太阳能流程及设备名称.doc
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1、 本文由anny6601奉献 doc文档也许在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文献到本机查看。 序号 流程 设备名称 1 硅片清洗、制绒 自动化学清洗机 2 硅片干燥 离心干燥机 3 扩散(磷) 扩散炉 4 表面电阻率测试 电阻率测试仪 5 去除表面氧化层漂洗 自动化学清洗机 6 等离子周边刻蚀 等离子刻蚀机 7 SiN减反射膜沉积 PECVD 8 背面电极印刷 丝网印刷机 9 背面电极烘干 干燥炉 10 铝背场印刷 丝网印刷机 11 铝背场烘干 干燥炉 12 正面银电极印刷 丝网印刷机 13 烧结 烧结炉 14 测试分选 IV测试机 15 包装出货 太阳能电池片制造的生产
2、工艺 一、硅片检测 硅片是太阳能电池片的载体,硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效 率的高低,因此需要对来料硅片进行检测。该工序重要用来对硅片的一些技术 参数进行在线测量,这些参数重要涉及硅片表面不平整度、少子寿命、电阻率、 P/N型和微裂纹等。该组设备分自动上下料、硅片传输、系统整合部分和四个检 测模块。其中,光伏硅片检测仪对硅片表面不平整度进行检测,同时检测硅片的 尺寸和对角线等外观参数;微裂纹检测模块用来检测硅片的内部微裂纹;此外 尚有两个检测模组, 其中一个在线测试模组重要测试硅片体电阻率和硅片类型, 另一个模块用于检测硅片的少子寿命。在进行少子寿命和电阻率检测之前,需 要先对硅
3、片的对角线、微裂纹进行检测,并自动剔除破损硅片。硅片检测设备 可以自动装片和卸片,并且可以将不合格品放到固定位置,从而提高检测精度 和效率。 二、表面制绒 单晶硅绒面的制备是运用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万 个四周方锥体也即金字塔结构。由于入射光在表面的多次反射和折射,增长了 光的吸取,提高了电池的短路电流和转换效率。硅的各向异性腐蚀液通常用热 的碱性溶液,可用的碱有氢氧化钠,氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使 用便宜的浓度约为1%的氢氧化钠稀溶液来制备绒面硅,腐蚀温度为70-85。为 了获得均匀的绒面, 还应在溶液中酌量添加醇类如乙醇和异丙醇等作为络合剂, 以加快硅的腐蚀
4、。制备绒面前,硅片须先进行初步表面腐蚀,用碱性或酸性腐 蚀液蚀去约2025m,在腐蚀绒面后,进行一般的化学清洗。通过表面准备的 硅片都不宜在水中久存,以防沾污,应尽快扩散制结。 三、扩散制结 太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制 造太阳能电池PN结的专用设备。管式扩散炉重要由石英舟的上下载部分、废气 室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩 散源。把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内,在850900摄氏度高温下使 用氮气将三氯氧磷带入石英容器,通过三氯氧磷和硅片进行反映,得到磷原子。 通过一定期间,磷原子从四周进入硅片的表面层,并且
5、通过硅原子之间的空隙 向硅片内部渗透扩散,形成了N型半导体和P型半导体的交界面,也就是PN结。 这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可 大于10ms。制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。由于正是PN结 的形成,才使电子和空穴在流动后不再回到原处,这样就形成了电流,用导线 将电流引出,就是直流电。 四、去磷硅玻璃 该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中,通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢 氟酸溶液中浸泡,使其产生化学反映生成可溶性的络和物六氟硅酸,以去除扩 散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。在扩散过程中,POCL3与O2反映生成 P2O5淀积在硅片表面
6、。P2O5与Si反映又生成SiO2和磷原子,这样就在硅片表面 形成一层具有磷元素的SiO2,称之为磷硅玻璃。去磷硅玻璃的设备一般由本体、 清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成, 重要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水,热排风和废水。氢氟酸可以溶 解二氧化硅是由于氢氟酸与二氧化硅反映生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟 酸过量,反映生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反映生成可溶性的络和物六氟 硅酸。 五、等离子刻蚀 由于在扩散过程中,即使采用背靠背扩散,硅片的所有表面涉及边沿都将不可 避免地扩散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着边沿扩散有磷的区域 流到PN结的背面
7、,而导致短路。因此,必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻 蚀,以去除电池边沿的PN结。通常采用等离子刻蚀技术完毕这一工艺。等离子 刻蚀是在低压状态下,反映气体CF4的母体分子在射频功率的激发下,产生电离 并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成,反映腔体中的气体在 电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸取能量并形成大量的活性基团。活 性反映基团由于扩散或者在电场作用下到达SiO2表面,在那里与被刻蚀材料表 面发生化学反映,并形成挥发性的反映生成物脱离被刻蚀物质表面,被真空系 统抽出腔体。 六、镀减反射膜 抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积 一层氮化
8、硅减反射膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。PECVD 即等离子增强型化学气相沉积。它的技术原理是运用低温等离子体作能量源, 样品置于低气压下辉光放电的阴极上, 运用辉光放电使样品升温到预定的温度, 然后通入适量的反映气体SiH4和NH3,气体经一系列化学反映和等离子体反映, 在样品表面形成固态薄膜即氮化硅薄膜。一般情况下,使用这种等离子增强型 化学气相沉积的方法沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的 功能性。运用薄膜干涉原理,可以使光的反射大为减少,电池的短路电流和输 出就有很大增长,效率也有相称的提高。 七、丝网印刷 太阳电池通过制绒、扩散及PECVD等工序
9、后,已经制成PN结,可以在光照下产生 电流,为了将产生的电流导出,需要在电池表面上制作正、负两个电极。制造 电极的方法很多, 而丝网印刷是目前制作太阳电池电极最普遍的一种生产工艺。 丝网印刷是采用压印的方式将预定的图形印刷在基板上,该设备由电池背面银 铝浆印刷、电池背面铝浆印刷和电池正面银浆印刷三部分组成。其工作原理为: 运用丝网图形部分网孔透过浆料,用刮刀在丝网的浆料部位施加一定压力,同 时朝丝网另一端移动。 油墨在移动中被刮刀从图形部分的网孔中挤压到基片上。 由于浆料的粘性作用使印迹固着在一定范围内,印刷中刮板始终与丝网印版和 基片呈线性接触,接触线随刮刀移动而移动,从而完毕印刷行程 八、
10、快速烧结 通过丝网印刷后的硅片,不能直接使用,需经烧结炉快速烧结,将有机树脂粘 合剂燃烧掉,剩下几乎纯粹的、由于玻璃质作用而密合在硅片上的银电极。当 银电极和晶体硅在温度达成共晶温度时,晶体硅原子以一定的比例融入到熔融 的银电极材料中去,从而形成上下电极的欧姆接触,提高电池片的开路电压和 填充因子两个关键参数,使其具有电阻特性,以提高电池片的转换效率。烧结 炉分为预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段目的是使浆料中的高分 子粘合剂分解、燃烧掉,此阶段温度慢慢上升;烧结阶段中烧结体内完毕各种 物理化学反映,形成电阻膜结构,使其真正具有电阻特性,该阶段温度达成峰 值;降温冷却阶段,玻璃冷却硬化
11、并凝固,使电阻膜结构固定地粘附于基片上。 九、外围设备 在电池片生产过程中,还需要供电、动力、给水、排水、暖通、真空、特汽等 外围设施。消防和环保设备对于保证安全和连续发展也显得尤为重要。一条年 产50MW能力的太阳能电池片生产线,仅工艺和动力设备用电功率就在1800KW左 右。工艺纯水的用量在每小时15吨左右,水质规定达成中国电子级水 GB/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。工艺冷却水用量也在每小时15吨左右, 水质中微粒粒径不宜大于10微米, 供水温度宜在15-20。 真空排气量在300M3/H 左右。同时,还需要大约氮气储罐20立方米,氧气储罐10立方米。考虑到特殊 气体如
12、硅烷的安全因素,还需要单独设立一个特气间,以绝对保证生产安全。 此外,硅烷燃烧塔、污水解决站等也是电池片生产的必备设施。 太阳能电池的生产线设备依次是: 清洗设备,国内品牌有北京七星华创、北京中联科利、上海柯伟达、中建科技 第二研究所仿佛也有。国外的重要是德国KPE、LSG、ZAE等等 扩散设备:北京七星、中电科48所 美国的BRUCE, 英国的BTU、日本的KOYO、 德国的ZAE和manz 刻蚀设备:北京七星,中电科48所,2所,德国的GEBR、GP、manz、rena、美国 的GT 覆膜设备:同上 丝网印刷设备:同上 测试分选设备:建议德国的ATNvison AG 或者manz AG,不
13、要选国内的 其他炉设备(退火炉、烧结炉、烘干机之类) 北京七星就够了 : 电池片组件设备:层压机 什么叫丝网印刷,如何操作? 丝网印刷作为一种应用范围很广的印刷,根据承印材料的不同可以分为:织物 印刷,塑料印刷,金属印刷,陶瓷印刷,玻璃印刷,电子产品印刷,彩票丝印, 电饰广告板丝印,金属广告板丝印,不锈钢制品丝印,光反射体丝印,丝网转 印电化铝,丝印版画以及漆器丝印等等。 织物印刷 织物印花就是指在织物上以印刷方法形成图案的工艺过程。印花的方法有: 型版印花、丝网印花、滚筒式圆网印花、转移印花和多色淋染印花等方法,其 中丝网印花来源于型版印花(涉及型纸版和锌版) ,开始由手工操作,逐步走向 半
14、自动化、完全自动化,后来又和平网式发展到圆网式。 织物印刷一般有几种印刷方式: 1涂料直接印花 涂料直接印花就是把调制好的印花色浆直接印在织物上,这 是印花工艺中最简朴而普遍使用的工艺。涂料直接印花工艺一般是指在白色或 浅色织物上印花,它拼色方便、工艺简朴,印花后经培烘解决即可,合用各种 纤维的纺织物。 涂料直接印花工艺根据目前经常采用的粘合剂可分为阿克拉明F 型粘合剂。丙烯酸酯类粘合剂、丁苯乳液与甲壳质粘合剂三种直接印花工艺。 2丝绸印花 丝绸印花的重要方法有直接印花法、拔染印花法、防染印花法。 直接印花法前面已有介绍,拔染印花法以及转移印花法、渗透印花法等将在后 面有关小节中单独介绍,这里
15、重要介绍防染印花法。 3针织内衣印花 针织内衣印花重要应用涂料直接印花工艺,织物印花后经倍 烘或自然干燥即可,避免了针织物湿解决容易变形和农片湿解决困难等问题。 印花方法以平网丝印为主,又分为手工刮印和机器操作两种方式。这种印花方 法能适应各种构成形式与组织结构的花型图案,并适合小批量多花色的生产需 要。 4拔染印花 拔染印花也称雕印,指用拔染剂印在有色织物上,把已经染色 的部分色素破坏,因而获得各种花纹、图案的印花法。拔染剂是能使染色底消 色的一种化学品。如:吊白决、氯化亚锡等。这种方法可以分花纹为白色(拔 白)和花纹为有色(拔印)两种。后一种染法使织物花纹精细,但工艺复杂, 成本较高。 5
16、丝印烂花 烂花系运用两种具有不同耐酸性的纤维混纺织物,通过酸性烂 花浆印花与化学加工解决后,将不耐酸的天然纤维部分烂去,露出耐酸的化学 纤维部分,形成具有晶莹透明的花型,其特殊风格使烂花产品具有高档绚丽之 感。烂花产品不仅外观华美,内在质量优良,具有耐磨、强力高、好洗、快干、 免烫性能,受到国内外市场的欢迎。烂花技术的研究与应用近年来盛行于纺织 印染业。 6毛织物印花 目前,印花毛织物以薄型平纹织物或薄纱织物为主,多数用 来制作妇女的衬衫、礼服、被巾和裙子。毛织物印花除采用直接印花外,尚有 拔印、防印和转移印花等。毛混纺织物印花也占有一定比例,目前,毛织物的 浮雕整理也颇流行,重要用于粗纺毛衫
17、。 7.平绒印花 钻石印花运用丝印的特点在平绒上进行印花,可获得一种特殊 的闪光效果,在日光照射下能发出天然钻石一般的光芒。 8发泡印花 织物特种印花的品种繁多,发泡印花就是其中的一种。发泡印 花的特点是:立体感强,近似于人工刺绣,手感柔软,耐磨、耐水洗,牢度好, 富有弹性,并能广泛应用于台布、窗帘、茶巾、手帕、枕巾、服装、旅游纪念 品等方面。它不仅可以在棉、麻、丝等天然纤维织物上应用,并且还可以在人 造纤维织物上应用。 9植绒印花 静电植绒是目前纺织行业正在兴起的新技术。它是运用高压静 电场在坯布上面栽植短纤维的一种产品。植绒产品工艺简朴、立体感强、成本 低,因此广泛应用在橡胶、塑料、人造革
18、、装饰产品上,特别是对于小批量的 旅游产品更显示出它无比的优越性。在鞋帽、童装、商标、服饰上采用植绒图 案装饰,会使其风貌别具一格。 10转移印花 转移印花是依靠染料的升华和染料蒸气对纤维具有扩散和亲 和力的作用来完毕着色效应的一种印花工艺。 转移印花是无水加工中较为具有 实际意义的一种印染生产方法。除了不用水外,尚有一个重要的特点是纸张变 形小,因此可以印制精细的多层次的花型及摄影图片。把花型图片真实地转移 到布上。其效果有时比一般防、拔染印花更好。 除了上面十种常见的印花方式外,尚有一些特种印花方式,如:电化铝转移 印花,光致发光印花,荧光印花,金、银粉印花,涂料泡沫印花,变色印花, 香味
19、印花,钻石印花及珠光印花等等、印花方式。 塑料丝网印刷 塑料件的丝印,是塑料制品的二次机工(或称再加工)中的一种。所谓二次加 工就是在塑料制品注射成型后,再进行一次表面装饰性的解决,比如:塑料电 镀、塑料喷涂、塑料烫印、塑料丝印等。 塑料制品所以要进行二次加工,重要 是由塑料自身的性能决定的,如它的染色性比较单一,并且颜色的耐晒性也差。 为了填补这些缺陷,改善塑料制品的外观装饰,就需要进行二次加工。 塑料制品的种类繁多,但就丝印方法来说,片材及平面体用平面丝印法;可展 开成平面的弧面体用曲面丝印法;异形制品则用间接丝印法。塑料制品固树脂、 添加剂及成型方法的不同,其表面性能的差别很大,特别是表
20、面的平滑性、极 性及静电等问题,成为塑料丝印产生故障的根源。 1.聚氯乙烯塑料的丝网印刷 聚氯乙烯(PVC)于1931年投入工业生产。聚氯乙 烯塑料具有色泽鲜艳、不易破裂、耐酸、耐碱、价格低廉等优点。但由于制造 聚氯乙烯塑料时,加入的一些辅助材料,往往带有毒性,所以聚氯乙烯制品不 宜盛放食物。 聚氯乙烯薄膜花色品种繁多,市售的五颜六色的塑料布、人造革 等大都是聚氯乙烯产品。 2ABS塑料的丝网印刷 ABS树脂塑料,是一种工程塑料。近年来广泛应用于电 视机、计算器等产品以及国民经济许多领域。ABS塑料是丙烯睛、丁二烯、苯乙 烯的三元共聚物。由于 ABS塑料是三元共聚物,因此兼有三种组元的共同特性
21、, 丙烯睛能使共聚物耐化学腐蚀和具有一定的表面硬度;丁二烯能使聚合物具有 橡胶状韧性;苯乙烯可使聚合物具有易加工成形的特性。ABS塑料有各种颜色, 制品具有光泽的外表,吸水率低,在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和 表面硬度,有较好的尺寸稳定性。大多数ABS树脂在40温度下仍有相称的抗 冲击强度,表现出韧性,其制品的使用温度范围在4060,ABS塑料的分子 量高,物理性能好,易加工成型,印刷适性较好。 3聚乙烯、聚丙烯塑料的丝网印刷 聚乙烯(PE)塑料:聚乙烯塑料用途广泛, 可以通过挤出、注射等成型工艺制成各种成品。聚乙烯的分子系由亚甲基构成 的长链,其中具有一定量的侧基。聚合体链中的侧基越
22、多越长,则聚合物结晶 度越低。也就是说聚乙烯的密度越高越不利于表面涂饰。聚乙烯在多种溶剂中 不清,但在温度超过70时,聚乙烯能少量溶解于甲苯、乙酸戊酯等溶剂中。 聚乙烯这一性质,为表面涂饰提供了条件。可用加热溶剂浸泡塑料,使其表面 溶胀,破坏部分结晶来提高墨膜在塑料表面的附着力。发烟硫酸、浓硝酸、铬 酸和硫酸的混合液,在室温下能缓慢作用于聚乙烯;在90100时硫酸和硝酸, 能迅速破坏聚乙烯;用重铅酸钾、硫酸、蒸馏水的混合液,在7075下浸泡聚 乙烯塑料,有助于增强墨膜在塑料表面的附着力。 聚丙烯(PP)塑料:聚丙烯数年来是塑料发展的重要品种之一。合用于一切成 型方法。可做各种管材,各种箱体及薄
23、膜、纤维等。工业聚丙烯具有高度的空 间规整性,有高度的结晶性,等现指数在8995%范围,同时具有少量非结晶的 无规立构和低结晶的立体嵌段结构的大分子链。溶点在170175范围内,玻璃 化温度等规聚合体为130,而间规聚合体为O。浓硝酸、发烟硫酸可以浸 蚀聚丙烯,在较高温度下,能溶于芳烃和氯化烃类中,室温仅能使之膨胀。酸 类和酯类对它也有某些溶蚀作用,随等规聚合体含量增高,耐溶剂性也相应提 高。 总的来说聚乙烯和聚丙烯都是结晶度较高,表面张力低的非极性分子结构的高 分子材料。在它们的分子结构中没有像碳基、羧基、羟基这样的极性基团,与 聚乙烯比较起来,聚丙烯表面涂饰容易些。 4.电子产品塑料部件的
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