太阳能电池片科普系列——制绒篇

作者: | 发布日期: 2017 年 11 月 21 日 9:31 | 分类: 新能源知识

湿制程是太阳能电池片生产工序的开端,从上级厂家或者上级原材料工厂获得的电池片原片将从这里开始他新的生涯,作为电池片生命生涯的开始,制绒等湿制程也是整个生产过程中最难控制的工序之一。

一、制绒的目的

去除机械损伤层——主要来自原片切割过程中的表面损伤;

增加电池片表面面积——为扩散增加制结面积准备;

陷光原理——大大降低电池片表面反射率;

去除杂质——HF可以去除电池片表面油污、HCL去除金属杂质;

多晶绒面

单晶绒面

因单多晶晶体结构差异,考虑到效率因素,多晶常用酸制绒,单晶多用碱制绒。多晶制绒面为不规则凹凸面,单晶制绒面为规制类金字塔结构。主要原因是多晶内部晶体排列方式杂乱所致,具有各项同性。

常见制绒机台

陷光原理是利用光线入射到电池片表面的斜面,进而被反射到另一斜面,以形成多次吸收。入射光在经过多次反射,改变了入射光在硅中的前进方向,既延长了光程,又增加了对红外光子的吸收,同时有较多的光子在靠近PN结附近产生光生载流子,从而增加了光生载流子的收集。

陷光原理

二、制绒工艺流程(多晶为例)

制绒槽→水洗→碱洗→水洗 →酸洗→水洗→吹干。

反应方程式:

1: Si + 4HNO3 = SiO2 + 4NO2 + 2H2O

2: SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O

3: SiF4 + HF= H2SiF6

2.1: NO2 + H2O = HNO3 + HNO2

2.2: Si + HNO2 = SiO2 + NO +H2O

2.3: HNO3 + NO + H2O = HNO2

硅片进入含有硝酸和氢氟酸的制绒槽,值得注意的是硅和硝酸及氢氟酸单独均不发生反应,但是当三者同时相处时,反应剧烈,所以制绒槽内各种酸的比例要求严格(主要针对效率方面)。

三、制绒制程控制指标

1、减薄量。减薄量是是制绒工序最重要的控制指标,减薄量等于制绒前重量减去制绒后重量。它能够直接反应硅片在制绒工序的反应程度,间接反应绒面好坏,减薄量过大或者过小都会引起最终电池片的效率。减薄量的影响因素:制绒槽温度、药液浓度、比例、流量、怠速等

2、制绒后反射率。制绒后反射率是仅次于减薄量的监控指标,其主要体现电池片表面绒面的好坏,反射率主要的影响因素是减薄量大小以及药液成分的比例。

3、少子寿命等。

值得重要的是不同批次或厂家的硅片在相同药液的机台制绒所获得的电池片减薄量和反射率有所差异。

四、制绒车间常见事项

1、片源统计,根据不同规格电池片采用不同生产工艺,同时通知后道工序更改相应工艺;

2、纯水电导率检测、生产所用均为纯水,纯度不高将直接导致电池片严重的质量问题;

3、空气温度和洁净度,电池片是就像襁褓中的婴儿,任何风吹草动都会引起相当大的后果;

4、化学浓度分析,对制绒槽药液进行定期分析,以便调整。

制绒工序不同于其他工序,药液分析较难,肉眼几乎无法分辨,制绒槽问题的处理完全依据经验和历史数据,不同药液寿命情况下性质不同,问题排查困难。且由于其湿制程特殊的生产工艺,制绒机台一旦污染便将是电池片的全面污染。制绒车间高耗酸和耗能,机台需要维持低温,每天每个机台耗酸良都在400L以上(受产量影响)。危险系数高,维护时问题尤为突出,手工添加酸碱,溅酸溅液问题时有发生,停电等特殊情况车间内酸的挥发将对人员造成不可逆伤害甚至丧命。

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