标题：特价供应广州光伏产业冷冻水系统工程，光伏电池板冷却水，硅片线切割机冷却水，真空泵、多晶炉、单晶炉冷却水系统工程。

（凌富机电-制冷系统整体解决方案***）

光伏电池片的生产工艺及对空调和冷却水系统要求

凌富机电（制冷系统整体解决方案***） 

生产电池片的工艺比较复杂，一般要经过硅片检测、表面制绒、扩散制结、去磷硅玻璃、等离子刻蚀、镀减反射膜、丝网印刷、快速烧结和检测分装等主要步骤。本文介绍的是晶硅太阳能电池片生产的一般工艺与设备以及对空调和冷却水系统要求。

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。

二、表面制绒

单晶硅绒面的制备是利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，可用的碱有氢氧化钠，氢氧化钾、氢氧化锂和乙二胺等。大多使用廉价的浓度约为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。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20～25μm，在腐蚀绒面后，进行一般的化学清洗。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。

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*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*带入石英容器，通过*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。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。

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，使其产生化学反应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反应生成P₂O₅淀积在硅片表面。P₂O₅与Si反应又生成SiO₂和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的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，主要动力源有氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。氢氟酸能够溶解二氧化硅是因为氢氟酸与二氧化硅反应生成易挥发的四氟化硅气体。若氢氟酸过量，反应生成的四氟化硅会进一步与氢氟酸反应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，硅片的所有表面包括边缘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。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体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，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应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应，并形成挥发性的反应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。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。

七、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：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，从而完成印刷行程。

八、快速烧结

经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到共晶温度时，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成各种物理化学反应，形成电阻膜结构，使其真正具有电阻特性，该阶段温度达到峰值；降温冷却阶段，玻璃冷却硬化并凝固，使电阻膜结构固定地粘附于基片上。

九、电池片的生产对车间环境的要求

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、特气等外围设施。消防和环保设备对于保证安全和持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，外围设备要求如下：

1、  工艺和动力设备用电功率就在1800KW左右。

2、  工艺纯水的用量在每小时15吨左右，水质要求达到中国电子级水GB/T11446.1-1997中EW-1级技术标准。

3、 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℃。进出水温差为5度以内。使用管材**为不锈钢SUS304。使用设备为生产设备配套用的真空泵、制绒、PECVD、扩散、蚀刻、丝网印刷等，其中，清洗设备根据设备类型不同对冷却水的需要有所不同。冷却水要求压差一般在3BAR以上，配置工艺水泵扬程为6BAR左右。

4、  厂房洁净等级：要求达到10万级，扩散、刻蚀区域万级以上。

5、  由于车间排气量较大，洁净空调系统采用独立高效新风系统和内部高效循环风系统。

6、  真空排气量在300M³/H左右。

7、  氮气需要大约储罐20立方米。

8、  氧气需要大约储罐10立方米。

9、  考虑到特殊气体如硅烷的安全因素，还需要单独设置一个特气间，以**保证生产安全。

10、硅烷燃烧塔、污水处理站等也是电池片生产的必备设施。

11、整个车间规划面积为2000平方米左右。

光伏硅片多线切片技术工艺

（专业光伏线切割冷却水系统-凌富机电）

　　硅片切割技术在光伏电池材料中具有重要的意义，切割技术长期成为光伏行业研究的热点。硅片切割技术主要分为内圆切割和多线切割技术。目前硅片切割技术多采用多线切割技术，相比以前的内圆切割，有切割效率高，成本低，材料损耗少的优点。因此多线钢线硅片切割技术是未来切割技术的主流，目前硅片能够切出的最薄度在200um左右。实际太阳能电池的*性能厚度是在60-100um.，之所以维持在200um左右是从太阳能电池的机械性考虑，硅片厚度减少不能适应一些电池工艺，如腐蚀，丝网印刷等，硅片厚度的减少带来了很大的电池制备技术难点。

      光伏产业始终围绕两个主题："效率和成本"，现阶段在能进行产业化生产的电池工艺的基础上电池转化效率已到达效率极限，光伏电池转化效率的提升将依赖于新材料、新工艺、新结构。很长时间以来，光伏产业难以推广的原因在于成本较高。以前硅片、电池工艺、组件制造三部分几乎平分成本，各占33%左右，现在由于电池工艺和组件制造方面技术的改进，三者各占成本比例约为50%、25%、25%；在硅片切割过程中硅材料损失约为50%，浪费严重。

　　单晶电池制备主要工艺：从硅棒到硅片环节为单晶硅棒-截断-开方-磨面-切片-清洗-检测分级-包装；从硅片到电池片环节为硅片来料检验-制绒-扩散制结-PECVD-去PSG磷硅玻璃-丝网印刷背电场电极-烧结-检测分级-包装。多晶电池制备主要工艺：从硅锭到硅片环节为多晶硅锭-开方-切断-磨面-倒角-切片-清洗-检测-包装，从硅片到电池片的环节与单晶硅电池制备工艺基本相同。

　　单晶硅电池与多晶硅电池加工工艺差异点在制绒工艺上，单晶采用异性碱制绒，多晶采用各向同性酸制绒。目前，由于多晶由于转换效率和单晶只相差1-2百分点，但制造成本低，成为电站组件选型的主要选择。单晶生产工艺几乎都可以用于多晶电池工艺生产，生产规模迅速扩大。由于单晶电池工艺近期生产不断改进，制造工艺成本基本和多晶制造工艺成本持平，凭借其转化率较高，又有取代多晶的市场份额的趋势。总之，目前随着国内光伏应用市场的开发，市场需求高效组件成为趋势。而切割硅片是电池片加工的重要步骤，直接影响硅片表面晶向、厚度、表面粗糙度、翘曲度，硅片制造过程可能出现断线、停机、厚度不均匀、粗糙度过大等工艺难点，多线切割技术的改进减小了硅片厚度，降低了切割过程中的材料损耗，从而减少了硅材料的消耗量，进一步降低了太阳能的每瓦造价成本，对光伏发电平价上网起到促进作用。因此对硅片技术进行研究研讨、技术改进具有重要意义。本文以硅片多线切割理论为中心阐述多线切割在电池材料制造中的重要地位，浅析了切片工艺的影响参数。

　　一、硅片切割工艺所要遵守的技术原则

　　硅片切割作为硅片加工工艺过程中最关键的工艺点，其加工工艺和加工质量直接影响整个生产全局，以及后续电池片工艺制备。因此，硅片切割要有严格的工艺要求。

　　1)断面完整性好，消除拉丝和印痕迹。

　　2)切割精度要高，表面平行度高，厚度误差小。

　　3)提高成品率，缩小切割缝隙，减少材料损失。

　　4)提高切割速度，提高生产效率，实现智能控制，自动进行切割。

　　二、多线切割机理论切片数量计算方法分析

　　1.D=T+F+dw+DS

　　槽距=硅片厚度+游移量+钢线直径+金刚砂直径

　　理论切片数量=单晶有效长度/槽距

　　三、钢线切割机理

　　钢线为什么能切割硅片？

　　钢线本身是没有切割能力的，它的作用只是一个载体，因此钢线又称为"载线器"，它的作用在于带动有切割能力的浆料，使其对单晶硅棒进行切割，高速的钢线带动砂浆到切割区，在钢线和单晶表面充满了sic(碳化硅）颗粒和砂浆悬浮液的混合物，砂浆中研磨颗粒有非常锐利的棱角，sic硬度远大于硅片厚度，所以硅棒与钢线接触的区域逐渐被砂浆研磨掉，由于sic和硅片切割有大量摩擦，存在大量热量和细碎的sic颗粒，热量可能导致硅片变形导致ttv(总厚度偏差）加大，后者会导致硅片表面粗糙度增大产生线痕片。因此必须保证切割液的流动性及时带走容量和细碎的sic颗粒。

　　四、多线切割原理

                   表1多线切割工艺的主要参数

　　五、切割系统阐述

　　1.单晶硅棒的安装：将经过截断开方滚圆的单晶硅棒，用环氧树脂粘贴在不锈钢工件上，利用小车，放置在切割机相应区域。

　　2.多线切割能一次切割多个单晶硅棒（多锭切割），如图1，我们将钢线放置在放线轮和收线轮之间，通过一定缠绕方式形成相互平衡的网状加工部分，加工过程中，钢线做高速运动，放线轮和收线轮分别完成切割工作，张紧轮控制机器张紧力。切割液喷嘴装在单晶硅棒料两侧，单晶硅棒垂直于钢线进给运动方向，切割液喷嘴喷出研磨液，高速运动的钢线带动有磨粒的研磨液注射到加工区域，实现棒料的自动化切割。

　　3.钢线。直径一般为180um顺序来回缠绕在四个导线轮上，钢线张力设为20-30N左右，在闭环反馈控制下保持不变，放线轮放出新的钢线，收线轮收集已用过的钢线，钢线伸展开来有数百千米，主传电机带动导线轮旋转，导轮带动切割线高速走动，线速在10-20ms.

　　4.导向轮。处于四个角的导线轮，经过开凿工艺处理。在轮体上刻有和导线直径相适宜的500-700高线槽。

　　5.切割液。单晶硅棒两侧的切割液喷嘴将砂浆切屑液喷在钢丝网上，导线轮的旋转驱动钢线网，将砂浆带到单晶硅棒里，进行研磨切割，砂浆不仅是研磨剂，还能带走切割过程摩擦带走的容量，切割液的主要作用是使混有sic的砂浆保持良好的流动性，均匀稳定的分散sic颗粒，在钢线做高速运动的时候能保持均匀稳定地分散硅料表面，同时带走容量和杂质颗粒，保证切割出来的质量，砂浆的主要成分是sic和PFG聚乙二醇，sic颗粒的直径分布在5-30um,价格占有整个切割成本25%-40%。

　　五、多线切割工艺的主要参数

　　共有六项：切割液的粘度，碳化硅的粒度和颗粒形状，砂浆的流量，张力和工件的进给速度。

　　切割液粘度。在整个切割过程中，碳化硅微粉悬浮在切割液上，切割液的粘度是碳化硅悬浮的保证，不同的切割机器对粘度的要求不同，只有符合切割机切割标准粘度，才能在切割过程中，保持碳化硅颗粒微粉均匀的悬浮分布，以及砂浆稳定通过管道进入切割区。切割液与碳化硅微粉的匹配要达到机戒要求，以便提高成品率和效率。一般ntc要求250。

　　砂浆的流量。由砂浆泵将砂浆从料箱中打到喷嘴，再有喷嘴喷到钢线上，如果流量跟不上就会导致切割能力严重下降，导致断线，机器报警，线痕片。

　　钢线的张力。是硅片切割过程中核心要素之一，张力控制不好，是产生线痕片，崩边，短线。张力过大，悬浮在钢线上的碳化硅就很难进入切割区，切割效率降低，出现线痕片，断线几率增加。张力过小，会导致钢线弯曲度增值，钢线带沙能力下降，导致切割能力下降，出现线痕片。钢线的走线速度，切割机可以根据用户要求进行设置单向后双线走向，两种情况对走线的速度要求不同。单线走向时，钢线始终保持一个速度运行，这样相对比较容易控制，现在单线越来越少，MB,HCTZ机器中还有应用。

　　双线走向，钢线速度开始有一个零点沿一个方向用2-3s的时间加速的规定速度，运行一段时间，再沿原方向慢慢降低的零点，在零点停顿2-3s后再次慢慢反向加速到规定速度，再沿反方向慢慢低到零点，往返周期性进行硅片切割，在双线切割过程中，切割机的切割能力在一定的范围内，随着钢线速度的提高而提高，不能低于或高于砂浆的切割能力，低于砂浆切割能力就会出现断线，线痕片。高于其切割能力，就会导致砂浆流量跟不上，出现线痕片，厚薄片。

　　工件的进给速度。它与钢线速度，砂浆的切割能力有关，以及工件形状在不同位置有关。工件的进给速度是最没有定量的一个物理量，控制不好易造成质量和成品率下降。

　　六、多线切割工艺技术难度问题

　　分析钢线的走线速度，工件的进给速度，钢线初始张紧力，切割液浓度磨料粒度好晶棒等参数对切片工艺的影响。

　　1）对于游离磨料线切割，钢线切割加工一般不会发生失稳现象。钢线的走线速度越快，钢线震动越大，钢线的密度很小，而加工过程中张紧力很大，以至临界点的速度很高，钢线的初始张紧力越大，钢线的振动越小。

　　2）钢线的走线速度是影响钢线振动和加工出硅片表面粗糙度和切割精度的重要因素，过小的走线速度，会使钢线的震动和加工出硅片表面粗造度增大，合适的钢线走线速度，有利于减缓钢线的振动，使加工出的硅片表面粗糙度和TTV减少。

　　3）工件的走线速度越大，钢线的振动越大，使加工出的硅片粗燥度和TTV加大。

　　4）钢线的初始张紧力越大，加工过程中钢线的振动越小，加工出硅片的表面粗燥度越小，tTTV值越小。

　　5）磨粒的粒度越小，加工过程中钢线带入到加工区域的磨料越多，加工出硅片的表面粗糙度值和TTV越小。

　　6）切割液的浓度越大，加工过程中钢线带入到加工区域的磨料越多，加工出硅片的表面粗糙度值和TTV越小。

　　7）游离磨料线切割加工的硅棒的直径越大，使钢线与工件的接触时间增长，这就使得经钢线带入加工区域参与切削的磨料数量增多，相应地磨料对钢线的作用力会越大，使钢线的振动加剧，从而使加工硅片表面粗糙度加大。

　　七、其他影响因素

　　1）钢线对硅片的影响：

　　随着切割过程的进行，钢线会不断的变细，从而槽据发生变化，影响加工硅片的厚度，导致成品率下降，通过工作台进给的方式，对槽据进行补给，钢线的金属也容易混进硅片的表面，从而引进复合中心，降低少子寿命，使电池性能下降，衰减增大。生产企业通过硅片清洗，减少金属杂质和复合中心，提高转化率。

　　2）金刚砂对硅片切割过程的影响，砂浆是被往复运动的钢线带到切割区的，带入切割区砂浆的多少，以及切割速度的高低决定硅片的切割质量。不同的砂浆供给条件会对硅片质量造成不同的影响，通过改变砂浆喷嘴和钢线之间的角度，可以想成两种不同的砂浆供给方式，形成水平薄膜和未形成水平膜，在形成水平薄膜下携带砂浆量远大于未形成水平膜量，所以有水平薄膜情况下的切割质量要比未形成水平薄膜要好。

　　砂浆的作用非常重要。在切割过程中起主要作用。砂浆是反复运动的钢线带到切割区域的，被带入的砂浆量多少决定硅片质量，在砂浆形成水平膜的条件下切片的效率和质量比较好

　　形成水平薄膜的条件：在钢线间距小于1mm的条件下，因液体表面张力，比较形成水平薄膜。

　　八、硅片多线切割过程情况处理

　　多线切割过程中常见问题有断线、崩边、线痕、TTV等。

　　1硅片厚薄不均

　　原因分析：

　　1）机器方面：切割机张力不够，机器主轮振动，导轮不合格，机器调试问题，线径不均匀，槽据不均匀，导线质量等。

　　2）工艺参数：工艺参数不合理，浆料配置问题，流量控制问题，出现二次切割。

　　3）员工方面：导线轮条错位，砂浆质量未达标等。

　　改进方法：

　　1）如果同一硅片厚度呈现一大一小不均匀分布，应该调整切割工艺参数，进给，线速，流量应均匀变化

　　2）Tv偏大或偏小。根据厚度，计算出*成本及*槽距，钢线，碳化硅，砂浆密度，

　　3）硅片进刀处的进线端偏偏厚或偏薄，应修改进刀时的流量。

　　2崩边

　　原因：1）方棒温度低，胶在凝固时的高温反应热破坏了硅层结构；2）硅片预冲洗水温过低，脱胶水温过低，胶层未完全软化时工作人员就用手把硅片推倒。3）由于采用的是小槽距大线径，不可避免地会在出刀口时造成硅片向阻力小的一方倾斜，方棒两头受到的阻力最小。

　　改进方法：

　　1）脱胶，经过优化粘胶方式，在设备配置的前提下,控制脱胶工艺参数，温水45-50侵泡时间在25-30min，做硅片隔条，降低硅片倒状时倾斜角度。

　　2）严格控制方棒超生池水温一般在40度左右，超声到粘胶的时间间隔在二小时，粘胶房室温控制在25度。

　　3）检查机械，对开方机器进行一次进给和转速较正，开方后的方棒滚圆，定期进行设备维护

　　4）采用线开方和磨面机，进行硅片腐蚀，跟换粘接力强但硬度适中的粘接剂。

　　九、硅片多线切割目前存在的主要问题

　　1)SIC，在硅片切割中很关键，碳化硅颗粒的形状影响到切割效率和成品率。目前国内碳化硅大部分掺入回收砂，回收砂圆度高、棱角少导致切割效率下降成品率下降，这方面急需国家制定相关的行业标准。

　　2)PEG聚乙二醇液体，晶硅切割液以PEG为主添加其他助剂复配而成PEG应该具备适宜粘连指标，浸润性好，排屑能力强，有良好的高悬浮、高润滑、高分散特性，能满足整个切片过程中对切割液质量要求和技术标准。

　　十、光伏材料晶硅电池硅片多线切割技术展望

　　1）改善成品率和保持硅片质量情况下，减少硅片切割成本。

　　2）利用技术降低切割损耗。

　　3）改进切片技术提高成品率和生产效率。

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