太陽電池多晶硅片

太陽電池多晶硅片第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六目錄1、國內(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)論第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六1.國內(nèi)外同行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1國內(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種，是取之不盡、用之不竭的潔凈能源。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、能把太陽光直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽到y(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)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。第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六來自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。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。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六目前光伏行業(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（Polyc-Si），從1999年開始已經(jīng)超過單晶硅片（Monoc-Si）,一直保持一定的優(yōu)勢(shì)。第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六下圖為國際主要多晶硅片產(chǎn)能分析

第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六賽維LDK公司200兆瓦生產(chǎn)能力的形成將占國內(nèi)多晶硅片75%-80%，成為亞洲最大的多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)，并進(jìn)入世界多晶硅片生產(chǎn)企業(yè)前列。賽維LDK公司的啟航起航，將為改變我國光伏產(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)為我國綠色能源的可持續(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)。第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

1.2太陽電池多晶硅片的發(fā)展趨勢(shì)

1.2.1薄硅片：

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)200μm的硅片可以比240μm的多產(chǎn)出10％的硅片；φ140μm的線可以比φ160μm的線多產(chǎn)出6％的硅片。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

最近幾年以來，硅片厚度從最初的330μm到270μm，再到目前的240μm，220μm，200μm。有關(guān)研究表明單晶硅的極限厚度可到80μm，這樣薄的硅片由于具有柔性而更不易破碎。但多晶硅由于晶界脆弱易碎，極限厚度可達(dá)到100μm。薄硅片加工是對(duì)我國太陽能電池生產(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)。目前國際國內(nèi)上主流的硅片厚度也是240μm，也有部分已加工出220μm甚至200μm的硅片，由于國外已具備了適應(yīng)薄硅片的電池制造技術(shù)，比如Q-Cell生產(chǎn)220μm的電池，Sharp可以生產(chǎn)200μm甚至180μm的電池。第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六下表是最近幾年硅片厚度發(fā)展變化趨勢(shì)：第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六1.2.2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)：第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六2、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。第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六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）。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六去頭尾：將硅塊的頭部和尾部去除。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六砂漿：砂漿是為開方和切片用的。第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六粘膠：將硅塊粘接在晶托上，為切片做準(zhǔn)備。第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六切片：用WIRESAW將硅塊切割成硅片（wafer）第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六硅片第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六清洗：將切割好的硅片清洗干凈，并自動(dòng)分檢

第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六分檢：第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六包裝第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六新產(chǎn)品研制過程：

研制過程主要集中在把國產(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。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六新產(chǎn)品研制過程：產(chǎn)品系列：（1）尺寸125mm×125mm，厚度240μm、220μm、200μm（2）尺寸156mm×156mm，厚度240μm、220μm、200μm設(shè)備：

HCTSQUARER,HCTWIRESAW500SD－B/5,RENA預(yù)清洗設(shè)備，RENAINWAONLINE自動(dòng)清洗設(shè)備；第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六導(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NANKOGC1000/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AOKEOX--SI303,合適的密度；第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六硅塊準(zhǔn)備：多晶硅，P型；電阻率為0.5Ω/cm-6Ω/cm；少子壽命≥2μs；氧含量≤1*1018cm3；碳含量≤5*1016cm3；粘膠準(zhǔn)備：玻璃125mm×125mm×15mm，156mm×156mm×15mm膠ValtronA&B；鋼線準(zhǔn)備：Bekaertφ160μm/φ140μm；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。第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六關(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。第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六解決的方法：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）；國產(chǎn)切割液的使用（粘度，密度，含水量，電導(dǎo)率等控制質(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。

第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六創(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,SAWMARK等，使最終產(chǎn)品達(dá)到研制要求的指標(biāo)；第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六2）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)。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六試用結(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:240μm，220μm，200μm，公差+/-20μm

TTV:Max.50μm

BOW:≤30μm

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。第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

目前我公司的系列產(chǎn)品已經(jīng)銷往我們?nèi)虻目蛻羰褂茫黜?xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到客戶的要求。對(duì)于200μm厚的薄片，由于國內(nèi)電池廠家目前能制作200μm電池的廠家不多，我們大部分以國外客戶為主，國內(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。我們國外的客戶可以大規(guī)模生產(chǎn)200μm電池，使用我們的硅片，同樣可以滿足他們的要求。第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六6、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。第34頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六

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的國產(chǎn)化問題（4）硅片質(zhì)量在線檢測(cè)及控制問題（5）薄型硅片（≤180μm）切割技術(shù)研究（6）大尺寸硅片（≥21