太陽能光伏硅片的制作流程介紹
晶硅電池的核心,產業鏈強勢環節。光伏硅片,即太陽能級單晶硅片,是制備光伏晶硅電池的重要材料,其位于光伏產業鏈中游,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,單晶爐和切片機為核心生產設備。綜合來看,光伏硅片企業的營運能力及盈利能力較其他環節企業處于中位。硅片產能快速擴張。需求端:全球碳中和進程不斷加速,經濟性進一步提升引領新增光伏裝機需求向好,高壁壘的硅片行業景氣度將同步提升,其盈利能力也有望隨著硅料供給趨緩迎來改善,我們預測 22/25 年全球光伏硅片市場空間將分別達到 2588/3260 億元。目前行業老玩家隆基綠能 +TCL 中環市占率合計超 50%,形成雙寡頭格局;以上機數控、雙良節能、高景太陽能為代表的新玩家憑借大尺寸產能快速入局,行業格局或將迎來重塑。結合供需來看:雖然硅片環節存在部分閑置產能,但受原材料短缺的限制,短期供需較為平衡。以建筑領域積極落實碳達峰碳中和目標為導向,面向城鎮能源系統發展目標,從單純追求能源消費側的節能減量轉變為以低碳發展為導向的能源消費側革命,積極開展城鎮低碳發展表征評價方法與監測系統、城市低碳能源系統、光儲直柔新型配電系統、市政基礎設施低碳減排與提質增效、城市生態修復與功能完善、零碳建筑、綠色消納等關鍵技術與裝備研究,推進零碳零排放城市示范。
(1)硅片檢測,硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低,因此需要對來料硅片進行檢測。在進行少子壽命和電阻率檢測之前,需要先對硅片的對角線、微裂紋進行檢測,并自動剔除破損硅片。硅片檢測設備能夠自動裝片和卸片,并且能夠將不合格品放到固定位置,從而提高檢測精度和效率。
(2)擴散制結,太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現光能到電能的轉換,而擴散爐即為制造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴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。擴散一般用三氯氧磷液態源作為擴散源。制造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成,才使電子和空穴在流動后不再回到原處,這樣就形成了電流,用導線將電流引出,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四面方錐體也即金字塔結構。制備絨面前,硅片須先進行初步表面腐蝕,用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20~25μm,在腐蝕絨面后,進行一般的化學清洗。經過表面準備的硅片都不宜在水中久存,以防沾污,應盡快擴散制結。
(4)去磷硅玻璃,用于太陽能電池片生產制造過程中,通過化學腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡,使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸,以去除擴散制結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為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量,反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。
(5)絲網印刷,太陽電池經過制絨、擴散及PECVD等工序后,已經制成PN結,可以在光照下產生電流,為了將產生的電流導出,需要在電池表面上制作正、負兩個電極。制造電極的方法很多,而絲網印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網印刷是采用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上,該設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,經過絲網印刷后的硅片,不能直接使用,需經燒結爐快速燒結,將有機樹脂粘合劑燃燒掉,剩下幾乎純粹的、由于玻璃質作用而密合在硅片上的銀電極。燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使漿料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉,此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應,形成電阻膜結構,使其真正具有電阻特性,該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段,玻璃冷卻硬化并凝固。