占成本33%左右,現(xiàn)在由于電池工藝和組件制造方面技術(shù)的改進(jìn),三者成本分布分別為50%,25%25%(成本);在硅片切割過程中材料損失越位50%,浪費(fèi)嚴(yán)重(材料節(jié)約)。因此對(duì)硅片技術(shù)進(jìn)行研究,研討,技術(shù)改進(jìn)具有重要意義。

    一、硅片切割作為硅片加工工藝過程中最關(guān)鍵的工藝點(diǎn),其加工工藝和加工質(zhì)量直接影響整個(gè)生產(chǎn)全局,和后續(xù)電池片工藝制備,因此硅片切割要有嚴(yán)格的工藝要求。

    1、硅片切割工藝所要遵守的技術(shù)原則:

    1)斷面完整性好,消除拉絲和印痕跡。

    2)切割精度要高,表面平行度高,厚度誤差小。

    3)提高成品率,縮小切割縫隙,減少材料損失。

    4)提高切割速度,提高生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)智能控制,自動(dòng)進(jìn)行切割。

    二.多線切割機(jī)理論切片數(shù)量計(jì)算方法分析:

    1、D=T+F+dw+DS

    槽距=硅片厚度+游移量+鋼線直徑+金剛砂直徑

    理論切片數(shù)量=單晶有效長(zhǎng)度/槽距

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    責(zé)任編輯:蔣桂云

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