技术发展趋势
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技术发展趋势
2020年5月24日星期日
准单晶技术
1. 准单晶技术简介
在光伏行业迅速发展的今天，用于制造太阳能电池的晶体硅主要是采用 直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。多晶硅铸锭，投料量大、操作简 单、工艺成本低，但电池转换效率低、寿命短；直拉单晶硅转换效率高，但 单次投料少，操作复杂，成本高。因此，怎样将两者合二为一、扬长避短， 就成了国内外光伏企业竞相研究的热点和难点。在这种背景下，介于多晶硅 和单晶硅之间的准单晶逐渐进入了人们的视野。
➢ 2011年7月8日，无锡尚品太阳能宣布其准单晶生产工艺试验成功，其转换效 率在18%以上，利用率超过65%。
准单晶技术
3. 技术研发要点
➢ 温度梯度改进。针对热场研发以改良温度梯度，同时还要注意热场保护； ➢ 晶种制备。研究发现，准单晶晶种制备方向将朝着超大超薄的方向发展； ➢ 第三，精确熔化控制。这一环节非常难以控制，它决定准单晶是否能够稳定
HIT技术
1. HIT电池结构
HIT 电池性能 开路电压： 729mV 短路电流： 3.968A 电流密度：39.5mA/cm2 填充因子： 80.0% 效率： 23.0%
电池尺寸：100.4cm2 2009年 三洋公司
HIT技术
2. HIT电池制作流程
HIT技术
2. HIT电池制备主要设备 ➢本征层及参杂层的制备
其中， schmid直接印刷掩膜层再清洗的SE实现方法技术成熟，目前在 国内已经被许多公司采用，包括尚德、英利等。
选择性发射极（SE）
2. 直接印刷掩膜层技术
选择性发射极（SE）
喷掩膜机
清洗机
背面钝化技术
背面钝化技术就是在电池片的背面沉积钝化膜，通过增加少子寿命、减少复合， 来提高电池片的效率。常见的钝化膜有：氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜，其中氧 化铝膜的背面钝化效果最好。氧化铝膜的制备方法有ALD、溅射和 PECVD 。其中 PECVD由于高产能及广泛应用于市场，将是主要的氧化铝制备方法。
片上，受激光感应的区域的浆料将喷印到硅片表面实现相应图案的印刷；能 够更加高效地、连续的实现无接触硅片的浆料印刷。
激光转印技术(LTP)
4. 工艺优点：
➢ 可以取代传统的丝网印刷，不再频繁地更换网板； ➢ 使用普通的印刷浆料； ➢ 实现正面及背面的印刷，而且不用经过烘干就可以实现背电极及铝背场的连
2. EWT电池的优点
➢ 增加了有效受光面积，故可以获得较高的效率； ➢ 可简化光伏组件的封装，使自动化生产更容易实现； ➢ 降低了背面的表面复合，因而可更好地提高电池性能； ➢ 可实现从电池的前结和背结共同收集电荷，故有很高的电荷收集率。
EWT技术
EWT技术
激光转印技术(LTP)
1. 技术简介
准单晶主要有两种铸锭技术： （1）无籽晶铸锭。无籽晶引导铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高 。一种方法是使用底部开槽的坩埚。这种方式的要点是精密控制定向凝固时 的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，槽的尺寸以及冷却 速度决定了晶粒的尺寸，凹槽有助于增大晶粒。因为需要控制的参数太多， 无籽晶铸锭工艺显得尤为困难。 （2）有籽晶铸锭。当下量产的准单晶技术大部分为有籽晶铸锭。这种技术 先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部，再加热融 化硅料，并保持籽晶不被完全融掉，最后控制降温，调节固液相的温度梯度 ，确保单晶从籽晶位置开始生长。
➢ 2011年6月8日，晶澳公司在德国Intersolar展会上宣布其所研发的高效多晶 电池“晶枫（Maple）”正式启动规模性量产。量产后的转换效率平均可达 17.5%，最高可达到18.2%。
➢ 近期中国最大的硅片企业保利协鑫也已经试用准单晶技术成功，预计待其准 单晶技术成熟后将大规模推广。
➢ 昱辉阳光于2011年1月14日报道：公司近日宣布已成功研发出一种名叫 “Virtus Wafer”的新型多晶硅硅片，该产品能够提高太阳能电池转换效率至 17.5%，较行业标准高出1%。硅片光致衰减率在0.1%左右，比单晶硅4%的 衰减率低了一个数量级。
续印刷； ➢ 连续的链式操作，无接触高效率生产，1500片/小时； ➢ 相比于传统丝网印刷，非常低的生产破损率。
反应离子刻蚀（RIE）
1. 1.技术简介
RIE是干蚀刻的一种，这种蚀刻的原理是，当在平板电极之间施加10～ 100MHZ的高频电压（RF，radio frequency）时会产生数百微米厚的离子层 （ion sheath），在其中放入试样，离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻， 此即为RIE（Reactive Ion Etching）。 RIE是现在备受关注的太阳能电池生产 技术，经过干刻蚀后，硅片的反射率相比于湿法制绒大大降低，电池片的效 率提高0.5%左右。但是受限于设备成本昂贵，真正投入使用的公司比较少。
发电成本，促进太阳能发电实现平价上网。因此，准单晶技术正引
领着光伏行业的新的风向标，其前景将十分广阔。
选择性发射极（SE）
1. SE电池实现方案
➢ 印刷磷桨（云南师范） ➢ 腐蚀出扩散掩膜层（南京中电） ➢ 直接印刷掩膜层（schmid，centrotherm） ➢ 湿法腐蚀重扩散层/等离子体刻蚀重扩 ➢ LDSE（新南威尔士） ➢ 硅墨技术（Innovalingt,OTB）
生 产，因此需要一个与之对应的精准熔化控制设备。 ➢ 位错密度。在很多生产过程中，效率衰减总是不可避免，为此把位错密度控
制到最低，是此项工艺的关键； ➢ 边角多晶控制，即合理有效控制边角多晶的比例； ➢ 铸锭良率提升。目前良率大约在40%~60%之间，还有待提高。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4. 准单晶技术的前景
5.
准单晶术集合了单晶硅和多晶硅的优点，将有助于降低太阳能
2.
3.
激光转印技术，是相对于传统丝网印刷技术，发展起来的一
种新型印刷技术。不同于丝网印刷工艺，完全采用普通的浆料（Ag
或者Al浆）在激光的作用下，将浆料均匀、准确的按设计图形高效地
喷印在硅片表面，完成印刷工艺过程。
2. 设备外观
激光转印技术(LTP)
3. 工作原理 当硅片到达激光转印位置时，在激光束的作用于不停转动的带有浆料的薄
➢TCO层的制备 溅射法：磁控溅射、离子束溅射等； 蒸发法：热蒸发、离子束蒸发等； 溅射法的工艺稳定性好，制备薄膜的质量也较好。
HIT技术
ECRCVD HIT 沉积系统
EWT技术
1. EWT电池简介
ＥＷＴ 硅太阳电池是一种前结背接触电池。它的ＰＮ 结依然位于电池的正面， 以有利于提高载流子的收集效率，通过重扩散或者镀有金属的孔（目前用的最多 的是激光打孔）把电池正面发射区和背面局部发射区连接在一起，将前表面发射 区引入背面，实现把前后表面收集的电子传导到背面电极上，正负电极细栅全部 交叉排列在电池背面，主栅排列在电池背面的两侧。
准单晶技术
2. 国内准单晶技术发展现状
➢ 2011年3月28日，晶龙集团宣布其旗下的东海晶澳太阳能科技有限公司生产 的“准单晶铸锭量产一号锭”顺利下线，投资1.5亿元的试量产一期项目已经有 12台准单晶铸锭炉投产，预计将实现年产65MW准单晶硅锭，年销售收入3 亿元。同时，投资4亿元的二期200MW准单晶硅铸锭项目也正在实施中， 2011年底达产后还将增加32台准单晶硅铸锭炉，预计将实现年销售收入10亿 元。
2020年5月24日星期日
准单晶技术
1. 准单晶技术简介
在光伏行业迅速发展的今天，用于制造太阳能电池的晶体硅主要是采用 直拉法的单晶硅及采用铸锭技术的多晶硅。多晶硅铸锭，投料量大、操作简 单、工艺成本低，但电池转换效率低、寿命短；直拉单晶硅转换效率高，但 单次投料少，操作复杂，成本高。因此，怎样将两者合二为一、扬长避短， 就成了国内外光伏企业竞相研究的热点和难点。在这种背景下，介于多晶硅 和单晶硅之间的准单晶逐渐进入了人们的视野。
➢ 2011年7月8日，无锡尚品太阳能宣布其准单晶生产工艺试验成功，其转换效 率在18%以上，利用率超过65%。
准单晶技术
3. 技术研发要点
➢ 温度梯度改进。针对热场研发以改良温度梯度，同时还要注意热场保护； ➢ 晶种制备。研究发现，准单晶晶种制备方向将朝着超大超薄的方向发展； ➢ 第三，精确熔化控制。这一环节非常难以控制，它决定准单晶是否能够稳定
HIT技术
1. HIT电池结构
HIT 电池性能 开路电压： 729mV 短路电流： 3.968A 电流密度：39.5mA/cm2 填充因子： 80.0% 效率： 23.0%
电池尺寸：100.4cm2 2009年 三洋公司
HIT技术
2. HIT电池制作流程
HIT技术
2. HIT电池制备主要设备 ➢本征层及参杂层的制备
其中， schmid直接印刷掩膜层再清洗的SE实现方法技术成熟，目前在 国内已经被许多公司采用，包括尚德、英利等。
选择性发射极（SE）
2. 直接印刷掩膜层技术
选择性发射极（SE）
喷掩膜机
清洗机
背面钝化技术
背面钝化技术就是在电池片的背面沉积钝化膜，通过增加少子寿命、减少复合， 来提高电池片的效率。常见的钝化膜有：氮化硅膜、氧化硅膜和氧化铝膜，其中氧 化铝膜的背面钝化效果最好。氧化铝膜的制备方法有ALD、溅射和 PECVD 。其中 PECVD由于高产能及广泛应用于市场，将是主要的氧化铝制备方法。
片上，受激光感应的区域的浆料将喷印到硅片表面实现相应图案的印刷；能 够更加高效地、连续的实现无接触硅片的浆料印刷。
激光转印技术(LTP)
4. 工艺优点：
➢ 可以取代传统的丝网印刷，不再频繁地更换网板； ➢ 使用普通的印刷浆料； ➢ 实现正面及背面的印刷，而且不用经过烘干就可以实现背电极及铝背场的连
2. EWT电池的优点
➢ 增加了有效受光面积，故可以获得较高的效率； ➢ 可简化光伏组件的封装，使自动化生产更容易实现； ➢ 降低了背面的表面复合，因而可更好地提高电池性能； ➢ 可实现从电池的前结和背结共同收集电荷，故有很高的电荷收集率。
EWT技术
EWT技术
激光转印技术(LTP)
1. 技术简介
准单晶主要有两种铸锭技术： （1）无籽晶铸锭。无籽晶引导铸锭工艺对晶核初期成长控制过程要求很高 。一种方法是使用底部开槽的坩埚。这种方式的要点是精密控制定向凝固时 的温度梯度和晶体生长速度来提高多晶晶粒的尺寸大小，槽的尺寸以及冷却 速度决定了晶粒的尺寸，凹槽有助于增大晶粒。因为需要控制的参数太多， 无籽晶铸锭工艺显得尤为困难。 （2）有籽晶铸锭。当下量产的准单晶技术大部分为有籽晶铸锭。这种技术 先把籽晶、硅料掺杂元素放置在坩埚中，籽晶一般位于坩埚底部，再加热融 化硅料，并保持籽晶不被完全融掉，最后控制降温，调节固液相的温度梯度 ，确保单晶从籽晶位置开始生长。
➢ 2011年6月8日，晶澳公司在德国Intersolar展会上宣布其所研发的高效多晶 电池“晶枫（Maple）”正式启动规模性量产。量产后的转换效率平均可达 17.5%，最高可达到18.2%。
➢ 近期中国最大的硅片企业保利协鑫也已经试用准单晶技术成功，预计待其准 单晶技术成熟后将大规模推广。
➢ 昱辉阳光于2011年1月14日报道：公司近日宣布已成功研发出一种名叫 “Virtus Wafer”的新型多晶硅硅片，该产品能够提高太阳能电池转换效率至 17.5%，较行业标准高出1%。硅片光致衰减率在0.1%左右，比单晶硅4%的 衰减率低了一个数量级。
续印刷； ➢ 连续的链式操作，无接触高效率生产，1500片/小时； ➢ 相比于传统丝网印刷，非常低的生产破损率。
反应离子刻蚀（RIE）
1. 1.技术简介
RIE是干蚀刻的一种，这种蚀刻的原理是，当在平板电极之间施加10～ 100MHZ的高频电压（RF，radio frequency）时会产生数百微米厚的离子层 （ion sheath），在其中放入试样，离子高速撞击试样而完成化学反应蚀刻， 此即为RIE（Reactive Ion Etching）。 RIE是现在备受关注的太阳能电池生产 技术，经过干刻蚀后，硅片的反射率相比于湿法制绒大大降低，电池片的效 率提高0.5%左右。但是受限于设备成本昂贵，真正投入使用的公司比较少。
发电成本，促进太阳能发电实现平价上网。因此，准单晶技术正引
领着光伏行业的新的风向标，其前景将十分广阔。
选择性发射极（SE）
1. SE电池实现方案
➢ 印刷磷桨（云南师范） ➢ 腐蚀出扩散掩膜层（南京中电） ➢ 直接印刷掩膜层（schmid，centrotherm） ➢ 湿法腐蚀重扩散层/等离子体刻蚀重扩 ➢ LDSE（新南威尔士） ➢ 硅墨技术（Innovalingt,OTB）
生 产，因此需要一个与之对应的精准熔化控制设备。 ➢ 位错密度。在很多生产过程中，效率衰减总是不可避免，为此把位错密度控
制到最低，是此项工艺的关键； ➢ 边角多晶控制，即合理有效控制边角多晶的比例； ➢ 铸锭良率提升。目前良率大约在40%~60%之间，还有待提高。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4. 准单晶技术的前景
5.
准单晶术集合了单晶硅和多晶硅的优点，将有助于降低太阳能
2.
3.
激光转印技术，是相对于传统丝网印刷技术，发展起来的一
种新型印刷技术。不同于丝网印刷工艺，完全采用普通的浆料（Ag
或者Al浆）在激光的作用下，将浆料均匀、准确的按设计图形高效地
喷印在硅片表面，完成印刷工艺过程。
2. 设备外观
激光转印技术(LTP)
3. 工作原理 当硅片到达激光转印位置时，在激光束的作用于不停转动的带有浆料的薄
➢TCO层的制备 溅射法：磁控溅射、离子束溅射等； 蒸发法：热蒸发、离子束蒸发等； 溅射法的工艺稳定性好，制备薄膜的质量也较好。
HIT技术
ECRCVD HIT 沉积系统
EWT技术
1. EWT电池简介
ＥＷＴ 硅太阳电池是一种前结背接触电池。它的ＰＮ 结依然位于电池的正面， 以有利于提高载流子的收集效率，通过重扩散或者镀有金属的孔（目前用的最多 的是激光打孔）把电池正面发射区和背面局部发射区连接在一起，将前表面发射 区引入背面，实现把前后表面收集的电子传导到背面电极上，正负电极细栅全部 交叉排列在电池背面，主栅排列在电池背面的两侧。
准单晶技术
2. 国内准单晶技术发展现状
➢ 2011年3月28日，晶龙集团宣布其旗下的东海晶澳太阳能科技有限公司生产 的“准单晶铸锭量产一号锭”顺利下线，投资1.5亿元的试量产一期项目已经有 12台准单晶铸锭炉投产，预计将实现年产65MW准单晶硅锭，年销售收入3 亿元。同时，投资4亿元的二期200MW准单晶硅铸锭项目也正在实施中， 2011年底达产后还将增加32台准单晶硅铸锭炉，预计将实现年销售收入10亿 元。