• 光伏电池制备工艺课件PPT(共 45张)

    太阳能电池

      光伏电池制备工艺课件PPT(共 45张)_理化生_高中教育_教育专区。光伏电池制备工艺 光伏电池制备的准备 任务二· 晶硅电池产业链工艺流程 ? 目录 ? 一.相关概念 ? 二.产业链结构 ? 三.主要工艺流程 ? 1.原生多晶硅 ? 2.单晶硅拉制

      光伏电池制备工艺 光伏电池制备的准备 任务二· 晶硅电池产业链工艺流程 ? 目录 ? 一.相关概念 ? 二.产业链结构 ? 三.主要工艺流程 ? 1.原生多晶硅 ? 2.单晶硅拉制工艺 ? 3.多晶铸锭工艺 ? 4.准单晶工艺 ? 5.电池片生产工艺 ? 四.总结 太阳能电池 ? 定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生 直流电的发电装置,几乎全部由半导体物料 (例如硅)制成的固体光伏电池组成。由于 没有活动的部分,故可以长时间操作而不会 导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简 单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源 较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明,并 入电网供电。 种类 太阳能 电池 晶硅电池 多元化合物薄 膜电池 单晶硅电池 多晶硅电池 非晶硅薄膜电 池 硫化镉 砷化镓 铜铟硒薄膜 电池 多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下 子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取 ,则这些晶粒结合起来,就形成多晶硅. 单晶硅:熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅 原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核 长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形 成单晶硅. 2019/8/16 二.产业 太阳能级多晶硅 SoG:6~7N Si+HCl→SiHCl3+H2 SiHCl3+H2→Si+HCl 直拉或区熔(CZ or FZ) 铸锭炉 铸锭炉 准单晶硅锭 二.产业 切 化学法:改良西门子 冶炼 SiO2+C →Si+CO2 硅矿石 ↑ silica 工业硅 MS-Si 1~2N 多晶铸锭 切片机 多晶硅片 切片机 单晶 多晶硅太阳能电池 太阳能光伏发电 系统 三 1.原生多晶硅 ⑴ 三大主要生产方法 多晶硅 三.主要 改良西门子法 硅烷法 冶金法 注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比 95%以上 2019/8/16 ⑵ 改良西门子法 三.主要 ①.主要反应原理: Si+HCl → SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2(三氯氢硅合成炉) SiHCl3+H2 → Si+HCl(还原炉) SiCl4+H2 →SiHCl3+HCl(氢化炉) 四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题, 了副产物四氯化硅,同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅,氯化氢也可以自身 降低生产成本,各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。 2019/8/16 ②改良西门工艺流程 三.主要 氯化氢 硅粉 四氯化硅 氯化 氯化氢 分离 氢气、三氯氢硅 冷凝 还原尾气 还原 氢还原 四氯化硅 多晶硅 三氯氢硅 氢净化 水电解 2019/8/16 ③氢化方法:热氢化与冷氢化 三.主要 热氢化技术 利用以下反应:2SiCl4+H2﹦2SiHCl3+2HCl 反应温度为1200~1250℃,压力范围1.5~2.5个大气压力,三氯氢硅 为17%~20%左右. 工艺优点:压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯 此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分 期分离的难度. 工艺缺点:反应温度高,电耗高,TCS单耗2.2 ~ 3KWh/kg,加热 运行费用较高,有碳污染的可能。 2019/8/16 热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图 三.主要 2019/8/16 ? 冷氢化技术 三.主要 ? 利用以下反应:SiCl4+2H2+3Si → 4SiHCl3 ? 反应温度为450℃,压力范围1.5~1.8MPa,转化率大约为20%~25% 剂NiO ? 工艺优点:反应温度低,电耗低, TCS单耗≤ 1KWh/kg ? 工艺缺点:气固反应,操作压力较高,对设备密封性要求高,操 提纯工作量大。 2019/8/16 冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图 2019/8/16 TCS:三氯化硅 STC:四氯化硅 DCS:二氯二氢硅 (3)硅烷法 三.主要 最终用硅烷热解制得多晶硅的方法 其中制备硅烷的方法:硅镁合金工艺 、氯硅烷歧化工 金属氢化物工艺 2019/8/16 (4)冶金法 三.主要 工业硅 ↓ 添加Ca 酸洗 ↓ 去除Ti、Fe 氧化精炼 真空处理 ↓ 除B、C ↓ 去除P、O、Ca、Al 凝固精 2019/8/16 小 结: 三.主要 ? 1. 光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展,生产1MW太阳能电 多晶硅,晶体硅材料是主要的光伏材料,其市场占有率在80%以 后相当长一段时期,也依然是太阳能的主流材料。 ? 2. 西门子法是目前多晶硅生产的主流技术,约90%的多晶硅 短期内这种局面不会改变. ? 3. 多晶硅生产气体使用情况 ? 氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关,一般年产一千吨 验统计,消耗每小时在500~700方,主要是用在尾气、置换气、 气 氩气的消耗主要是硅芯方面 2019/8/16 2.单晶硅拉制工艺 三.主要 2019/8/16 三.主要 (1) 拉制方法及拉制过程:直拉单晶(CZ)和区熔(FZ) 直拉单晶拉制过程图 装炉 化料 引晶 放肩 冷却 2019/8/16 直拉单晶炉 2019/8/16 三.主要 三.主要 (2)氩气使用情况:整个热场系统,包括两大部分,加热 其它部分主耍是保温、导流,形成一定的温度梯度,使座落在 里的石英坩埚中的熔料能按要求的晶向结晶生长。 SiO2﹢SSi2OiCC2﹢=→sSSiii﹢OC﹢2O=22 SCiOO ﹢CO+Si 拉制单晶需全程通氩,一边抽空,炉内压力控制在20乇左右。 的热场结构,能迅速带走挥发物。减压有利于sio的挥发及防止 体,达到降氧和降碳的目的。 氩气流量:35-55L/min(联创炉),投料公斤,耗气量约170立方 2019/8/16 三.主要 3.多晶铸锭工艺 (1)多晶铸锭炉发展趋势:a装料多 b周期短 C品质高 2019/8/16 (2)工艺周期 整个工艺周期 三.主要 加加热热 出炉 1540 ℃ 约10-15h 熔熔化化 1430 ℃ 长长晶晶 冷却 900 ℃ 约4h 1370 ℃ 退退火火 2019/8/16 (3)多晶铸锭炉主要生产厂家 三.主要 ? 国外主要厂商:美国GT SOLAR、德国ALD、普法拓普等 据中国多晶铸锭炉市场约50%。 ? 国内主要厂商:绍兴精工、中电48所、华盛天龙、京 氩气主要使用量:不需全程吹氩,450铸锭炉单锭氩气耗量为70 2019/8/16 三.主要 4.准单晶工艺 (1)准单晶定义:准单晶(Mono Like )是基于多晶铸锭 在长晶时通过部分使用单籽晶,获得外观和电性能均类似 晶硅片。 2019/8/16 三.主要 (2)籽晶铺设方式 2019/8/16 (3)工艺线路 三.主要流程介绍 三.主要 (4)准单晶产品的优势 1.转换效率高于普通多晶,接近直拉单晶电池片18.3%。 2.直拉单晶投料量约为100KG,准单晶铸锭投料量达430KG 3.比起普通多晶,组件功率提升明显,单位成本降低。 4.可封装250 瓦(60 片排布),或300 瓦(72 片排布)的大 5.工艺成本上,直拉单晶成本为160 元人民币/公斤,准单晶 60 人民币/公斤 2019/8/16 三.主要 (5)准单晶技术研发要点 ? 1.温度梯度改进。针对热场研发以改良温度梯度,同时还要注意热 ? 2.晶种制备。研究发现,准单晶晶种制备方向将朝着超大超薄的方 ? 3.精确熔化控制。这一环节非常难以控制,它决定准单晶是否能够 需要一个与之对应的精准熔化控制设备。据了解,为获得稳定的 伏开发了一套针对准单晶专用的晶种融化控制设备,可以在0.5m 晶阶段; ? 4.位错密度。在很多生产过程中,效率衰减总是不可避免,为此把 最低,是此项工艺的关键; ? 5.籽晶的重复利用技术 ? 6.铸锭良率提升。目前良率大约在40%~60%之间,还有待提高。 2019/8/16 硅硅片片检检测测 三.主要 6.电池片生产工艺 表表面面绒绒面面 扩扩散散制制结结 去 烧结 丝网印刷 镀减反射膜 等 2019/8/16 三.主要 (1)工艺所需氮气环节 ? 表面绒面:单晶硅绒面的制备是利用硅的各向 在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也 结构。由于入射光在表面的多次反射和折射,增 吸收,提高了电池的短路电流和转换效率。 ? 工艺槽提通过氮气鼓泡来搅拌溶液以满足工 100MW生产线 三.主要 ? 扩散工艺:太阳能电池需要一个大面积的PN结 实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制造太 能电池PN结的专用设备。在进舟、升温、稳定 通源、恒温、冷却、出舟过程中氮气消耗量约 28m3/h(100MW) 三.主要 ? 去磷硅玻璃:该工艺用于太阳能电池片生产制造 通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸 其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸, 扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。 ? 氮气作为动力源之一,消耗量为12m3/h 三.主要 ? 等离子刻蚀:由于在扩散过程中,即使采用背靠 扩散,硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地 散上磷。PN结的正面所收集到的光生电子会沿着 缘扩散有磷的区域流到PN结的背面,而造成短路 因此,必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀 以去除电池边缘的PN结。 ? 此工艺消耗的氮气主要是用于抽真空后工作腔内 力平衡和真空泵的氮气保护,氮气消耗量约8m3/ 三.主要 ? 甩干机氮气耗量: ? 在清洗制绒和去磷硅玻璃之后都需要使用甩 氮气主要用于甩干的过程中将硅片吹干,此过 的消耗量约100m3/h 三.主要 ? 镀减反射膜:抛光硅表面的反射率为35%,为了减少 反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减 膜。现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射 ? PECVD设备有四处需要使用氮气:第一是进出舟是 用氮气吹扫,防止石墨舟被污染,第二是抽真空 衡工艺管内外压力,第三是稀释尾气中硅烷的浓 第四是真空泵的氮气保护。 ? 氮气消耗量:约50m3/h 三.主要 ? 外围设施氮气消耗量:纯水制备系统的的氮气封 需要氮气保护、特气系统中,硅烷的氨气气柜 空发生器需要氮气驱动等环节氮气消耗量在 25m3/h. 总结: ? 随着太阳能行业的发展,多晶硅产业已经告别 时代,已进入产业过剩时期,在竞争日益激烈 天,产业结构进入了深度调整期,只有技术领 管理先进、成本优势明显的太阳能企业才能有 度过光伏寒冬。 作业 自己对于太阳能电池的认识以及展 要求:字数不限,以电子稿形式统一发 延伸可自行百度了解行业动态,禁照抄 ? 11、人生的某些障碍,你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去,不如勇敢地攀登,或许这会铸就你人生的高点。 ? 12、有些压力总是得自己扛过去,说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事,还徒增了别人的烦恼。 ? 13、认识到我们的所见所闻都是假象,认识到此生都是虚幻,我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你,你承受得了吗?带,带不走,放,放不下。时时刻刻发悲心,饶益众生为他人。 ? 14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们,为了那一瞬间的同步,这就是动人的生命奇迹。 ? 15、懒惰不会让你一下子跌倒,但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功,但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战,更需要坚持和勤奋! ? 16、人生在世:可以缺钱,但不能缺德;可以失言,但不能失信;可以倒下,但不能跪下;可以求名,但不能盗名;可以低落,但不能堕落;可以放松,但不能放纵;可以虚荣,但不能虚伪;可以平凡,但不能平庸;可以浪漫,但不能浪荡;可以生气,但不能生事。 ? 17、人生没有笔直路,当你感到迷茫、失落时,找几部这种充满正能量的电影,坐下来静静欣赏,去发现生命中线、在人生的舞台上,当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时,你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。 ? 19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会,而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败,只找理由成功。 ? 20、每一个成就和长进,都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持,而是坚持了才能看到希望。 ? 1、有时候,我们活得累,并非生活过于刻薄,而是我们太容易被外界的氛围所感染,被他人的情绪所左右。 ? 2、身材不好就去锻炼,没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人,唯一可以抱怨的,只是不够努力的自己。 ? 3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气,才变成现在所谓成熟稳重的样子。 ? 4、世界上只有想不通的人,没有走不通的路。将帅的坚强意志,就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样,在军事艺术中占有十分突出的地位。 ? 5、世上最美好的事是:我已经长大,父母还未老;我有能力报答,父母仍然健康。 ? 6、没什么可怕的,大家都一样,在试探中不断前行。 ? 7、时间就像一张网,你撒在哪里,你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了,可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的,可只有到最后才不得不承认。 ? 8、世上的事,只要肯用心去学,没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心,对阳光,对美,对痛楚。 ? 9、别再去抱怨身边人善变,多懂一些道理,明白一些事理,毕竟每个人都是越活越现实。 ? 10、山有封顶,还有彼岸,慢慢长途,终有回转,余味苦涩,终有回甘。 ? 11、失败不可怕,可怕的是从来没有努力过,还怡然自得地安慰自己,连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕,没什么比自己背叛自己更可怕。 ? 12、跌倒了,一定要爬起来。不爬起来,别人会看不起你,你自己也会失去机会。在人前微笑,在人后落泪,可这是每个人都要学会的成长。 ? 13、要相信,这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以,管别人怎么看,坚持自己的坚持,直到坚持不下去为止。 ? 14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提,也许你已经很努力了可还是有人不满意,也许你的理想离你的距离从来没有拉近过......但请你继续向前走,因为别人看不到你的努力,你却始终看得见自己。 ? 15、所有的辉煌和伟大,一定伴随着挫折和跌倒;所有的风光背后,一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。 ? 16、成功的反义词不是失败,而是从未行动。有一天你总会明白,遗憾比失败更让你难以面对。 ? 17、没有一件事情可以一下子把你打垮,也不会有一件事情可以让你一步登天,慢慢走,慢慢看,生命是一个慢慢累积的过程。 ? 18、努力也许不等于成功,可是那段追逐梦想的努力,会让你找到一个更好的自己,一个沉默努力充实安静的自己。 ? 19、你相信梦想,梦想才会相信你。有一种落差是,你配不上自己的野心,也辜负了所受的苦难。 ? 20、生活不会按你想要的方式进行,它会给你一段时间,让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处,多看一本书,去做可以做的事,放下过去的人,等你度过低潮,那些独处的时光必定能照亮你的路,也是这些不堪陪你成熟。所以,现在没那么糟,看似生活对你的亏欠,其实都是祝愿。

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    2019-10-09 12:09