太阳能光伏硅片的制作流程介绍

        晶硅电池的核心,产业链强势环节。光伏硅片,即太阳能级单晶硅片,是制备光伏晶硅电池的重要材料,其位于光伏产业链中游,上游为硅料,硅料占硅片成本比重约 86%;下游为电池片,硅片占电池片成本比重约在 62-66%。硅片的制备工艺主要包括拉晶和切片,单晶炉和切片机为核心生产设备。综合来看,光伏硅片企业的营运能力及盈利能力较其他环节企业处于中位。硅片产能快速扩张。需求端:全球碳中和进程不断加速,经济性进一步提升引领新增光伏装机需求向好,高壁垒的硅片行业景气度将同步提升,其盈利能力也有望随着硅料供给趋缓迎来改善,我们预测 22/25 年全球光伏硅片市场空间将分别达到 2588/3260 亿元。目前行业老玩家隆基绿能 +TCL 中环市占率合计超 50%,形成双寡头格局;以上机数控、双良节能、高景太阳能为代表的新玩家凭借大尺寸产能快速入局,行业格局或将迎来重塑。结合供需来看:虽然硅片环节存在部分闲置产能,但受原材料短缺的限制,短期供需较为平衡。以建筑领域积极落实碳达峰碳中和目标为导向,面向城镇能源系统发展目标,从单纯追求能源消费侧的节能减量转变为以低碳发展为导向的能源消费侧革命,积极开展城镇低碳发展表征评价方法与监测系统、城市低碳能源系统、光储直柔新型配电系统、市政基础设施低碳减排与提质增效、城市生态修复与功能完善、零碳建筑、绿色消纳等关键技术与装备研究,推进零碳零排放城市示范。

(1)硅片检测,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低,因此需要对来料硅片进行检测。在进行少子寿命和电阻率检测之前,需要先对硅片的对角线、微裂纹进行检测,并自动剔除破损硅片。硅片检测设备能够自动装片和卸片,并且能够将不合格品放到固定位置,从而提高检测精度和效率。

(2)扩散制结,太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。因为正是PN结的形成,才使电子和空穴在流动后不再回到原处,这样就形成了电流,用导线将电流引出,就是直流电。

(3)表面制绒,单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,用碱性或酸性腐蚀液蚀去约20~25μm,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗。经过表面准备的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,应尽快扩散制结。

(4)去磷硅玻璃,用于太阳能电池片生产制造过程中,通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡,使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸,以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量,反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络和物六氟硅酸。

(5)丝网印刷,太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后,已经制成PN结,可以在光照下产生电流,为了将产生的电流导出,需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造电极的方法很多,而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上,该设备由电池背面银铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。

(6)快速烧结,经过丝网印刷后的硅片,不能直接使用,需经烧结炉快速烧结,将有机树脂粘合剂燃烧掉,剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。烧结炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉,此阶段温度慢慢上升;烧结阶段中烧结体内完成各种物理化学反应,形成电阻膜结构,使其真正具有电阻特性,该阶段温度达到峰值;降温冷却阶段,玻璃冷却硬化并凝固。


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