太陽電池多晶硅片

1、太陽能級(jí)多晶硅片太陽能級(jí)多晶硅片系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品研制報(bào)告研制報(bào)告報(bào)告人：林青云江西賽維江西賽維LDK太陽能高科技有限公司太陽能高科技有限公司2006年年10月月目錄目錄1、國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2、制備多晶硅片工藝流程和技術(shù)路線3、新產(chǎn)品研制過程4、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)5、試用結(jié)果和用戶使用報(bào)告6、存在問題及解決方案7、結(jié)論1.國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展國(guó)內(nèi)外同行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)趨勢(shì)1.1 國(guó)內(nèi)外太陽能光伏行業(yè)的現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外太陽能光伏行業(yè)的現(xiàn)狀 太陽能作為新能源和可再生能源的一太陽能作為新能源和可再生能源的一種，是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。種，是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。開發(fā)利用太陽能

2、，對(duì)于節(jié)約常規(guī)能源、保開發(fā)利用太陽能，對(duì)于節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生護(hù)自然環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活都有極為重要的意義。太陽能光伏發(fā)電活都有極為重要的意義。太陽能光伏發(fā)電由于資源無限、無污染、能把太陽光直接由于資源無限、無污染、能把太陽光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，系統(tǒng)無運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，系統(tǒng)無運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)、少維護(hù)，且電能有方便輸送、儲(chǔ)壽命長(zhǎng)、少維護(hù)，且電能有方便輸送、儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，因此它是太陽能應(yīng)用工業(yè)中最存等優(yōu)點(diǎn)，因此它是太陽能應(yīng)用工業(yè)中最有前途的產(chǎn)品。有前途的產(chǎn)品。 來自2006第四屆世界光伏能量轉(zhuǎn)換大會(huì)預(yù)測(cè)，光伏發(fā)電將成為未來電網(wǎng)支柱的方向

3、。到2020年全球光伏發(fā)電量將占總發(fā)電量的1.1。到2040年占21-26，而在2050年以后，光伏發(fā)電量將達(dá)到50以上?？梢姡柲芄夥l(fā)電在未來人類能源中具有最重要的戰(zhàn)略地位,加速發(fā)展太陽能光伏發(fā)電有著重要的戰(zhàn)略意義。 目前光伏行業(yè)以晶體硅片電池為主導(dǎo)，晶體硅片電池主要有單晶硅和多晶硅兩種，多晶硅片（Poly c-Si）， 從1999年開始已經(jīng)超過單晶硅片（Mono c-Si）,一直保持一定的優(yōu)勢(shì)。 下圖為國(guó)際主要多晶硅片產(chǎn)能分析 賽維賽維LDK公司公司200兆瓦生產(chǎn)能力兆瓦生產(chǎn)能力的形成將占國(guó)內(nèi)多晶硅片的形成將占國(guó)內(nèi)多晶硅片75%-80%，成為亞洲最大的多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)，成為亞洲最大的多

4、晶硅片生產(chǎn)企業(yè)，并進(jìn)入世界多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)前列。并進(jìn)入世界多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)前列。賽維賽維LDK公司的啟航起航，將為改變公司的啟航起航，將為改變我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈頭小尾大的狀況作出我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈頭小尾大的狀況作出積極和重要的貢獻(xiàn)，同時(shí)為我國(guó)綠色積極和重要的貢獻(xiàn)，同時(shí)為我國(guó)綠色能源的可持續(xù)發(fā)展并在世界上取得相能源的可持續(xù)發(fā)展并在世界上取得相應(yīng)地位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。應(yīng)地位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 1.2 太陽電池多晶硅片的發(fā)展趨勢(shì)太陽電池多晶硅片的發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 薄硅片：薄硅片： 由于硅材料緊缺，薄硅片是太陽能技術(shù)由于硅材料緊缺，薄硅片是太陽能技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，而且從降低太陽能電池成本和發(fā)展的趨勢(shì)，而且從降低太陽

5、能電池成本和提高效率來看，薄硅片同樣具有明顯優(yōu)勢(shì)。提高效率來看，薄硅片同樣具有明顯優(yōu)勢(shì)。 有研究表明：生產(chǎn)有研究表明：生產(chǎn)200m的硅片可以比的硅片可以比240m的多產(chǎn)出的多產(chǎn)出10的硅片；的硅片；140m的線可的線可以比以比160m的線多產(chǎn)出的線多產(chǎn)出6的硅片。的硅片。 最近幾年以來，硅片厚度從最初的最近幾年以來，硅片厚度從最初的330m到到270m，再到目前的，再到目前的240m，220m，200m。有關(guān)。有關(guān)研究表明單晶硅的極限厚度可到研究表明單晶硅的極限厚度可到80m，這樣薄的硅，這樣薄的硅片由于具有柔性而更不易破碎。但多晶硅由于晶界片由于具有柔性而更不易破碎。但多晶硅由于晶界脆弱易碎

6、，極限厚度可達(dá)到脆弱易碎，極限厚度可達(dá)到100m。薄硅片加工是。薄硅片加工是對(duì)我國(guó)太陽能電池生產(chǎn)的一種挑戰(zhàn)，我們必須盡快對(duì)我國(guó)太陽能電池生產(chǎn)的一種挑戰(zhàn)，我們必須盡快建立適應(yīng)的薄硅片技術(shù)，同時(shí)薄硅片技術(shù)也對(duì)太陽建立適應(yīng)的薄硅片技術(shù)，同時(shí)薄硅片技術(shù)也對(duì)太陽能電池和太陽能電池組件工藝技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。目能電池和太陽能電池組件工藝技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)上主流的硅片厚度也是前國(guó)際國(guó)內(nèi)上主流的硅片厚度也是240m，也有部，也有部分已加工出分已加工出220m甚至甚至200m的硅片，由于國(guó)外已具的硅片，由于國(guó)外已具備了適應(yīng)薄硅片的電池制造技術(shù)，比如備了適應(yīng)薄硅片的電池制造技術(shù)，比如Q-Cell生產(chǎn)生產(chǎn)22

7、0m的電池，的電池，Sharp可以生產(chǎn)可以生產(chǎn)200m甚至甚至180m的的電池。電池。下表是最近幾年硅片厚度下表是最近幾年硅片厚度發(fā)展變化趨勢(shì)：發(fā)展變化趨勢(shì)：1.2.2 大硅片：大硅片： 由于大尺寸的硅片生產(chǎn)在生產(chǎn)過程中可以減少硅料的損耗，而設(shè)備相同產(chǎn)能更高，并且單塊硅片產(chǎn)生的電能更多，所以最近幾年硅片生產(chǎn)一直在向大硅片生產(chǎn)的方向發(fā)展。下表是最近幾年硅片尺寸發(fā)展變化趨勢(shì)：2、制備多晶硅片工藝流程和技術(shù)路線 制備多晶硅片的工藝流程框圖如圖所示。 其主要流程介紹如下： 開方：用多線破錠機(jī)（SQUARER）將硅錠（Ingot）切割成硅塊（Brick）。去頭尾：將硅塊的頭部和尾部去除。砂漿：砂漿是為開

8、方和切片用的。粘膠：將硅塊粘接在晶托上，為切片做準(zhǔn)備。切片：用WIRESAW將硅塊切割成硅片（wafer）硅片清洗：將切割好的硅片清洗干凈，并自動(dòng)分檢 分檢：包裝新產(chǎn)品研制過程：新產(chǎn)品研制過程： 研制過程主要集中在把國(guó)產(chǎn)設(shè)備和引進(jìn)設(shè)備組合一條多晶硅片流水線。在單機(jī)調(diào)試運(yùn)行的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全線調(diào)試，不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，把各工藝過程的相關(guān)參數(shù)調(diào)整到最優(yōu)匹配狀態(tài)，最終生產(chǎn)出滿足要求的多晶硅系列產(chǎn)品。新產(chǎn)品研制過程：新產(chǎn)品研制過程：產(chǎn)品系列：（1）尺寸125mm125mm，厚度240m、220m、200m（2）尺寸156mm156mm，厚度240m、220m、200m設(shè)備： HCT SQUARER, HC

9、T WIRE SAW 500 SDB/5, RENA預(yù)清洗設(shè)備， RENA INWA ONLINE自動(dòng)清洗設(shè)備； 導(dǎo)輪準(zhǔn)備：根據(jù)工藝要求和硅片厚度要求準(zhǔn)備合適的導(dǎo)輪； SiC準(zhǔn)備：根據(jù)工藝需要選擇合適SiC，我們選擇的是 NANKO GC1000/GC1200/GC1500； 懸浮液準(zhǔn)備：根據(jù)工藝要求選擇合適的懸浮液，我們選擇的是AOKE OX-SI 303,合適的密度； 硅塊準(zhǔn)備：多晶硅，P型； 電阻率為0.5/cm-6/cm； 少子壽命2s； 氧含量 1*1018cm3； 碳含量 5*1016cm3； 粘膠準(zhǔn)備：玻璃125mm125mm15mm， 156mm156mm15mm 膠Valtr

10、on A & B ； 鋼線準(zhǔn)備：Bekaert160m/140m； 工藝參數(shù)準(zhǔn)備：設(shè)定線速度、工作臺(tái)速度、 砂漿流量、鋼線張力等等； 預(yù)清洗裝置的改進(jìn)和工藝參數(shù)準(zhǔn)備； 清洗設(shè)備的工藝參數(shù)準(zhǔn)備。關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn) 技術(shù)難題： 薄片切割難度大，碎片率高；又大又薄的硅片切割難度大，斷線率和碎片率高；清洗工藝也容易造成碎片。解決的方法：導(dǎo)輪參數(shù)的選用（導(dǎo)輪直徑，槽距，槽深，槽型）；細(xì)砂的切割能力（砂的粒度，分布，刀口型式，根據(jù)不同粒度漿料配比不同）；細(xì)鋼線的使用（根據(jù)鋼線的破斷拉力和抗拉強(qiáng)度，以及切割工藝的不同設(shè)置不同的鋼線張力）；國(guó)產(chǎn)切割液的使用（粘度，密度，含水量，電導(dǎo)率等控

11、制質(zhì)量和性能）；粘膠工藝（玻璃，膠的配比，粘膠方式）；硅塊的選用和對(duì)去頭尾量的控制；優(yōu)化的切割工藝參數(shù)的選用（工藝曲線，切割過程動(dòng)態(tài)的控制，30s取一樣點(diǎn)）；優(yōu)化的預(yù)清洗設(shè)備工藝參數(shù)；調(diào)整清洗配方，加強(qiáng)在線監(jiān)控等辦法。 創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)1）用先進(jìn)的工藝手段來保證切割質(zhì)量。 我們對(duì)硅塊準(zhǔn)備進(jìn)行特殊安排，粘膠方式進(jìn)行改進(jìn)；選用合適型號(hào)的SiC和切割液；優(yōu)化Slurry配比；編制優(yōu)化的工藝參數(shù)和曲線（線速度、工作臺(tái)速度、砂漿流量、鋼線張力等等）。 這些手段都保證了薄型大硅片的碎片率和TTV, BOW, SAW MARK等，使最終產(chǎn)品 達(dá)到研制要求的指標(biāo)； 2）用先進(jìn)的工藝手段和設(shè)備來保證清洗質(zhì)量。 預(yù)清

12、洗裝置和工藝進(jìn)行改進(jìn)，減少碎片率，并加入特殊的配方以達(dá)到清洗質(zhì)量；清洗裝置使用特殊配方達(dá)到清洗質(zhì)量，使用世界上先進(jìn)的清洗和自動(dòng)分檢設(shè)備，降低硅片的清洗碎片率。清洗質(zhì)量和碎片率達(dá)到研制要求的指標(biāo)。 試用結(jié)果和用戶使用報(bào)告試用結(jié)果和用戶使用報(bào)告 經(jīng)檢測(cè)和用戶試用以后，硅片可以達(dá)到以下要求： 多晶硅太陽能電池片平均效率14.5% 厚度: 240m ，220m ，200m， 公差 +/- 20mTTV: Max. 50 mBOW: 30 m無明顯表面缺陷 切割碎片率，清洗碎片率，清洗質(zhì)量均可達(dá)到目前小硅片厚片的要求。 目前我公司的系列產(chǎn)品已經(jīng)銷往我們?nèi)虻目蛻羰褂?，各?xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到客戶的要求。對(duì)于20

13、0m厚的薄片，由于國(guó)內(nèi)電池廠家目前能制作200m電池的廠家不多，我們大部分以國(guó)外客戶為主，國(guó)內(nèi)客戶比如無錫尚德購買我們的硅片做了一些批次的試驗(yàn)產(chǎn)品，指標(biāo)完全可以達(dá)到要求。我們國(guó)外的客戶可以大規(guī)模生產(chǎn)200m電池，使用我們的硅片，同樣可以滿足他們的要求。6、存在問題及解決方案 目前我們公司從5 月1 日投產(chǎn)，至今已經(jīng)生產(chǎn)4 個(gè)月了，各區(qū)域都在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，硅片已經(jīng)陸續(xù)發(fā)到國(guó)內(nèi)外的客戶手中，并且與一些重要客戶達(dá)成了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，客戶對(duì)我們鑄錠質(zhì)量給予了高度的評(píng)價(jià)。賽維LDK 將以此為契機(jī)，完善中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)鏈，成為一個(gè)專業(yè)的世界級(jí)多晶硅片供應(yīng)商。 但是，作為一個(gè)新產(chǎn)品，我們還要面對(duì)很多新問題，諸如：（1） 碳化硅磨料精選和漿料進(jìn)一步優(yōu)化配比問題（2）進(jìn)一步降低切片及清洗的碎片率問題（3）多線切割機(jī)原輔材料及備品備件