光伏电池制备工艺课件PPT(共 45张)
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光伏电池制备工艺
边长
•
常见156mm×156mm 的单晶硅片、多晶硅片 的边宽要求为： 156±0.5mm
倒角
• 倒角主要是指晶片边 缘通过研磨或腐蚀整形加 工成一定角度，以消除晶 片边缘尖锐状态，避免在 后序加工中造成边缘损失， 可防止晶片边缘破裂、防 止热应力集中，并增加薄 膜层在晶片边缘的平坦度。 • 常见156mm×156mm多 晶硅片倒角的要求为 0.5~2mm 、450±100（如图； 单晶硅片的要求为900±30。
（b）水痕杂质脏污片
注意：
• ① 外观缺陷检查目的在于检查硅片在切片和清洗过 程中是否造成外观缺陷。 • ② 硅片采用全部检测的方式进行检验。 • ③ 常用测量工具事十倍放大镜、塞尺、线痕表面深 度测试仪。
硅片性能测试
• • • • 1）电阻率测试 2）导电类型 3）TTV 4）少子寿命
电阻率测试
太阳电池的性能表征
一、太阳电池模型
• 1. 光生电动势——P正N负，相当于在PN结上 加上正向电压 • 2. 光生电流IL——N →P • 3. 正向电流IF——P →N
太阳电池的模型
• 在入射光的作用下，产生光生电压为U、光生电流为 IL。在PN结两端通过负载RL构成的回路及等效电路为
I
U
I
RL
连续性崩边的片子
污物
• 污物一般为半导体晶片上的尘埃、晶片表面的污染物，且 不能用预检查溶剂清洗去除。对于晶片的要求为无污物。 常见有污物的晶片如图所示，图a脏污片杂质的主要是氮 化硅和碳化硅、图b脏污片杂质主要是水痕等，对于图a、 b中的脏污片均是不合格的晶片。
（a）含有氮化硅、碳化硅的脏污片
各向异性碱腐蚀
• 对于单晶硅而言，选择择优化学腐蚀剂，就可以在 硅片表面形成金字塔结构，称为绒面结构，又称表面织构化。 对于（100）的p型直拉硅片，最常用的是各向异性碱腐蚀， 因为在硅晶体中，（111）面是原子最密排面，腐蚀速率最 慢，所以腐蚀后4个与晶体硅（100）面相交的（111）面构 成了金字塔结构。如下图所示，为单晶硅制绒后的SEM图， 高10μm的峰时方形底面金字塔的顶。
光伏电池制备工艺项目三-扩散(课堂PPT)
30
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石英管清洗机 2 石英管清洗
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2 石英管清洗
石英管清洗机控制面板
控制面板由开关.电 源按钮.急停和操作 面板组成。开机时 先开总电源，再按 电源开关。关机时 先按电源开关，再 关总电源。遇到紧 急情况时按急停按 钮，记住复位。
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石英管清洗机控制面板操作方法
JO-1腐蚀槽进水 J1-1清洗槽进水 C0-1腐蚀槽排水 C1-1清洗槽排水 DO-1腐蚀槽转动 D1-1清洗槽转动 前：机械臂移动到腐蚀槽 中：机械臂停止 后：机械臂移动到清洗槽
❖ 4）把源瓶放入恒温槽（一般20℃左右），水位离源瓶 顶部1CM左右水位，确定装源瓶时不能带入纸屑等杂物（包
括贴在源瓶上的标签），以防把恒温槽循环泵的进出水口堵 塞，把进气管和出气管接好。
❖ 5）先在PLC控制面板上把小氮出气的电磁阀打开，把 源瓶出气阀慢慢的拧开，目的释放瓶内压力。
❖ 6）然后在PLC控制面板上把小氮进气的电磁阀打开， 设定小氮流量（500）。
❖ ④平抬起舟叉，朝上倾斜三十度（如图），将装载有硅片 的石英舟从碳化硅桨上面取下放到净化台上；
❖ ⑤ 并将下一批待扩散的硅片装入扩散炉中。
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8 取片
❖ ① 操作员戴上橡胶手套或指套，口罩。 ②单晶取片方式：单手拿住硅片两边进行卸片，正面（扩散 面）朝上放置。 。 ③多晶取片方式：双手握住硅片的两边，将硅片从石英槽内 取出，及时放入泡沫盒内 ，每次卸片应控制在十片以内 。
（p型和n型）的半导体接触在一起就能形成的。要制造一 个p-n结，必须使一块完整的半导体晶体的一部分是P型区 域，另一部分是n型区域。也就是在晶体内部实现p型和n 型半导体的接触。
N
P
2
光伏电池车间工艺流程 PPT课件
PECVD
PECVD的原理
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是借助于辉光放电等
离子体使含有薄膜组成的气态物质发生化学反应，从而实现
POCl3-Diffusion (45-60 W/sq)
Edge Isolation / P-Glass etching RENA InOxSide (InOx)
PECVD SiNx-deposition Screen printing of Ag-contacts Screen printing of Al/Ag-pads
图6. 陷光原理
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去损伤层及制绒
• 单晶硅片 • 碱性制绒（NaOH+IPA) • 各向异性 • 降低反射率到12%-14% • 单面减薄：9um
• 多晶硅片 • 酸性制绒 (HNO3+HF) • 各向同性 • 降低反射率到24%-26% • 单面减薄 4.5um
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扩散
图7. 48所扩散炉
13
扩散
图8. Centrotherm 扩散炉
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扩散
扩散的目的
在晶体内部实现P型和N型半导体的接触，从而得到PN结
扩散的方法
1）三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 Tempress, Centrotherm, 48所, 七星
2）喷涂磷酸水溶液后链式扩散 Despatch, Schmid链式扩散炉
目前大部分国内太阳能电池生产厂都使用的第一种方法
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扩散
工艺参数 • 杂质源的浓度 • 扩散温度 • 扩散时间
蓝色：30ohm/sq 红色：80ohm/sq
18
扩散
检验标准
• 扩散方块电阻控制在45-65Ω/□之间。 • 同一炉扩散方块电阻不均匀度≤10%，同一硅片扩散方块电阻 不均匀度≤5%。
光伏电池工艺培训资料46页PPT文档
HCl去除硅片表面金属杂质：
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
10
注意事项
KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
11
扩散
太阳电池制造的核心工序
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
13
太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
本公司目前采用的是第一种方法。
14
磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
26
等离子体刻蚀反应
27
边缘刻蚀控制
短路形成途径 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，
硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避免 地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电 子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背 面，而造成短路。此短路通道等效于降低并 联电阻。 控制方法 对于不同规格硅片，应适当的调整辉光功率 和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
6
绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光
盐酸具有酸和络合剂的双重作用，氯离子能与 Pt 2+、Au 3+、 Ag +、Cu +、Cd 2+、Hg 2+等金属离子 形成可溶于水的络合物。
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注意事项
KOH、HCl、HF都是强腐蚀性的化学药品，其 固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、 呼吸道，所以操作人员要按照规定穿戴防护服、 防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。一旦有化学 试剂伤害了员工的身体，马上用纯水冲洗30分钟， 送医院就医。
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扩散
太阳电池制造的核心工序
PN结——太阳电池的心脏
扩散的目的：形成PN结
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太阳电池磷扩散方法
１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散 ２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散 ３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
本公司目前采用的是第一种方法。
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磷扩散工艺过程
清洗
扩散
饱和
关源，退舟
装片
卸片
送片
方块电阻测量
26
等离子体刻蚀反应
27
边缘刻蚀控制
短路形成途径 由于在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，
硅片的所有表面（包括边缘）都将不可避免 地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电 子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背 面，而造成短路。此短路通道等效于降低并 联电阻。 控制方法 对于不同规格硅片，应适当的调整辉光功率 和刻蚀时间使达到完全去除短路通道的效果。
反应式为： Si+2KOH+H2O →K2SiO3 +2H2 ↑
6
绒面光学原理
制备绒面的目的： 减少光的反射率，提高短路电流（Isc），
最终提高电池的光电转换效率。 陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光
太阳能电池生产工艺幻灯片PPT
等离子体刻蚀机
设备要求： 工艺重复性好， 刻蚀速度快、 均匀性好 。 密封性能好、 操作安全
洗磷
目的：去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅
玻璃(磷硅玻璃是指P2O5与SiO2的混合物）。 原理：P2O5溶于HF酸 SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O H2SiF6可溶于水 条件：HF浓度8％-10％ 洗磷后需用去离子水将硅片冲洗干净并甩干。
工艺目的；主要是去除油脂、松香、石蜡 等杂质。
工艺原理；超声振动使油珠滚落，物理去 油。
条件；去离子水一定量，温度60—90℃， 时间10—40min。
超声波清洗机
设备要求：稳定性 好，精确度高（温 度、时间），操作 方便（换水方便）。
减薄
工艺目的；去除表面损伤层和部分杂质。 工艺原理；利用硅在浓NaOH溶液中的各
PECVD（等离子体增强化学气相沉 积）
目的：表面钝化和减少光的反射，降低载 流子复合速度和增加光的吸收。
原理：硅烷与氨气反应生成氮化硅淀积在 硅片表面形成减反射膜。反应过程中有大 量的氢离子注入，使硅片中悬挂键饱和， 达到表面钝化和体钝化的目的，有效降低 了载流子的复合，提高了电池的短路电流 和开路电压。
将硅片冲洗干净，以免残留药液影响倒下个小环 节的正常进行。 去离子水是指纯水，指的是将水中的强电解质去 除并且将弱电解质去除到一定程度的水。其电阻 率越大，电导率约小则级别越高。
清洗机
设备要求：稳定性好，精确度高，密闭性 能好，有抽风装置，便于标准化生产，操 作简单安全。
烘干
目的：烘干。 原理：热吹风（~75 ℃ ）去除硅片表面残
48所三管扩散炉
刻蚀
目的；去除周边短路环。
原理：在辉光放电条件下，CF4和O2生成等离子体，交替 对周边作用，使周边电阻增大。
光伏电池片的制作光伏电池组件的制作PPT课件
——电池组件定义： 具有外部封装及内部连
接、能单独提供直流电输出的最小不可分 割的太阳能电池组合装置，叫太阳能电池
组件，即多个单体太阳能电池互联封装后
成为组件。
第27页/共57页
第28页/共57页
作用：
• 单个太阳能电池往往因为输出电压太低，输出 电流不合适，晶体硅太阳能电池本身又比较脆， 不能独立抵御外界恶劣条件，因而在实际使用中 需要把单体太阳能电池进行串、并联，并加以封 装，接出外连电线，成为可以独立作为光伏电源 使用的太阳能电池组件(也称光伏组件)。太阳能 电池组件通过吸收阳光，将太阳的光能直接变成 用户所需的电能输出。
• 去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃 （磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层）。
第13页/共57页
第14页/共57页
工序五，PECVD：
• 目的——渡减反射膜+钝化： • PECVD即等离子体增强化学气相淀积
设备，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition； 制作减少硅片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）； • 反应气体为SIH4和NH3
第4页/共57页
一、太阳电池生产工艺流程
第5页/共57页
工序一，硅片清洗，制绒:
• 目的——HNO3（硝酸） 对硅表面氧化, 打破了硅表面的Si2H 键, 使Si 氧化为SiO2 ,然后HF溶解SiO2 , 并生成络合物H2SiF6 。从而导致硅表 面发生各向同性非均匀性腐蚀, 形成的半球状的绒面, 有利于减少光反 射, 增强光吸收。
Rsh（并联电阻） FF（填充因子） 率）
EFF（转换效
第23页/共57页
太阳能电池的品质要求
• 尽可能高的转换效率 • 表面状况良好（颜色均匀，图案完整、清
接、能单独提供直流电输出的最小不可分 割的太阳能电池组合装置，叫太阳能电池
组件，即多个单体太阳能电池互联封装后
成为组件。
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第28页/共57页
作用：
• 单个太阳能电池往往因为输出电压太低，输出 电流不合适，晶体硅太阳能电池本身又比较脆， 不能独立抵御外界恶劣条件，因而在实际使用中 需要把单体太阳能电池进行串、并联，并加以封 装，接出外连电线，成为可以独立作为光伏电源 使用的太阳能电池组件(也称光伏组件)。太阳能 电池组件通过吸收阳光，将太阳的光能直接变成 用户所需的电能输出。
• 去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃 （磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层）。
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工序五，PECVD：
• 目的——渡减反射膜+钝化： • PECVD即等离子体增强化学气相淀积
设备，Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition； 制作减少硅片表面反射的SiN 薄膜（～80nm）； • 反应气体为SIH4和NH3
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一、太阳电池生产工艺流程
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工序一，硅片清洗，制绒:
• 目的——HNO3（硝酸） 对硅表面氧化, 打破了硅表面的Si2H 键, 使Si 氧化为SiO2 ,然后HF溶解SiO2 , 并生成络合物H2SiF6 。从而导致硅表 面发生各向同性非均匀性腐蚀, 形成的半球状的绒面, 有利于减少光反 射, 增强光吸收。
Rsh（并联电阻） FF（填充因子） 率）
EFF（转换效
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太阳能电池的品质要求
• 尽可能高的转换效率 • 表面状况良好（颜色均匀，图案完整、清
《太阳能电池生产工艺原理》PPT模板课件
太阳电池的设计
▪ 光生载流子的收集几率 ▪ 结深 ▪ 电极设计（使电阻损耗最小） ▪ 减反射膜的厚度和折射率
太阳电池的光谱响应ABSDEPTH
—被收集的载流子数与入射光子数之比
EQE & IQE (0-1)
QE vs. Wavelength
1.00
0.90
0.80
0.70 0.60
0.50
0.40
电池片生产流程
装片－制绒－化学清洗－扩散－刻蚀 －去磷硅玻璃－PECVD－丝网印刷－ 烧结－分类检测－包装
原始硅片 制绒
单晶电池片生产过程
包装
分类检测
丝网印刷正 面电极
丝网印刷 背电场
清洗甩干
扩散
刻蚀和去磷硅玻璃 PECVD
丝网印刷 背电极
原始硅片 制绒
多晶电池片生产过程
包装
分类检测
丝网印刷 正电极
● 种类 1) Si太阳电池 2) GaAs太阳电池 (砷化镓） 3) 染料敏化电池 4) Cu2S电池
● 硅太阳电池 1)单晶硅片 2)多晶硅片 3)非晶硅薄膜 4)多晶硅薄膜
二、太阳能辐射
1、太阳辐射能的来源—电磁辐射
大气层对太阳辐射的影响
大气质量—太阳光线通过大气层的路程对到达地球
表面的太阳辐射的影响 AM0—地球大气层外的太阳辐射 AM1—穿过1个大气层的太阳辐射（太阳入射角为0）
丝网印刷
▪ 原材料的特性
硅片的厂家、型号、批次 、厚度、尺寸、少子寿命、对角线
▪ 丝网印刷的辅助材料
刮条、浆料、胶带、封网浆、酒精、松油醇
▪ 丝网印刷表单的填写
工序流程卡、电池生产记录、首检记录、浆料领用/使用记录、 刮条更换记录、网板更换记录、网板使用寿命跟踪记录、台面 称重记录、碎片称重记录、设备维护申请单…
太阳能电池制造工艺幻灯片PPT
硅太阳能电池制造工艺
硅太阳能电池制造工艺主要包括： 1. 去除损伤层 2. 表面绒面化 3. 发射区扩散 4. 边缘结刻蚀 5. PECDV沉积SiN 6. 丝网印刷正背面电极浆料 7. 共烧形成金属接触 8. 电池片测试。
表面绒面化
由于硅片用P型（100）硅 片，可利用氢氧化钠溶液对单 晶硅片进行各向异性腐蚀的特 点来制备绒面。当各向异性因 子>10时（所谓各向异性因子 就是（100）面与（111）面 单晶硅腐蚀速率之比），可以 得到整齐均匀的金字塔形的角 锥体组成的绒面。绒面具有受 光面积大，反射率低的特点。 可提高单晶硅太阳电池的短路 电流，从而提高太阳电池的光 电转换效率。
太阳能电池制造工艺幻灯 片PPT
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一、硅太阳能电池工作原理
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清 洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用中； 大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领 域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是 以半导体材料为基础， 其工作原理是利用光电材料 吸收光能后发生内光电效应， 将光能转换为电能。根据所 用材料的不同，太阳能电池 可分为：硅基太阳能电池和 薄膜电池，本章主要讲硅基 太阳能电池。
三、硅太阳能电池制造工艺
制造太阳电池片，首先要对经过清洗的硅片，在高温石 英管扩散炉对硅片表面作扩散掺杂，一般掺杂物为微量的 硼、磷、锑等。目的是在硅片上形成P/N结。然后采用丝 网印刷法，用精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧 结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂覆减反射膜 ，单 晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过检测，即可 按所需要的规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用 串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框 架和装材料进行封装，组成各种大小不同太阳电池阵列。
《太阳能电池制造工艺工艺流程以及工序简介》PPT模板课件
(b). 多晶制绒---RENA InTex
3 S i 2 H N O 3 1 8 H F 3 H 2 S i F 6 0 . 4 5 N O 1 . 3 5 N O 2 0 . 1 N 2 O 4 . 2 5 H 2 2 . 7 5 H 2 O
目的与作用：
（1）去除单晶硅片表面的机械损 伤层和氧化层。 （2）有效增加硅片对入射太阳光的 吸收,从而提高光生电流密度，提高单 晶硅太阳能电池的光电转换效率。
去除磷硅玻璃的目的、作用：
1. 磷硅玻璃的厚度在扩散中工艺难控制，且其工艺窗口太小，不稳 定。
2. 磷硅玻璃的折射率在1.5左右，比氮化硅折射率（2.07左右）小， 若磷硅玻璃较厚会降低减反射效果。
3. 磷硅玻璃中含有高浓度的磷杂质，会增加少子表面复合，使电池 效率下降。
2. 扩散（POCl3液态扩散）
(c). 去磷硅玻璃---PSG
在扩散过程中发生如下反应：
4 P C l3 5 O 2 2 P 2 O 5 6 C l2
POCl3分解产生的P2O5淀积在硅片表面， P2O5与Si反应生成SiO2和 磷原子：
2 P O 5 S i5 Si 4 O P
25
2
这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的SiO2，称之为磷硅玻璃。
2 P 2 O 5 5 S 9 i 0 C 以 0 5 上 S2 i 4 O P
4 P5 C 5 O 2 l 2 P 2 O 5 1C 0 2 l
3.沉积减反射膜（PECVD）工 序
❖ 沉积减反射膜的作用、目的：
1. 沉积减反射膜实际上就是对电池进行 钝化。钝化可以去掉硅电池表面的悬 空键和降低表面态，从而降低表面复 合损失，提高太阳电池的光电转换效 率。
光伏电池制备工艺-项目三-扩散ppt精选课件
ppt精选版
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3. 安装石英管
ppt精选版
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任务四 扩散工艺要求及常见问题分析
1. 方阻
方阻就是方块电阻，又称面电阻。指一个正方形的
薄膜导电材料边到边之间的电阻用Rs或R口表示。如图
所示作流程
一、工艺、质量要求
❖ 1 扩散后硅片表面呈咖啡色，颜色均匀；
❖ 2 表面清洁，无染色，无明显斑迹；
❖ 3 单晶薄层电阻在50～60Ω/□之间；
❖ 多晶薄层电阻在55～65Ω/□之间，单片方块电阻控制在正 负5Ω/□以内；
❖ 4 P-N结深为0.2～0.4µm
方块电阻，简称方阻，指一个
石英炉 管
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尾气管 放置口
Paddle TC放置
口28
1 石英管的拆装流程
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2 石英管清洗
石英管清洗机
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2 石英管清洗
石英管清洗机控制面板
控制面板由开关.电 源按钮.急停和操作 面板组成。开机时 先开总电源，再按 电源开关。关机时 先按电源开关，再 关总电源。遇到紧 急情况时按急停按 钮，记住复位。
5）上下舟人员每次放舟时应观察舟托是否偏移，并确保进
出舟过程安全后方可离开。ppt精选版
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6、扩散
① 在屏幕上选择扩散要求的参数组； ② 扩散工艺参数设定： ③ 按“运行”键（按的时间稍微长些， 直到运行开关亮起）开始扩散；
扩散的参数
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（2）扩散炉中的程序
注意：扩散运行时，由专人负责监视开关、流量和温度的状 态以及机械手的进出，如有撞舟等特殊情况发生时，需立即 按下急停按钮，及时通知工序长或工程师处理；
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拉制单晶需全程通氩，一边抽空,炉内压力控制在20乇左右。 的热场结构，能迅速带走挥发物。减压有利于sio的挥发及防止 体，达到降氧和降碳的目的。 氩气流量：35-55L/min(联创炉)，投料公斤，耗气量约170立方
2019/8/16
三.主要
3.多晶铸锭工艺
（1）多晶铸锭炉发展趋势：a装料多 b周期短 C品质高
光伏电池制备工艺
光伏电池制备的准备
任务二·
晶硅电池产业链工艺流程
•
目录
• 一.相关概念
• 二.产业链结构
• 三.主要工艺流程
• 1.原生多晶硅
• 2.单晶硅拉制工艺
• 3.多晶铸锭工艺
• 4.准单晶工艺
• 5.电池片生产工艺
• 四.总结
太阳能电池
• 定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生 直流电的发电装置，几乎全部由半导体物料 （例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于 没有活动的部分，故可以长时间操作而不会 导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简 单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源 较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，并 入电网供电。
2019/8/16
⑵ 改良西门子法
;HCl → SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2（三氯氢硅合成炉） SiHCl3+H2 → Si+HCl（还原炉）
SiCl4+H2 →SiHCl3+HCl(氢化炉)
四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题， 了副产物四氯化硅，同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅，氯化氢也可以自身 降低生产成本，各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。
工艺优点：压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯 此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分 期分离的难度.
工艺缺点：反应温度高，电耗高，TCS单耗2.2 ～ 3KWh/kg，加热 运行费用较高，有碳污染的可能。
2019/8/16
热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
三.主要
直拉单晶拉制过程图
装炉
化料
引晶
放肩 冷却
2019/8/16
直拉单晶炉
2019/8/16
三.主要
三.主要
（2）氩气使用情况：整个热场系统，包括两大部分，加热 其它部分主耍是保温、导流，形成一定的温度梯度，使座落在 里的石英坩埚中的熔料能按要求的晶向结晶生长。
SiO2﹢SSi2OiCC2﹢＝→sSSiii﹢OC﹢2O＝22 SCiOO ﹢CO+Si
2019/8/16
• 冷氢化技术
三.主要
• 利用以下反应:SiCl4+2H2+3Si → 4SiHCl3
• 反应温度为450℃,压力范围1.5～1.8MPa,转化率大约为20%～25% 剂NiO
• 工艺优点：反应温度低，电耗低， TCS单耗≤ 1KWh/kg • 工艺缺点：气固反应，操作压力较高，对设备密封性要求高，操
• 国内主要厂商：绍兴精工、中电48所、华盛天龙、京
氩气主要使用量：不需全程吹氩，450铸锭炉单锭氩气耗量为70
2019/8/16
（2）工艺周期
整个工艺周期
三.主要
加加热热 出炉
1540 ℃ 约10-15h
熔熔化化
1430 ℃
长长晶晶
冷却
900 ℃ 约4h
1370 ℃
退退火火
2019/8/16
（3）多晶铸锭炉主要生产厂家
三.主要
• 国外主要厂商：美国GT SOLAR、德国ALD、普法拓普等 据中国多晶铸锭炉市场约50%。
原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核 长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形 成单晶硅.
2019/8/16
二.产业
太阳能级多晶硅 SoG:6~7N
Si+HCl→SiHCl3+H2 SiHCl3+H2→Si+HCl
直拉或区熔（CZ or FZ）
铸锭炉
铸锭炉
准单晶硅锭
二.产业
切
化学法：改良西门子
冶炼
SiO2+C →Si+CO2
硅矿石
↑
silica
工业硅 MS-Si 1~2N
多晶铸锭 切片机
多晶硅片
切片机 单晶
多晶硅太阳能电池
太阳能光伏发电 系统
三
1.原生多晶硅
⑴ 三大主要生产方法
多晶硅
三.主要
改良西门子法 硅烷法 冶金法
注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比 95%以上
种类
太阳能 电池
晶硅电池
多元化合物薄 膜电池
单晶硅电池
多晶硅电池
非晶硅薄膜电 池
硫化镉 砷化镓 铜铟硒薄膜
电池
多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下
子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取
,则这些晶粒结合起来,就形成多晶硅.
单晶硅：熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅
工业硅
↓
添加Ca
酸洗
↓
去除Ti、Fe
氧化精炼
真空处理
↓
除B、C
↓
去除P、O、Ca、Al
凝固精
2019/8/16
小 结：
三.主要
• 1. 光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展，生产1MW太阳能电 多晶硅，晶体硅材料是主要的光伏材料，其市场占有率在80%以 后相当长一段时期，也依然是太阳能的主流材料。
• 2. 西门子法是目前多晶硅生产的主流技术，约90%的多晶硅 短期内这种局面不会改变.
提纯工作量大。
2019/8/16
冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
2019/8/16
TCS:三氯化硅 STC：四氯化硅 DCS：二氯二氢硅
（3）硅烷法
三.主要
最终用硅烷热解制得多晶硅的方法
其中制备硅烷的方法：硅镁合金工艺 、氯硅烷歧化工 金属氢化物工艺
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（4）冶金法
三.主要
2019/8/16
②改良西门工艺流程
三.主要
氯化氢 硅粉
四氯化硅
氯化 氯化氢
分离 氢气、三氯氢硅
冷凝
还原尾气
还原
氢还原 四氯化硅
多晶硅 三氯氢硅
氢净化 水电解
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③氢化方法：热氢化与冷氢化
三.主要
热氢化技术
利用以下反应:2SiCl4+H2﹦2SiHCl3+2HCl
反应温度为1200～1250℃,压力范围1.5～2.5个大气压力,三氯氢硅 为17%～20%左右.
• 3. 多晶硅生产气体使用情况
• 氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关，一般年产一千吨 验统计，消耗每小时在500～700方，主要是用在尾气、置换气、 气 氩气的消耗主要是硅芯方面
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2.单晶硅拉制工艺
三.主要
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三.主要 （1） 拉制方法及拉制过程：直拉单晶（CZ）和区熔（FZ）
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三.主要
3.多晶铸锭工艺
（1）多晶铸锭炉发展趋势：a装料多 b周期短 C品质高
光伏电池制备工艺
光伏电池制备的准备
任务二·
晶硅电池产业链工艺流程
•
目录
• 一.相关概念
• 二.产业链结构
• 三.主要工艺流程
• 1.原生多晶硅
• 2.单晶硅拉制工艺
• 3.多晶铸锭工艺
• 4.准单晶工艺
• 5.电池片生产工艺
• 四.总结
太阳能电池
• 定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生 直流电的发电装置，几乎全部由半导体物料 （例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于 没有活动的部分，故可以长时间操作而不会 导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简 单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源 较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，并 入电网供电。
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⑵ 改良西门子法
;HCl → SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2（三氯氢硅合成炉） SiHCl3+H2 → Si+HCl（还原炉）
SiCl4+H2 →SiHCl3+HCl(氢化炉)
四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题， 了副产物四氯化硅，同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅，氯化氢也可以自身 降低生产成本，各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。
工艺优点：压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯 此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分 期分离的难度.
工艺缺点：反应温度高，电耗高，TCS单耗2.2 ～ 3KWh/kg，加热 运行费用较高，有碳污染的可能。
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热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
三.主要
直拉单晶拉制过程图
装炉
化料
引晶
放肩 冷却
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直拉单晶炉
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三.主要
三.主要
（2）氩气使用情况：整个热场系统，包括两大部分，加热 其它部分主耍是保温、导流，形成一定的温度梯度，使座落在 里的石英坩埚中的熔料能按要求的晶向结晶生长。
SiO2﹢SSi2OiCC2﹢＝→sSSiii﹢OC﹢2O＝22 SCiOO ﹢CO+Si
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• 冷氢化技术
三.主要
• 利用以下反应:SiCl4+2H2+3Si → 4SiHCl3
• 反应温度为450℃,压力范围1.5～1.8MPa,转化率大约为20%～25% 剂NiO
• 工艺优点：反应温度低，电耗低， TCS单耗≤ 1KWh/kg • 工艺缺点：气固反应，操作压力较高，对设备密封性要求高，操
• 国内主要厂商：绍兴精工、中电48所、华盛天龙、京
氩气主要使用量：不需全程吹氩，450铸锭炉单锭氩气耗量为70
2019/8/16
（2）工艺周期
整个工艺周期
三.主要
加加热热 出炉
1540 ℃ 约10-15h
熔熔化化
1430 ℃
长长晶晶
冷却
900 ℃ 约4h
1370 ℃
退退火火
2019/8/16
（3）多晶铸锭炉主要生产厂家
三.主要
• 国外主要厂商：美国GT SOLAR、德国ALD、普法拓普等 据中国多晶铸锭炉市场约50%。
原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核 长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形 成单晶硅.
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二.产业
太阳能级多晶硅 SoG:6~7N
Si+HCl→SiHCl3+H2 SiHCl3+H2→Si+HCl
直拉或区熔（CZ or FZ）
铸锭炉
铸锭炉
准单晶硅锭
二.产业
切
化学法：改良西门子
冶炼
SiO2+C →Si+CO2
硅矿石
↑
silica
工业硅 MS-Si 1~2N
多晶铸锭 切片机
多晶硅片
切片机 单晶
多晶硅太阳能电池
太阳能光伏发电 系统
三
1.原生多晶硅
⑴ 三大主要生产方法
多晶硅
三.主要
改良西门子法 硅烷法 冶金法
注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比 95%以上
种类
太阳能 电池
晶硅电池
多元化合物薄 膜电池
单晶硅电池
多晶硅电池
非晶硅薄膜电 池
硫化镉 砷化镓 铜铟硒薄膜
电池
多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下
子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取
,则这些晶粒结合起来,就形成多晶硅.
单晶硅：熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅
工业硅
↓
添加Ca
酸洗
↓
去除Ti、Fe
氧化精炼
真空处理
↓
除B、C
↓
去除P、O、Ca、Al
凝固精
2019/8/16
小 结：
三.主要
• 1. 光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展，生产1MW太阳能电 多晶硅，晶体硅材料是主要的光伏材料，其市场占有率在80%以 后相当长一段时期，也依然是太阳能的主流材料。
• 2. 西门子法是目前多晶硅生产的主流技术，约90%的多晶硅 短期内这种局面不会改变.
提纯工作量大。
2019/8/16
冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图
2019/8/16
TCS:三氯化硅 STC：四氯化硅 DCS：二氯二氢硅
（3）硅烷法
三.主要
最终用硅烷热解制得多晶硅的方法
其中制备硅烷的方法：硅镁合金工艺 、氯硅烷歧化工 金属氢化物工艺
2019/8/16
（4）冶金法
三.主要
2019/8/16
②改良西门工艺流程
三.主要
氯化氢 硅粉
四氯化硅
氯化 氯化氢
分离 氢气、三氯氢硅
冷凝
还原尾气
还原
氢还原 四氯化硅
多晶硅 三氯氢硅
氢净化 水电解
2019/8/16
③氢化方法：热氢化与冷氢化
三.主要
热氢化技术
利用以下反应:2SiCl4+H2﹦2SiHCl3+2HCl
反应温度为1200～1250℃,压力范围1.5～2.5个大气压力,三氯氢硅 为17%～20%左右.
• 3. 多晶硅生产气体使用情况
• 氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关，一般年产一千吨 验统计，消耗每小时在500～700方，主要是用在尾气、置换气、 气 氩气的消耗主要是硅芯方面
2019/8/16
2.单晶硅拉制工艺
三.主要
2019/8/16
三.主要 （1） 拉制方法及拉制过程：直拉单晶（CZ）和区熔（FZ）