太阳能电池片生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种能够降低生产成本且能够生产过程中不会产生废弃物排放的太阳能电池片生产工艺。该工艺包括硅料清洗、硅锭浇铸、硅片切割、硅片检测、一次清洗、扩散制结、二次清洗、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结，该生产工艺的整个生产过程中所有的废弃物都被充分利用，可以实现环保、无害生产，利用太阳能电池片生产过程中产生的各种废液用于回收处理报废失效以及生产过程中产生的不合格太阳能电池片，不但避免了大量废液排放以及不合格太阳能电池片销毁造成的环境污染，同时回收的硅片、银包铜粉、铝浆、回收液、回收砂可直接供应给太阳能电池片生产线，从而降低了太阳能电池片的生产成本。适合在太阳能电池领域推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池领域，尤其是一种太阳能电池片生产工艺。
技术介绍
随着社会和经济的飞速发展，能源的需要日益增加，化石能源的日趋枯竭和给生态环境造成的污染，严重威胁着社会和经济的可持续发展。因此，迫切需要采用可再生能源进行替代。太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的绿色可再生能源，已经在世界范围内得到了广泛的关注。太阳能电池原理主要是以半导体材料硅为基体，利用扩散工艺在硅晶体中掺入杂质:当掺入硼、磷等杂质时，硅晶体中就会存在着一个空穴，形成η型半导体；同样，掺入磷原子以后，硅晶体中就会有一个电子，形成P型半导体，P型半导体与η型半导体结合在一起形成ρη结，当太阳光照射硅晶体后，ρη结中η型半导体的空穴往ρ型区移动，而P型区中的电子往η型区移动，从而形成从η型区到ρ型区的电流，在ρη结中形成电势差，这就形成了太阳能电池。太阳能电池片的加工工艺分为娃料清洗一娃徒饶铸一娃片切割一娃片检测一一次清洗一一扩散制结一一二次清洗一一镀减反射膜一一丝网印刷一一J决速烧结等。具体介绍如下:—、硅料清洗，硅料在加工之前需要用活化水清洗，除去硅料表面的杂质，硅料清洗完毕后利用恒温干燥箱烘烤硅料，接着对烘烤完毕的硅料进行分选称重打包封存，在生产多晶硅锭或单晶硅棒时，将封存打包好的硅料投入多晶炉或单晶炉内进行融化加工。二、硅锭浇铸，硅锭浇铸主要经过喷涂-装料工序-铸锭工序。喷涂:硅料高温熔化后会与坩祸发生反应，引入杂质，并且造成粘锅，影响硅锭的质量，所以需要在坩祸与硅料之间喷涂一层氮化硅溶液，利用氮化硅可以有效的隔离硅料与坩祸，氮化硅溶液喷涂完成以后，再进行高温烘干，将氮化硅溶液中的水分蒸发，就可以使坩祸内壁附着一层氮化硅涂层。装料:坩祸烘干以后，将散碎的硅料，按顺序、要求及重量将硅料装入坩祸中。装完料的坩祸就可以进行下一步的铸锭工艺，首先将装好料的坩祸装入铸锭炉的炉体内，按要求装好后，将铸锭炉合盖，合盖以后的铸锭炉，就形成一个密封的腔室，将装好硅料的坩祸密封在铸锭炉内部，开始运行铸锭工艺，整个铸锭工艺分6个过程，抽真空-加热-熔化-长晶-退火-冷却。三、硅片切割，太阳能硅片一般是将硅棒或硅锭在多线切割机上进行切割形成，其主要是利用细钢丝进行切割，钢丝的直径一般采用Φ0.1lmm-Φ0.12mm，硅片的厚度一般是在0.2mm的薄片，娃棒或娃锭一般是先与磨砂玻璃粘胶，磨砂玻璃再粘胶固定在晶托上，当切割完一对硅棒后，将晶托从多线切割机取出，然后将铁板与晶托板分离，将粘有磨砂玻璃的铁板在加热室内加热使粘胶融化，取下磨砂玻璃并将残留的粘胶清除，接着再涂抹粘胶层粘接新的磨砂玻璃与硅棒，并将铁板与晶托板通过螺栓固定在一起放入多线切割机进行下一轮晶棒的切割。四、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。该工序主要用来对硅片的一些技术参数进行在线测量，这些参数主要包括硅片表面不平整度、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；另外还有两个检测模组，其中一个在线测试模组主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。硅片检测设备能够自动装片和卸片，并且能够将不合格品放到固定位置，从而提高检测精度和效率。五、一次清洗—次清洗是在硅片表面制备绒面，在每平方厘米硅表面形成几百万个四面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，增加了光的吸收，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来制备绒面硅，在腐蚀绒面后，进行酸洗。经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。六、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。管式扩散炉主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850—900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应，得到磷原子。经过一定时间，磷原子从四周进入硅片的表面层，并且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。这种工艺制出的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结是太阳电池生广最基本也是最关键的工序。因为正是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。七、二次清洗该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃、去除电池边缘的PN结。八、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，需要沉积一层氮化硅减反射膜。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。它的技术原理是利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，利用辉光放电使样品升温到预定的温度，然后通入适量的反应气体SiH4和NH3，气体经一系列化学反应和等离子体反应，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工艺沉积的薄膜厚度在70nm左右。这样厚度的薄膜具有光学的功能性。利用薄膜干涉原理，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加，效率也有相当的提高。九、丝网印刷太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后，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。制造电极的工艺很多，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:利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当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能电池片生产工艺，其特征在于包括以下步骤：A、采用活化水对硅料进行清洗；B、将清洗后的硅料投入到铸锭炉的石英坩埚中进行硅锭浇铸处理后得到硅锭，在硅锭浇铸过程中产生的石英坩埚废料回收后粉碎制成低铁石英砂；C、采用多线切割的方式对硅锭切割得到硅片，在硅片切割过程中，使用碳化硅和PEG液混合而成的切割砂浆对硅锭进行切割，切割过程中产生的废砂浆采用分离设备分离后得到回收液、回收砂、超细碳化硅，回收液与回收砂用于制作新的切割砂浆；D、对硅片进行清洗并检测，去除不合格硅片；E、将经过检测的合格硅片依次放入氢氧化钠溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液中进行一次清洗，并将一次清洗处理后残余的氢氧化钠废液、硝酸废液、氢氟酸废液收集起来；F、将制绒处理过的硅片放入扩散设备中进行扩散制结处理，在扩散过程中使用的扩散气体为三氯氧磷、氮气和氧气的混合气体，并将扩散过程中产生的三滤氧磷废液收集起来，将步骤C回收得到的超细碳化硅放入收集起来的三滤氧磷废液中并加入氯化镁与氧化镁得到抛光粉；G、将经过扩散制结处理的硅片依次放入氢氧化钠溶液、硝酸溶液、氢氟酸溶液中进行二次清洗处理，并将二次清洗处理后残余的氢氧化钠废液、硝酸废液、氢氟酸废液收集起来；H、利用PECVD设备在经过湿法刻蚀处理的硅片表面制备减反射膜；I、将镀有减反射膜的硅片采用丝网印刷的方式在硅片的上下表面印制正、负电极；J、将经过丝网印刷的硅片放入烧结设备中进行烧结处理后得到太阳能电池片，并对得到的太阳能电池片进行检测，剔除不合格的太阳能电池片；K、将不合格的太阳能电池片放入收集起来的氢氧化钠废液中除去太阳能电池片铝背场的铝层得到去铝太阳能电池片以及含铝废液，含铝废液通过化学方式转化为氧化铝；去铝太阳能电池片经过清洗后，浸泡在收集起来的硝酸废液中将去铝太阳能电池片表面的银浸出，得到去银太阳能电池片以及含银酸液；将去银太阳能电池片放入收集起来的氢氟酸废液中除去去银太阳能电池片表的氮化硅反射层，得到去氮化硅太阳能电池片清洗后得到纯净的硅片，所述硅片经过步骤A至J后被加工成合格的太阳能电池片；含银酸液中加入铜粉制成银包铜粉用于制备电子浆料，所述电子浆料用于步骤I中丝网印刷的浆料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈五奎，刘强，冯加保，刘建，徐文州，陈辉，
申请(专利权)人：乐山新天源太阳能科技有限公司，深圳市拓日新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51