电池片的加工工艺.pptx
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1、电池片的加工工艺电池片的加工工艺(一)单晶硅片加工工艺主要为:切断(一)单晶硅片加工工艺主要为:切断外径滚圆外径滚圆切片切片倒角倒角研磨研磨腐蚀、清洗等。腐蚀、清洗等。1.切断切断 切断又称割断,是指在晶体生长完成后,沿垂直切断又称割断,是指在晶体生长完成后,沿垂直于晶体生长的方向切去晶体硅头尾无用部分,即头部于晶体生长的方向切去晶体硅头尾无用部分,即头部的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外的籽晶和放肩部分以及尾部的收尾部分。通常利用外圆切割机进行切割,刀片边缘为金刚石涂层,这种切圆切割机进行切割,刀片边缘为金刚石涂层,这种切割机的刀片厚,速度快,操作方便;但是刀缝宽,浪割机的刀片厚
2、,速度快,操作方便;但是刀缝宽,浪费材料,而且硅片表面机械损伤严重。目前,也有使费材料,而且硅片表面机械损伤严重。目前,也有使用带式切割机来割断晶体硅的,尤其适用于大直径的用带式切割机来割断晶体硅的,尤其适用于大直径的单晶硅。单晶硅。2.外径滚圆外径滚圆 在直拉单晶硅中,由于晶体生长时的热振动、在直拉单晶硅中,由于晶体生长时的热振动、热冲击等原因,晶体表面都不是非常平滑的,也就热冲击等原因,晶体表面都不是非常平滑的,也就是说整根单晶硅的直径有一定偏差起伏;而且晶体是说整根单晶硅的直径有一定偏差起伏;而且晶体生长完成后的单晶硅棒表面存在扁平的棱线,需要生长完成后的单晶硅棒表面存在扁平的棱线,需要
3、进一步加工,使得整根单晶硅棒的直径达到统一,进一步加工,使得整根单晶硅棒的直径达到统一,以便于在后续的材料和期间加工工艺中操作。以便于在后续的材料和期间加工工艺中操作。3.切片切片 在单晶硅滚圆工序完成后,需要对单晶硅棒切片。在单晶硅滚圆工序完成后,需要对单晶硅棒切片。太阳电池用单晶硅在切片时,对硅片的晶向、平行度太阳电池用单晶硅在切片时,对硅片的晶向、平行度和翘曲度等参数要求不是很高,只需对硅片的厚度进和翘曲度等参数要求不是很高,只需对硅片的厚度进行控制。行控制。4.倒角倒角 将单晶硅棒切割成的晶片,晶片锐利边需要修整将单晶硅棒切割成的晶片,晶片锐利边需要修整成圆弧形,主要防止晶片边缘破裂及
4、晶格缺陷产生成圆弧形,主要防止晶片边缘破裂及晶格缺陷产生 5.研磨研磨 切片后,在硅片的表面产生线痕,需要通过研磨除去切片后,在硅片的表面产生线痕,需要通过研磨除去切片所造成的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的翘切片所造成的锯痕及表面损伤层,有效改善单晶硅片的翘曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程处理的规格。曲度、平坦度与平行度,达到一个抛光过程处理的规格。6.腐蚀、清洗腐蚀、清洗 切片后,硅片表面有机械损伤层,近表面晶体的晶切片后,硅片表面有机械损伤层,近表面晶体的晶格不完整;而且硅片表面有金属粒子等杂质污染。因此,格不完整;而且硅片表面有金属粒子等杂质污染。因此,一般切片后,在制备太阳
5、电池前;需要对硅片进行化学一般切片后,在制备太阳电池前;需要对硅片进行化学腐蚀。腐蚀。在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清在单晶硅片加工过程中很多步骤需要用到清洗,这里的清洗主要是腐蚀后的最终清洗。清洗洗,这里的清洗主要是腐蚀后的最终清洗。清洗的目的在于清除晶片表面所有的污染源。的目的在于清除晶片表面所有的污染源。(二)多晶硅加工工艺主要为:开方(二)多晶硅加工工艺主要为:开方磨面磨面倒角倒角切片切片腐蚀、清洗等。腐蚀、清洗等。1.开方开方 对于方形的晶体硅锭,在硅锭的切断后,要进对于方形的晶体硅锭,在硅锭的切断后,要进行切方块处理,即沿着硅锭的晶体生长的纵向方向,行切方块处理,即沿着硅锭的
6、晶体生长的纵向方向,将硅锭切成一定尺寸的长方形的硅块。将硅锭切成一定尺寸的长方形的硅块。2.磨面磨面 在开方之后的硅块,在硅块的表面产生线痕,在开方之后的硅块,在硅块的表面产生线痕,需要通过研磨除去开方所造成的锯痕及表面损伤层,需要通过研磨除去开方所造成的锯痕及表面损伤层,有效改善硅块的平坦度与平行度,达到一个抛光过有效改善硅块的平坦度与平行度,达到一个抛光过程处理的规格。程处理的规格。3.倒角倒角 将多晶硅锭切割成硅块后,硅块边角锐利部将多晶硅锭切割成硅块后,硅块边角锐利部分需要倒角、修整成圆弧形,主要防止切割时,分需要倒角、修整成圆弧形,主要防止切割时,硅片的边缘破裂、崩边及晶格缺陷产生。
7、硅片的边缘破裂、崩边及晶格缺陷产生。切片与后续的腐蚀、清洗工艺几乎一致,切片与后续的腐蚀、清洗工艺几乎一致,(三)电池片的加工工艺(三)电池片的加工工艺 电池片加工过程中所包含的制造步骤,根据不同的电电池片加工过程中所包含的制造步骤,根据不同的电池片生产商有所不同。这里介绍的电池片加工主要包括池片生产商有所不同。这里介绍的电池片加工主要包括制绒、制结、去周边层、去制绒、制结、去周边层、去PSG、镀膜、印刷电极、烧、镀膜、印刷电极、烧结、测试包装结、测试包装等。等。单晶硅电池片单晶硅电池片 多晶硅电池片多晶硅电池片 1、制绒、制绒 晶晶体体硅硅太太阳阳电电池池一一般般是是利利用用硅硅切切片片,由
8、由于于在在硅硅片片切切割割过过程程中中损损伤伤,使使得得硅硅片片表表面面有有一一层层1020m的的损损伤伤层层,在在太太阳阳电电池池制制备备时时首首先先需需要要利利用用化化学学腐腐蚀将损伤层去除,然后制备表面绒面结构。蚀将损伤层去除,然后制备表面绒面结构。对对于于单单晶晶硅硅而而言言,如如果果选选择择择择优优化化学学腐腐蚀蚀剂剂,就就可可以以在在硅硅片片表表面面形形成成金金字字塔塔结结构构,称称为为绒绒面面结结构构,又称表面织构化,这种结构比平整的化学抛光又称表面织构化,这种结构比平整的化学抛光的的硅硅片片表表面面具具有有更更好好的的减减反反射射效效果果,能能够够更更好好地地吸吸收收和和利利用
9、用太太阳阳光光线线。当当一一束束光光线线照照射射在在平平整整的的抛抛光光硅硅片片上上时时,约约有有30%的的太太阳阳光光会会被被反反射射掉掉;如如果果光光线线照照射射在在金金字字塔塔形形的的绒绒面面结结构构上上,反反射射的的光光线线会会进进一一步步照照射射在在相相邻邻的的绒绒面面结结构构上上,减减少少了了太太阳阳光光的的反反射射;同同时时,光光线线斜斜射射入入晶晶体体硅硅,从从而而增增加加太太阳阳光光在在硅硅片片内内部部的的有有效效运运动动长长度度,增增加加光光线线吸吸收收的的机机会会。如如图图所所示示,为为单单晶晶硅硅制制绒绒后后的的SEM图,高图,高10m的峰时方形底面金字塔的顶。的峰时方
10、形底面金字塔的顶。对对于于由由不不同同晶晶粒粒构构成成的的铸铸造造多多晶晶硅硅片片,由由于于硅硅片片表表面面具具有有不不同同的的晶晶向向,择择优优腐腐蚀蚀的的碱碱性性溶溶液液显显然然不不再再适适用用。研研究究人人员员提提出出利利用用非非择择优优腐腐蚀蚀的的酸酸性性腐腐蚀蚀剂剂,在在铸铸造造多多晶晶硅硅表表面面制制造造类类似似的的绒绒面面结结构构,增增加加对对光光的的吸吸收收。到到目目前前为为止止,人人们们研研究究最最多多的的是是HF和和HNO3的的混混合合液液。其其中中HNO3 作作为为氧氧化化剂剂,它它与与硅硅反反应应,在在硅硅的的表表面面产产生生致致密密的的不不溶溶于于硝硝酸酸的的SiO2
11、层层,使使得得HNO3 和和硅硅隔隔离离,反反应应停停止止;但但是是二二氧氧化化硅硅可可以以和和HF反反应应,生生成成可可溶溶解解于于水水的的络络合合物物六六氟氟硅硅酸酸,导导致致SiO2层层的的破破坏坏,从从而而硝硝酸酸对对硅硅的的腐腐蚀再次进行,最终使得硅表面不断被腐蚀。蚀再次进行,最终使得硅表面不断被腐蚀。2、制结、制结P-N结的制备方法有四种:结的制备方法有四种:合金法、合金法、扩散法、扩散法、离子注入法、离子注入法、薄膜生长法薄膜生长法 晶晶体体硅硅太太阳阳电电池池一一般般利利用用掺掺硼硼的的p型型硅硅作作为为基基底底材材料料,在在850左左右右,通通过过扩扩散散五五价价的的磷磷原原
12、子子形形成成n半导体,组成半导体,组成p-n结。结。三、去周边层三、去周边层 在扩散过程中,硅片的周边表面也被扩散,形成在扩散过程中,硅片的周边表面也被扩散,形成p-n结,结,这将导致电池的正负极连通,造成电池短路,所以需要将扩这将导致电池的正负极连通,造成电池短路,所以需要将扩散边缘大约散边缘大约0.05mm0.5mm的的p-n结去除。周边上存在任何结去除。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降,以至成为废品。微小的局部短路都会使电池并联电阻下降,以至成为废品。四、去四、去PSG 在在扩扩散散过过程程中中,三三氯氯氧氧磷磷与与硅硅反反应应产产生生的的副副产产物物二二氧氧化化硅硅残
13、残留留于于硅硅片片表表面面,形形成成一一层层磷磷硅硅玻玻璃璃(掺掺P2O5或或P的的SiO2,含含有有未未掺掺入入硅硅片片的的磷磷源源)。磷磷硅硅玻玻璃璃对对于于太太阳阳光光线线有有阻阻挡挡作作用用,并并影影响响到到后后续续减减反反射射膜膜的的制备,需要去除。制备,需要去除。目目前前电电池池片片生生产产工工艺艺中中,去去PSG常常用用的的方方法法是是酸酸洗洗。原原理理为为利利用用氢氢氟氟酸酸与与二二氧氧化化硅硅反反应应,使使硅硅片片表表面面的的PSG溶解。溶解。五、镀减反射膜五、镀减反射膜 光照射到平面的硅片表面,其中一部分被反射,光照射到平面的硅片表面,其中一部分被反射,即使对绒面的硅表面,
14、由于入射光产生多次反射而即使对绒面的硅表面,由于入射光产生多次反射而增加了吸收,但也有约增加了吸收,但也有约11%的反射损失。在其上覆的反射损失。在其上覆盖一层减反射膜层,可大大降低光的反射,增加对盖一层减反射膜层,可大大降低光的反射,增加对光的吸收。光的吸收。目前电池片生产工艺中,常见的镀膜工艺为目前电池片生产工艺中,常见的镀膜工艺为PECVD(等离子增强化学气相沉积法)。利用硅烷(等离子增强化学气相沉积法)。利用硅烷与氨气在辉光放电的情况下发生反应,在硅片表面与氨气在辉光放电的情况下发生反应,在硅片表面沉积一层氮化硅减反射膜。增加对光的吸收。沉积一层氮化硅减反射膜。增加对光的吸收。六、印刷
15、电极与烧结六、印刷电极与烧结 太阳电池的关键是太阳电池的关键是p-n,有了,有了p-n结即可产生光结即可产生光生载流子,但有光生载流子的同时还必须将这些光生载流子,但有光生载流子的同时还必须将这些光生载流子导通出来,为了将太阳电池产生的电流引生载流子导通出来,为了将太阳电池产生的电流引导到外加负载,需要在硅片导到外加负载,需要在硅片p-n结的两面建立金属结的两面建立金属连接,形成金属电极。连接,形成金属电极。目前,金属电极主要是利用丝网印刷技术,在目前,金属电极主要是利用丝网印刷技术,在晶体硅太阳电池的两面制备成梳齿状的金属电极。晶体硅太阳电池的两面制备成梳齿状的金属电极。随后通过烧结,形成良
16、好的欧姆接触。随后通过烧结,形成良好的欧姆接触。烧结工艺烧结工艺是将印刷电极后的电池片,在适当的气氛是将印刷电极后的电池片,在适当的气氛下,通过高温烧结,使浆料中的有机溶剂挥发,金属颗下,通过高温烧结,使浆料中的有机溶剂挥发,金属颗粒与硅片表面形成牢固的硅合金,与硅片形成良好的欧粒与硅片表面形成牢固的硅合金,与硅片形成良好的欧姆接触,从而形成太阳电池的上、下电极。姆接触,从而形成太阳电池的上、下电极。七、测试包装七、测试包装 为为了了将将电电池池片片分分组组、方方便便包包装装利利于于后后期期组组件件生生产产,以以及及分分析析发发现现制制程程中中的的问问题题,从从而而加加以以改改善善制制程程。在
17、在电电池池片片的的最最后后工工艺艺中中,我我们们将将对对电电池池片进行测试。片进行测试。测测试试的的原原理理是是利利用用稳稳态态模模拟拟太太阳阳光光或或者者脉脉冲冲模模拟拟太太阳阳光光,使使电电池池片片形形成成光光电电流流。对对其其中中的的Isc、Voc、FF、Eff、Rs、Rsh等进行检测。等进行检测。组件的生产工艺组件的生产工艺 电池组件加工过程中所包含的制造工艺步骤,电池组件加工过程中所包含的制造工艺步骤,主要为主要为生产准备、单片焊接、单片串接、组件敷设生产准备、单片焊接、单片串接、组件敷设与检验、层压封装、装框与装接线盒、成品终测、与检验、层压封装、装框与装接线盒、成品终测、成品清洗
18、、成品包装入库成品清洗、成品包装入库等。常见单晶硅片、多晶等。常见单晶硅片、多晶硅片如图硅片如图 一、生产准备一、生产准备 电池组件的生产过程中,第一步为生产准备,准电池组件的生产过程中,第一步为生产准备,准备工艺具体如下:备工艺具体如下:1、电池片分捡、电池片分捡 根据根据“生产任务单生产任务单”挑选符合要求的电池片。将挑选符合要求的电池片。将电池片整理成小托,每一托电池片的数量即为一块组电池片整理成小托,每一托电池片的数量即为一块组件中电池片的数量。件中电池片的数量。2、焊带裁剪、焊带裁剪 根据所生产组件的电池片的不同,依据设计图纸根据所生产组件的电池片的不同,依据设计图纸中所表示的尺寸裁
19、剪相应的焊带待用。中所表示的尺寸裁剪相应的焊带待用。3、TPT和和EVA胶膜准备胶膜准备 使用自制的切割模具将使用自制的切割模具将EVA胶膜和胶膜和TPT背背膜切割成相应的规格并整理好,放到不同的料膜切割成相应的规格并整理好,放到不同的料架上待用。架上待用。4、铝合金外框、铝合金外框 根据所生产电池组件规格的不同,依据设根据所生产电池组件规格的不同,依据设计图纸中所表示的尺寸加工相应的铝框待用。计图纸中所表示的尺寸加工相应的铝框待用。二、单片焊接二、单片焊接 做好准备工作后,首先进行单片焊接工艺,工做好准备工作后,首先进行单片焊接工艺,工艺具体如下:艺具体如下:1、来料检查、来料检查 对上道来
20、料进行检查,并根据组件设计单片焊对上道来料进行检查,并根据组件设计单片焊接所需涂锡带的长度要求将涂锡带裁剪成规定尺寸接所需涂锡带的长度要求将涂锡带裁剪成规定尺寸待用。将电池片一次取出,放入工作台上,准备焊待用。将电池片一次取出,放入工作台上,准备焊接。接。2、焊接、焊接 开启烙铁开关,开启加热台开关,等温度达到开启烙铁开关,开启加热台开关,等温度达到规定温度后开始操作。将电池片放在加热台上,一规定温度后开始操作。将电池片放在加热台上,一次对上下电池的主栅线进行焊接。次对上下电池的主栅线进行焊接。3、检查、检查 焊好的电池片确认检查无误后流入下一道工序,焊好的电池片确认检查无误后流入下一道工序,
21、填写好流程卡。填写好流程卡。三、单片串接三、单片串接 对单片电池片上下主栅线焊接好后,进行到单片对单片电池片上下主栅线焊接好后,进行到单片串接作业,工艺具体如下串接作业,工艺具体如下:模板选择模板选择1、对上道来料进行互捡,将电池片放入工作台指定位、对上道来料进行互捡,将电池片放入工作台指定位置,选择模板。置,选择模板。2、电池片的焊接、电池片的焊接 将焊有焊带的单片电池正极向上,分散放入模板,将焊有焊带的单片电池正极向上,分散放入模板,焊带统一朝一个方向整齐地排列在串联模板上。焊带统一朝一个方向整齐地排列在串联模板上。用用电电烙烙铁铁依依次次从从右右到到左左焊焊接接电电池池串串组组。在在每每
22、串串串串联联电电池池组组的的最最后后一一片片电电池池主主背背电电极极上上焊焊两两根根涂涂锡锡带带,并并露露出出锡锡带带尾尾。在在最最后后一一串串电电池池组组主主背背电电极极上上焊焊两两根根涂涂锡锡带带,不不露露出出锡锡带带尾尾,并并将将电电池池片片背背面面清清扫扫干干净。净。3、电池片的摆放、电池片的摆放 准备好干净的玻璃板,绒面朝上,在绒面上铺准备好干净的玻璃板,绒面朝上,在绒面上铺设设EVA并定位。按照图纸要求,将电池片串联组逐并定位。按照图纸要求,将电池片串联组逐条依次放在条依次放在EVA上。上。四、组件敷设与检验四、组件敷设与检验 单片串接结束后,进行到组件的敷设与检验工单片串接结束后
23、,进行到组件的敷设与检验工艺,工艺具体如下:艺,工艺具体如下:1、电池组拼接、电池组拼接 在敷设台上用汇流条拼接各串电池组,并在引在敷设台上用汇流条拼接各串电池组,并在引出线部焊上汇流带。将拼接后多余的锡带修整干净。出线部焊上汇流带。将拼接后多余的锡带修整干净。2、EVA与与TPT的摆放的摆放 在电池组件上放第二层在电池组件上放第二层EVA膜,按图纸要求在膜,按图纸要求在EVA上找出接线盒的位置,并将组件正负极引出在上找出接线盒的位置,并将组件正负极引出在EVA上。在上。在EVA上放上放TPT膜,并按图纸要求在膜,并按图纸要求在TPT上上找出接线盒位置,在引出口将组件正负极引出在找出接线盒位置
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