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太陽能光伏硅片的制作流程介紹
晶硅電池的核心,產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)勢(shì)環(huán)節(jié)。光伏硅片,即太陽能級(jí)單晶硅片,是制備光伏晶硅電池的重要材料,其位于光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游,上游為硅料,硅料占硅片成本比重約 86%;下游為電池片,硅片占電池片成本比重約在 62-66%。硅片的制備工藝主要包括拉晶和切片,單晶爐和切片機(jī)為核心生產(chǎn)設(shè)備。綜合來看,光伏硅片企業(yè)的營運(yùn)能力及盈利能力較其他環(huán)節(jié)企業(yè)處于中位。硅片產(chǎn)能快速擴(kuò)張。需求端:全球碳中和進(jìn)程不斷加速,經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提升引領(lǐng)新增光伏裝機(jī)需求向好,高壁壘的硅片行業(yè)景氣度將同步提升,其盈利能力也有望隨著硅料供給趨緩迎來改善,我們預(yù)測 22/25 年全球光伏硅片市場空間將分別達(dá)到 2588/3260 億元。目前行業(yè)老玩家隆基綠能 +TCL 中環(huán)市占率合計(jì)超 50%,形成雙寡頭格局;以上機(jī)數(shù)控、雙良節(jié)能、高景太陽能為代表的新玩家憑借大尺寸產(chǎn)能快速入局,行業(yè)格局或?qū)⒂瓉碇厮?。結(jié)合供需來看:雖然硅片環(huán)節(jié)存在部分閑置產(chǎn)能,但受原材料短缺的限制,短期供需較為平衡。以建筑領(lǐng)域積極落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)為導(dǎo)向,面向城鎮(zhèn)能源系統(tǒng)發(fā)展目標(biāo),從單純追求能源消費(fèi)側(cè)的節(jié)能減量轉(zhuǎn)變?yōu)橐缘吞及l(fā)展為導(dǎo)向的能源消費(fèi)側(cè)革命,積極開展城鎮(zhèn)低碳發(fā)展表征評(píng)價(jià)方法與監(jiān)測系統(tǒng)、城市低碳能源系統(tǒng)、光儲(chǔ)直柔新型配電系統(tǒng)、市政基礎(chǔ)設(shè)施低碳減排與提質(zhì)增效、城市生態(tài)修復(fù)與功能完善、零碳建筑、綠色消納等關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究,推進(jìn)零碳零排放城市示范。
(1)硅片檢測,硅片質(zhì)量的好壞直接決定了太陽能電池片轉(zhuǎn)換效率的高低,因此需要對(duì)來料硅片進(jìn)行檢測。在進(jìn)行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對(duì)硅片的對(duì)角線、微裂紋進(jìn)行檢測,并自動(dòng)剔除破損硅片。硅片檢測設(shè)備能夠自動(dòng)裝片和卸片,并且能夠?qū)⒉缓细衿贩诺焦潭ㄎ恢?,從而提高檢測精度和效率。
(2)擴(kuò)散制結(jié),太陽能電池需要一個(gè)大面積的PN結(jié)以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換,而擴(kuò)散爐即為制造太陽能電池PN結(jié)的專用設(shè)備。管式擴(kuò)散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成。擴(kuò)散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴(kuò)散源。制造PN結(jié)是太陽電池生產(chǎn)最基本也是最關(guān)鍵的工序。因?yàn)檎荘N結(jié)的形成,才使電子和空穴在流動(dòng)后不再回到原處,這樣就形成了電流,用導(dǎo)線將電流引出,就是直流電。
(3)表面制絨,單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕,在每平方厘米硅表面形成幾百萬個(gè)四面方錐體也即金字塔結(jié)構(gòu)。制備絨面前,硅片須先進(jìn)行初步表面腐蝕,用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm,在腐蝕絨面后,進(jìn)行一般的化學(xué)清洗。經(jīng)過表面準(zhǔn)備的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,應(yīng)盡快擴(kuò)散制結(jié)。
(4)去磷硅玻璃,用于太陽能電池片生產(chǎn)制造過程中,通過化學(xué)腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡,使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸,以去除擴(kuò)散制結(jié)后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因?yàn)闅浞崤c二氧化硅反應(yīng)生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量,反應(yīng)生成的四氟化硅會(huì)進(jìn)一步與氫氟酸反應(yīng)生成可溶性的絡(luò)和物六氟硅酸。
(5)絲網(wǎng)印刷,太陽電池經(jīng)過制絨、擴(kuò)散及PECVD等工序后,已經(jīng)制成PN結(jié),可以在光照下產(chǎn)生電流,為了將產(chǎn)生的電流導(dǎo)出,需要在電池表面上制作正、負(fù)兩個(gè)電極。制造電極的方法很多,而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產(chǎn)工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預(yù)定的圖形印刷在基板上,該設(shè)備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。
(6)快速燒結(jié),經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片,不能直接使用,需經(jīng)燒結(jié)爐快速燒結(jié),將有機(jī)樹脂粘合劑燃燒掉,剩下幾乎純粹的、由于玻璃質(zhì)作用而密合在硅片上的銀電極。燒結(jié)爐分為預(yù)燒結(jié)、燒結(jié)、降溫冷卻三個(gè)階段。預(yù)燒結(jié)階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉,此階段溫度慢慢上升;燒結(jié)階段中燒結(jié)體內(nèi)完成各種物理化學(xué)反應(yīng),形成電阻膜結(jié)構(gòu),使其真正具有電阻特性,該階段溫度達(dá)到峰值;降溫冷卻階段,玻璃冷卻硬化并凝固。