【正文】 十分顯著的特點(diǎn)，項(xiàng)目的建設(shè)是必要的也是可行的。利用太陽能發(fā)電的方式有多種。光熱發(fā)電指利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，效率較低；太陽能光伏發(fā)電的基本原理則是利用光伏效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能。 全 球 太 陽 能 光 伏 行 業(yè) 的 發(fā) 展 概 況太陽能光伏發(fā)電，是未來最有前景的能源利用方式從能源利用的前景來看，由于石油、煤炭、天然氣等不可再生能源日益枯竭，以及傳統(tǒng)化石燃料燃燒排放大量CO2 所造成的溫室效應(yīng)，可再生能源利用成為人類可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。14圖 21 EPIA 關(guān)于未來太陽能光伏裝機(jī)容量預(yù)測據(jù)EPIA 報告顯示，2022 年全球太陽能光伏裝機(jī)容量僅有23GW，而到2030年全球太陽能光伏裝機(jī)容量有望達(dá)到1,845GW，2050 年太陽能光伏裝機(jī)容量達(dá)到4,670GW，屆時光伏發(fā)電將滿足全球21%的電力需求。 我國太陽能光伏行業(yè)已開始加速發(fā)展我國光伏應(yīng)用市場起步較晚，與歐美發(fā)達(dá)國家相比在應(yīng)用環(huán)節(jié)還存在較大差距，但隨著各種扶持政策的出臺及財(cái)政補(bǔ)貼力度的不斷加大，我國光伏發(fā)電行業(yè)已經(jīng)開始發(fā)力加速追趕。在各種新能源中，太陽能光伏發(fā)電具有無污染、可持續(xù)、總量大、分布廣、應(yīng)用形式多樣等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國的高度重視。15因此無論從長遠(yuǎn)還是近期來看，太陽能行業(yè)都有著很好的發(fā)展前景，也必將成為未來行業(yè)發(fā)展的一個熱點(diǎn)。制造太陽能光伏電池的半導(dǎo)體材料已知的有十幾種，因此太陽能光伏電池的種類也很多。表 21 各種太陽能電池對比轉(zhuǎn)換效率材料類型 具體分類 商業(yè)化 實(shí)驗(yàn)室 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 產(chǎn)業(yè)化階段單晶硅 1518 工藝成熟，轉(zhuǎn)換效率 高 成本高，技術(shù) 突破難度大 大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅 1316 成本低 轉(zhuǎn)換效率相對 單晶硅低 大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅薄膜 1012 成本低于硅電池 轉(zhuǎn)換效率相對 較低 中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)晶體硅太陽能電池非晶硅薄膜 單結(jié) 57雙結(jié)8 吸收系數(shù)高，成本低 轉(zhuǎn)換效率低 中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)銅咽硒CuInSe(CIGS) 性能高 成本高 實(shí)驗(yàn)室階段碲化鎘CdTe 810 性能高 Cd 有毒元素中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)化合物薄膜砷化鎵GaAs 效率高 成本高太空和聚光太陽能染料敏化 TiO2 納米薄膜 效率高，成本低 環(huán)境影響 實(shí)驗(yàn)室聚合物薄膜富勒烯衍生物等聚合物 成本低 效率低 實(shí)驗(yàn)室從表 21 可知，作為太陽能電池的材料，IIIV 族化合物及 CIS等系由稀有元素所制備，盡管以它們制成的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率很高，但從材料來源看，它們將來不可能占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，從轉(zhuǎn)換效率和材料的來源角度講，今后發(fā)展的重點(diǎn)仍是硅太陽能電池特別是多晶硅和非晶硅薄膜電池。預(yù)計(jì)在未來的2030 年里還不可能有其他材料和技術(shù)能取代晶體硅電池位居第一的地位。由于多晶硅具有較高的轉(zhuǎn)換效率和相對較低的成本，將最終取代單晶硅電池，成為市場的主導(dǎo)產(chǎn)品，而 8 英寸大規(guī)格產(chǎn)品已經(jīng)逐步替代 6 英寸成為主流產(chǎn)品，并出現(xiàn)向 12 英寸發(fā)展的趨勢。 產(chǎn)品方案根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況和市場調(diào)查，本項(xiàng)目的產(chǎn)品方案擬定為：表 23 產(chǎn) 品 方 案序號 名 稱 單位 年產(chǎn)量 規(guī)格1 晶體硅太陽能電池片 MW 60 1561562 晶體硅太陽能電池組件 MW 15017產(chǎn)品方案中單晶硅光伏電池的轉(zhuǎn)化效率大于 %，多晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率大于 %，60MW 電池片全部用于電池組件生產(chǎn)再對外銷售，另外采購 2270 萬片的電池片用于組件生產(chǎn)。光伏太陽能行業(yè)主要的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)包括國家標(biāo)準(zhǔn)GB/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)。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 156156177。(mm)2 硅片厚度 200177。20(μm)3 轉(zhuǎn)換效率 ＞% ＞%4 最大功率 Wp ＞ ＞5 最優(yōu)電壓 Vmpp(mV) 509 4956 最優(yōu)電流 Impp(A) 7 開路電壓 Voc(mV) 622 6108 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。其中液氮 800 噸/年、液氧 噸/年。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。20μm 200μm177。 156156177。177。 90176。176。企業(yè)可根據(jù)市場價格自行在專業(yè)市場采購解決。 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。 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。本項(xiàng)目的成品、原料及包裝材料貯存于各分類倉庫內(nèi)。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。21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。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。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)。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%。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。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)。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。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。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個 P－N 結(jié)。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。這種現(xiàn)象就是上面所說的“光生伏打效應(yīng)” 。23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，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。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。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。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。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。 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。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。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。(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)散的最高溫度可達(dá)到 850900℃。擴(kuò)散過程遵從如下反應(yīng)式：4POCL3 ＋3O 2（過量）→ 2P2O5＋2CL 2（氣）2P 2O5＋5Si → 5SiO 2 + 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254P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：SiO 2 ＋6HF → H 2（SiF 6）＋2H 2O(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 SiNx 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。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。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。 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26一起。按照低鐵鋼化白玻璃或其他透明蓋板、乙烯醋酸乙烯酯膜 EVA、太陽能電池串和乙烯醋酸乙烯酯膜 EVA 的順序疊放，后面蓋以聚氟乙烯復(fù)合膜也即 TPT 材料，搞好層壓敷設(shè)。熱壓固化循環(huán)時間大約需要 25 分鐘。經(jīng)固化并修邊后，再于四圍加上密封條，裝上經(jīng)過陽極氧化的鋁合金邊框以增加強(qiáng)度，背面固定接線盒，連上二極管，就完成了一個太陽能光伏組件。※主要工藝流程說明：（1）電池測試：由于電池片制作條件的隨機(jī)性，生產(chǎn)出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應(yīng)根據(jù)其性能參數(shù)進(jìn)行分類：即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進(jìn)行分類。27（2）正面焊接：是將匯流帶焊接到電池正面（負(fù)極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，使用的焊接機(jī)可以將焊帶以多點(diǎn)的形式點(diǎn)焊在主柵線上。焊帶的長度約為電池邊長的 2 倍。（3）背面串接：背面焊接是將 36 片或 72 片電池串接在一起形成一個組件串，目前采用的工藝是手動的，電池的定位主要靠一個膜具板，上面有 36 或 72 個放置電池片的凹槽，槽的大小和電池的大小相對應(yīng)，槽的位置已經(jīng)設(shè)計(jì)好，不同規(guī)格的組件使用不同的模板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將“前面電池”的正面電極（負(fù)極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將 36 片或 72 片串接在一起并在組件串的正負(fù)極焊接出引線。玻璃事先涂一層試劑（primer）以增加玻璃和 EVA 的粘接強(qiáng)度。 （敷設(shè)層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板） 。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù) EVA 的性質(zhì)決定。固化溫度為 150℃。（7）裝框：給太陽能電池組件裝鋁框，增加組件的強(qiáng)度，進(jìn)一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。（8）焊接接線盒：在組件背面引線處焊接一個盒子，以利于電池與其他設(shè)備或電池間的連接。（10）組件測試：測試的目的是對電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定，測試其輸出特性，確定組件的質(zhì)量等級。生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，國際客戶有要求的應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求控制，要求成品出廠合格率達(dá) 99%以上。 工 藝 設(shè) 備 主要設(shè)備選型原則和理由本項(xiàng)目在設(shè)備選用上，是為了提高電池的最終產(chǎn)品質(zhì)量、光電轉(zhuǎn)換效率及整線生產(chǎn)效率，同時降低生產(chǎn)成本出發(fā)，根據(jù)產(chǎn)品定位，選用適用的國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備。生產(chǎn)晶體硅太陽能電池片，主要有硅片檢測、表面制絨、擴(kuò)散制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、快速燒結(jié)和檢測分裝等生產(chǎn)和檢測設(shè)備生產(chǎn)太陽能光伏電池組件，需要玻璃上料機(jī)、玻璃清洗機(jī)、串焊機(jī)、EVA 和 TPT 薄膜自動裁切機(jī)、全自動或半自動層壓機(jī)、太陽能組件鋪設(shè)臺、自動裝框機(jī)等主要設(shè)備。層壓機(jī)是電池板封裝廣泛使用的主體設(shè)備。工作時，通過油加熱機(jī)和熱油泵的循環(huán)，使下腔室的加熱板溫度升到設(shè)定的溫度。一段時間后，上腔室開始充氣，通過上腔室的橡膠板壓住組件，達(dá)到給組件加壓的目的，經(jīng)過保溫保壓階段后，光伏組件即可成型取出。因此本項(xiàng)目電池片生產(chǎn)幾個關(guān)鍵設(shè)備及檢測設(shè)備需引進(jìn)。選用的國外先進(jìn)設(shè)備在性能方面主要有以下特點(diǎn)：（1）制絨機(jī)和刻蝕機(jī)① 制絨機(jī)，針對多晶硅片，祛除硅片表面在切割過程中的損傷層，改善絨面質(zhì)地，增強(qiáng)表面吸光性。絨面均勻性良好，較小的占地面積，可調(diào)整絨面，最優(yōu)化反射和缺陷刻蝕以達(dá)到整條工藝鏈的最優(yōu)集成。標(biāo)準(zhǔn)的刻蝕工藝（使用 HF/HNO3, KOH, NaOH, H3PO4, BOE, DHF, SPM, SOM 等）；快速精確的傳輸，傳輸時間 1