太阳电池制作工艺
太阳能电池工艺简介及厂房建设总结我公司从02年开始，先后承接过目前国内太阳能电池行业主流公司的一系列项目（从硅片制造到组件生产），通过完成这些项目的设计、施工和二次配，我公司无疑已成为业内承接太阳能电池生产厂房的最专业公司。我自己还见证了以上某项目从破土动工到正式投产，甚至停产改造的所有过程，也曾去过兄弟太阳能项目，通过现场的亲历和对这些公司施工图的研读，对太阳能电池的生产工艺及厂房及建设略知一二，愿在此与大家探讨。一、工艺简介在上一次《太阳能电池的一些资讯》中，对于生产原理，我已经做过叙述，太阳能电池生产工艺一般分为：扩散前清洗、扩散、扩散后清洗、刻蚀、PECVD，丝网印刷，烧结，分类检测和封装。扩散前清洗的目的在于制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过强酸和强碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。相关设备有无锡瑞宝，德国RENA，深圳捷佳创，这些设备中最好的是RENA，因为他不光卖设备，还卖制绒工艺的专利。所使用的介质有HF，HCL，HNO3，NaOH，Na2SiO3和乙醇等。动力源有自来水，纯水，压缩空气，氮气，工艺冷却水，废水，热排风和酸排风。扩散的目的在于形成PN结。硅片含硼，是P型结物质，需要往里面掺杂磷，使电子发生移动，形成PN结空穴。所使用的介质有POCL3，N2，O2。动力源有压缩空气，氮气，工艺冷却水，热排风和有机排风。使用的设备是高温扩散炉，厂商有SVCS，TEMPRESS，长沙48所等。该道工艺有洁净要求，需要在洁净室内运行。因为扩散炉内的石英管需要清洗，所以需要增加一种石英管清洗机。扩散后清洗的目的在于洗去扩散时形成的磷硅玻璃，即SiO2和P2O5的混合物，所以扩散后清洗机又叫做去磷硅玻璃清洗机。动力源有氮气，压缩空气，纯水，HF，热排风，酸排风，废水等。设备有深圳捷佳创。刻蚀的目的在于把硅片的边缘PN结断开，防止短路。目前国内所使用的设备几乎都是长沙48所的。动力源有CF4，N2，NH3，热排风，有机排风。PECVD的目的在于镀氮化硅薄膜，增加折射率，同时掺杂H元素，使缺陷减少，还可以保护硅片。所用设备有德国的ROTH&RAW平板式PECVD设备，还有CENTROTHERMO的管式PECVD设备。动力源有SiH4，NH3，氮气，压缩空气，工艺冷却水，热排风，硅烷排风等。丝网印刷的目的在于印刷导电电极。先印背面，再印正面。目前国内大多数厂家使用设备是意大利的BACCINI印刷线。动力源有真空，压缩空气，热排风，有机排风等。烧结的目的是把电极烧结在PN结上。高温烧结可以使电极穿透氮化硅膜，形成合金。所用设备有美国DESPACH等。动力源有压缩空气，工艺冷却水，热排风，有机排风等。分类检测的目的在于把电池片按照效率进行分类。目前国内大多数厂家使用设备是意大利的BACCINI检测仪。动力源有真空，压缩空气。最后一道工艺就是热塑包装。二、厂房建设经验总结一条年产量25MW的生产线，设备占地至少需要1100平方米，而国内厂商一般很少有只计划一条线的公司，所以太阳能电池生产车间净面积都在2000平方米以上。按照16小时甚至24小时生产来计算，工艺人员不下于百人，所以相应的办公室，更衣间，食堂，宿舍，卫生间等设施都不能太小。外线动力站（制冷，供热，纯水，空压，真空，空调，工艺冷却水，消防，变配电，自控，通讯等）房总面积不小于2000平方米。厂房和动力站房有钢筋混凝土框架结构，多层建筑的，也有钢结构加金属复合板单层建筑的，但布置工艺和动力设备的楼层，因管线众多，层高都较大，至少是7米。以下经验总结均以50MW生产线为例。电源是整个工厂的首要条件，仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右，必须有可靠的电能供应。PECVD设备，制冷机，空压机，空调风机和循环水泵是用电功率较大的设备。工艺纯水的用量在15吨/小时左右，水质标准都要达到中国电子级水的技术指标GB/T11446.1-1997中EW-1级。工艺冷却水用量也在15吨/小时左右，水质中微粒粒径不宜大于10微米，供水温度宜在15-20℃，供水压力5巴左右，应有可靠的温度，供水压力控制，最好采用变频泵。压缩空气用量在400NM3/H左右，如果空气品质要求较高，如需要达到压缩空气质量等级的1级甚至更高要求，建议使用无油空压机。如果露点温度要求苛刻，干燥机建议使用组合式。真空排气量在300M3/H左右，水环式真空泵虽然便宜，但是效率下降的也快，不推荐使用。氮气和氧气如果靠近大的气体供应站，一般采用液体储罐供应的方式，初投资低，氮气储罐20立方米左右，氧气10立方米足够。特殊气体如硅烷等，考虑安全因素，单独设置一个特气间还是很有必要的。空调系统的空气处理方式则视具体土建情况而言，可以采取组合式空气处理机组集中处理，也可以采用干盘管进行分散处理。生产车间出扩散区外，温湿度均只要满足人体舒适性即可，建议冬夏能有一定变化，这样既可节能，又让人能适应室内外温度变化，不易感冒。扩散区由于对洁净度要求较高，需要设计独立的空气处理系统，主要关注的是洁净度，该区散热量也较大。酸排气量不小于10000M3/H，一般采用湿式洗涤、中和的处理方式。有机排气量也不小于10000M3/H，一般采用干式吸附法处理。热排风量也不小于13000M3/H，因为只是普通排气，可以不用处理，直接排放即可。相对而言，硅烷处理要谨慎，否则容易起火。整个施工试车过程中，特别要注意的是水，气通入设备之前除做好强度严密性试验，确保无渗漏外；务必保证清洗、吹扫试验要干净彻底，否则，设备一旦被污染，再次清洗不但代价昂贵，甚至会造成重大损失。二次配管时，某些设备的特殊需要，则根据业主的要求和初投资而定，如扩散炉具有较强腐蚀性的高温酸性排风；供强酸、强碱、特气的多层管路，PECVD、刻蚀机的隔声泵房等。厂房设计和施工公司的选择，是考验投资方智慧和眼光的大事，切不可因一时便宜而选择之。没有选择好专业的公司，将会付出成沉重的代价。工厂建成以后，最重要的就是运行维护。太阳能电池厂房动力保障是一个复杂的系统，需要至少2-4名理论功底扎实，动手能力强、富有高度责任感的工程师核心队伍，经常对各动力系统进行巡察，及时分析和解决出现的问题，甚至适时提出改造方案；否则不能及时发现隐患，很可能等问题出现时导致停产。
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