【文章內(nèi)容簡介】 B/T95351998：地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型，相對應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)是 IEC6121591993標(biāo)準(zhǔn)。目前，晶體硅太陽能電池片的主要標(biāo)準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)《單晶硅太陽電池總規(guī)范》（ GB1263290），該規(guī)范對單晶硅太陽能電池的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法和檢驗(yàn)項(xiàng)目制訂了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 表 24 晶體硅 太陽能電池片主要技術(shù)指標(biāo) 序號 描述 單晶硅電池片 指標(biāo) 多晶硅電池片 指標(biāo) 1 平面尺寸 156179。156177。(mm) 156179。156177。(mm) 2 硅片厚度 200177。20(μm) 200177。20(μm) 3 轉(zhuǎn)換效率 ＞ % ＞ % 4 最大功率 Wp ＞ ＞ 5 最優(yōu)電壓 Vmpp(mV) 509 495 6 最優(yōu)電流 Impp(A) 7 開路電壓 Voc(mV) 622 610 8 短路電流 Isc(A) 9 填充因子 FF（％） 10 正面 藍(lán)色氮化硅減反射膜，銀電極 11 背面 背銀電極、鋁電場 生產(chǎn)計(jì)劃 項(xiàng)目建設(shè)期為二年，第三年為投產(chǎn)年，生產(chǎn)量達(dá)到設(shè)計(jì)能力的 70%，第四年后進(jìn)入達(dá)產(chǎn)期，年產(chǎn)量達(dá)到 100%的設(shè)計(jì)能力。 22 第三章 原料及輔助材料供應(yīng) 原輔材料供應(yīng) 主要原輔材料用量 根據(jù)建設(shè)規(guī)模和產(chǎn)品方案，項(xiàng)目年需主要原輔材料用量估算如下： 表 31 項(xiàng)目主要原材料消耗量表 序號 名 稱 單 位 數(shù) 量 規(guī)格指標(biāo) 1 多晶硅片 萬片 156179。 156 2 鋁漿 噸 3 銀漿 噸 4 電池片 萬片 每片 4W 5 鋼化玻璃 萬平方米 6 EVA 膜 萬平方米 7 TPT 膜 萬平方米 8 鋁型材 萬公斤 9 接線盒 萬個 項(xiàng)目需要的其他輔助材料包括氫氧化鈉、無水乙醇、 37%鹽酸、 49%氫氟酸、異丙醇、三氯氧磷、硅烷、氨氣、四氟化碳、液氮、液氧 及包裝材料等。其中液氮 800噸 /年、液氧 /年。 主要原輔材料質(zhì)量要求 本項(xiàng)目所需原輔材料的質(zhì)量均必須符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的品質(zhì)指標(biāo)，并且要滿足客戶要求，以確保最終成品的質(zhì)量。原輔料購入需進(jìn)行各類指標(biāo)的檢測、并按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，質(zhì)量達(dá)到中華人民共和國太陽能電池的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。 23 表 32 太陽能級晶體硅片性能參數(shù)表 序號 名 稱 單晶硅片規(guī)格指標(biāo) 多晶硅片 規(guī)格指標(biāo) 1 外形尺寸 厚度 200μm 177。 20μm 200μm 177。 20μm 長寬 156179。 156177。 156179。 156177。 總厚度變化 ≤ 30μm ≤ 30μm 邊緣角度 : 90176。177。0. 5176。 90176。177。176。 翹曲度 : ≤ 40μm ≤50μm 2 技術(shù)參數(shù) 導(dǎo)電參數(shù) P型 摻 B P 型 摻 B 電阻率 少子壽命 大于 10μs 大于 2μs 氧含量 ≤179。10 18atoms/cm3 ≤179。10 18atoms/cm3 碳含量 ≤179。10 16atoms/cm3 ≤179。10 16atoms/cm3 表 33 其他輔助材料規(guī)格等級表 序號 名 稱 規(guī)格指標(biāo) 1 氫氧化鈉 EL級 2 無水乙醇 EL級 3 37%鹽酸 MOS 級 4 49%氫氟酸 40%MOS 級 5 異丙醇 EL級 6 三氯氧磷 6N 7 硅烷 6N 8 氨氣 5N 9 四氟化碳 5N 10 液氮 5N 11 液氧 % 24 原、輔材料來源 本項(xiàng)目中所用的主要生產(chǎn)原料，均為常規(guī)材料，國內(nèi)原料市場供應(yīng)充足。企業(yè)可根據(jù)市場價格自行在專業(yè)市場采購解決。原輔料的主要采購地為項(xiàng)目所在地的周邊地區(qū)，企業(yè)目前已與相關(guān)企業(yè)建立了長期供貨協(xié)議，以穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量和供應(yīng)數(shù)量，來保障本項(xiàng)目的需要。 原料和成品的貯存 主要原材料入庫 本項(xiàng)目所需的原材料均需驗(yàn)收入庫，各類原材料的質(zhì)量指標(biāo)按中華人民共和國相關(guān)行業(yè)的 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，不合格原材料不得進(jìn)倉入庫，應(yīng)嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 原料的貯存 本項(xiàng)目原料的貯存量一般為 15～ 30 天的生產(chǎn)用量，貯存于企業(yè)各分類原料倉庫內(nèi)。 產(chǎn)成品的貯存 產(chǎn)成品的貯存為 7～ 15 天左右的生產(chǎn)量，貯存于企業(yè)專用成品倉庫。成品按用戶的要求包裝。 本項(xiàng)目的成品、原料及包裝材料貯存于各分類倉庫內(nèi)。庫內(nèi)的保管應(yīng)按批號分存、建立嚴(yán)格的分發(fā)料制度、杜絕混批號等問題造成不必要的事故。各類倉庫應(yīng)符合所存物品的存放條件、建立責(zé)任體系、保證存放安全。企業(yè)已建立成熟的 管理體系和檢驗(yàn)手段，項(xiàng)目所需的物品存放可納入這一體系統(tǒng)一管理。 25 第四章 工藝技術(shù)方案和設(shè)備選擇 生產(chǎn)工藝路線及工藝流程 概述 目前晶體硅電池主要分單晶硅與多晶硅兩大類。單晶硅 (cSi)是以高純度多 晶硅為原料在單晶爐中被熔化為液態(tài)在單晶種（籽晶）上結(jié)晶而成，由于其晶體的原子和分子以同一方向（晶向）周期性地整齊排列所以稱為單晶硅。多晶硅 (pSi)熔融硅在過冷條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核，如這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則這些晶粒結(jié)合起來，就結(jié)晶成多晶硅。 單晶硅與多晶硅的區(qū)別在于它們的原子結(jié)構(gòu)排列，單晶硅是有序排列，多晶硅是無序排列。 目前量產(chǎn)最為成熟的技術(shù)是晶體硅太陽能電池的生產(chǎn)。包括單晶硅太陽能電池以及多晶硅太陽能電池。在實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)換效率上，單晶硅電池最高的轉(zhuǎn)換效率高達(dá) %，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率為 %。就理論上而言，單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可以高達(dá) 29%。傳統(tǒng)的單晶硅電池量產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率最高可以達(dá)到 17%以上，多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率 16%以上，新技術(shù) Sunpower 的背接觸單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率在%，而德國 ISFH 研制的背連接微孔電池轉(zhuǎn) 換效率也可以達(dá)到21%，從工藝與理論角度上來說，晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率還有不小的提升空間。 晶體硅太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)價值鏈由兩條工藝路線構(gòu)成，其中單晶太陽能電池加工環(huán)節(jié)包括高純硅的生產(chǎn)、拉單晶、單晶硅切片、電 26 池片生產(chǎn)、組件封裝、系統(tǒng)應(yīng)用；多晶硅太陽能電池加工包括高純硅的生產(chǎn)、多晶硅鑄錠、多晶硅破錠、切片、電池片生產(chǎn)、組件封裝、系統(tǒng)應(yīng)用。本項(xiàng)目處于太陽能電池加工環(huán)節(jié)的晶體硅電池片電池片生產(chǎn)和電池組件封裝環(huán)節(jié)。 工藝與技術(shù) “光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié) 合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，半導(dǎo)體硅原子的外層有 4 個電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動。當(dāng)受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個“空穴”，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導(dǎo)體，通常用符號 P 表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導(dǎo)體，以 符號 N 代表。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個 P－ N 結(jié)。太陽能電池的奧妙就在這個“結(jié)”上， P－ N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動。當(dāng)太陽能電池受到陽光照射時，電子接受光能，向 N 型區(qū)移動，使 N型區(qū)帶負(fù)電，同時空穴向 P 型區(qū)移動，使 P 型區(qū)帶正電。這樣，在 P－ N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢，也就是通常所說的電壓。這種現(xiàn)象就是上面所說的“光生伏打效應(yīng)”。如果這時分別在 P 型層和 N型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過，如此形成的一個個電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。 以晶體 硅材料制備的太陽能電池主要包括：單晶硅太陽能電池， 27 鑄 造多晶硅太陽能電池，非晶硅太陽能電池和薄膜晶體硅電池。單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，但是成本較高；非晶硅太陽能電池則具有生產(chǎn)效率高，成本低廉，但是轉(zhuǎn)換效率較低，而且效率衰減得比較厲害；鑄造多晶硅太陽能電池則具有穩(wěn)定得轉(zhuǎn)換的效率，而且性能價格比最高。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了鑄造多晶硅太陽能電池逐漸取代直拉單晶硅成為最主要的光伏材料的趨勢。 單晶硅和多晶硅太陽能電池片在生產(chǎn)過程、技術(shù)應(yīng)用和原材料使用方面基本相同，只是由于多晶硅硅片采用定向澆鑄方法，故在硅片中 存在大量晶界缺陷和復(fù)合中心，需要采用鈍化工藝來減少電池的晶界復(fù)合和懸掛鍵，提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。 在生產(chǎn)中，采用 PECVD（等離子體 增強(qiáng) 化學(xué)氣相淀積）設(shè)備來實(shí)現(xiàn)多晶硅的鈍化工藝，同時也作為太陽能電池抗反射膜使用。因此生產(chǎn)線可以兼顧兩種產(chǎn)品的生產(chǎn)。 太陽能電池組件主要原材料為單晶或者多晶硅太陽能電池片。太陽能電池組件技術(shù)主要包括焊接工藝和封裝工藝，目前主要的焊接技術(shù)包括自動和手動焊接，焊接和封裝是太陽能電池生產(chǎn)中的關(guān)鍵步驟。電池的封裝不僅可以使電池的壽命得到保證，而且還增強(qiáng)了電池的抗擊強(qiáng)度。產(chǎn)品的高質(zhì)量和高 壽命是贏得客戶滿意的關(guān)鍵，所以組件的封裝質(zhì)量非常重要。 項(xiàng)目工藝流程 晶體硅太陽能電池片生產(chǎn) 太陽能電池片主要原材料為單晶或多晶硅片，生產(chǎn)過程采用相同的技術(shù)和工藝流程基本相同。 根據(jù)產(chǎn)品方案，本項(xiàng)目主要生產(chǎn)工藝的流程采用國內(nèi)較為成熟的工藝路線，基本上是從硅片的開箱檢測與裝 28 盒開始、然后在加工車間去除油污及制絨、擴(kuò)散制作表面 PN 結(jié)然后檢測、等離子體 刻蝕周邊 PN 結(jié)及抽測效果、二次清洗，然后在表面處理車間完成制備表面減反射層、印刷背面電極、背電場、正面電極，然后經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，最后經(jīng)檢測 車間檢測合格后入庫。太陽能電池硅片生產(chǎn)工藝流程圖如下： 圖 41 太陽能電池生產(chǎn)工藝流程圖 ※主要工藝流程說明： (1) 清洗、制絨： 首先用堿（或酸）腐蝕硅片，以去除硅片表面機(jī)械損傷。而后進(jìn)行硅片表面絨化，現(xiàn)在常用的硅片的厚度 180?m左右。去除硅片表面損傷層是太陽能電池制造的第一道常規(guī)工序，主要是通過化學(xué)腐蝕，硅片化學(xué)腐蝕的主要目的是消除切片帶來的表面損傷，同時也能起到一定的絨面效果，從而減少光反射。 (2) 甩干：清洗后的硅片使用離心甩干機(jī)進(jìn)行甩干。 (3) 擴(kuò)散、刻蝕： 多數(shù)廠家都選 用 p 型硅片來制作太陽能電池，那么一般用 POCL3液態(tài)源作為擴(kuò)散源。擴(kuò)散設(shè)備可用橫向石英管或鏈?zhǔn)綌U(kuò)散爐 ,進(jìn)行磷擴(kuò)散形成 n 型層。擴(kuò)散的最高溫度可達(dá)到 850900℃。這種方法制出的結(jié)均勻性好，方塊電阻的不均勻性小于 10％，少子壽命大于 10 微秒。擴(kuò)散過程遵從如下反應(yīng)式： 4POCL3 ＋ 3O2（過量）→ 2P2O5＋ 2CL2（氣） 2P2O5＋ 5Si → 5SiO 2 + 4P 背腐蝕去磷硅玻璃和邊緣 PN 節(jié)：用化學(xué)方法除去擴(kuò)散層 SiO2硅片片片 清洗 杯 干 制絨 甩干 擴(kuò)散 刻蝕 烘干 烘干 減反射為勝反射 印刷 (銀 )發(fā) 印刷 (鋁 )發(fā) 印刷 (銀 )發(fā) 燒結(jié) 檢測測 包裝入庫 29 與 HF 生成可溶于水的 SiF62，從而使硅表面的磷硅玻璃（摻 P2O5的 SiO2）溶解，化學(xué)反應(yīng)為： SiO2 ＋ 6HF → H2（ SiF6）＋ 2H2O (4) 減反射： 采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 技術(shù)在電池表面沉積一層氮化硅減反射膜，不但可以減少光的反射，由于在制備 SiN減反膜過程中大量的氫原子進(jìn)入，能夠起到很好的表面鈍化和體鈍化的效果，這對于具有大量晶界的多晶硅材料而言，由于晶界的懸掛健被飽和，從而降低了復(fù)合中心的作用。由于具有明顯的表面鈍化和體鈍化作用，因此可以用比較差一些 的材料來制作太陽能電池。由于增強(qiáng)對光的吸收性的同時，氫原子對太陽能電池起到很好的表面和體內(nèi)鈍化作用，從而提高了電池的短路電流和開路電壓。 (5) 印刷 +燒結(jié)： 為了從電池上獲取電流，一般在電池的正、背兩面制作電極。正面柵網(wǎng)電極的形式和厚度要求一方面要有高的透過率，另一方面要保證柵網(wǎng)電極有一個盡可能低的接觸電阻。背面做成 BSF結(jié)構(gòu)，以減小表面電子復(fù)合 ,印刷后高溫?zé)Y(jié)。電池生產(chǎn)工序就完成了 (6) 檢測分選： 為了保證產(chǎn)品質(zhì)量得一致性，通常要對每個電池測試，并按電流和功率大小進(jìn)行分類，可根據(jù)電池效率進(jìn)行分級。 (7) 包裝入庫：將分選好的電池片進(jìn)行包裝，并入庫。 太陽能電池組件生產(chǎn) 太陽能光伏電池組件的封裝工藝是首先對電池進(jìn)行測試，并按照輸出參數(shù)對其進(jìn)行分類，再用金屬導(dǎo)電帶按需要將太陽能電池焊接在一起。一般是 36片或 72片太陽能電池串聯(lián)，最后匯成一條正極和