星光电脑为您整理了光伏硅片切割视频教程,还有太阳能硅片怎么分刀切面和太阳能硅片切割成本,下面一起来看太阳能硅片切割吧。
太阳能硅片切割成本居高不下,硅片切割分三个步骤。1.切料、切方和切片。硅片是晶体切割成本中最高的。
一、太阳能硅片的生产等级
1、A级(太阳能硅片生产的最高等级);
2、A-1级(有轻微缺陷的);
3、B级(能勉强使用的);
4、C级(可以划片的);
5、D级(和碎片没有区别)。
二、根据太阳能硅片的生产等级分刀切面
太阳能光伏电池硅片切割技术是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分。该工艺用于处理单晶硅或者多晶硅的固体硅锭。线锯首先把硅锭切成方块,然后切成很薄的硅片。硅片就是制造光伏电池的基板。
硅块被固定于切割台上,通常一次4 块。切割台垂通过运动的切割线切割网,使硅块被切割成硅片。线锯必须精确平衡和控制切割线直径、切割速度和总的切割面积,从而在硅片不破碎的情况下,取得一的硅片厚度,并缩短切割时间。
在硅片切割工艺中主要是单位时间内生产的硅片数量。取决于以下几个因素:
1) 切割线直径:更细的切割线意味着更低的截口损失,也就是说同一个硅块可以生产更多的硅片。然而,切割线更细更容易断裂。
2) 荷载:每次切割的总面积,等于硅片面积X 每次切割的硅块数量 X 每个硅块所切割成的硅片数量。
3) 切割速度:切割台通过切割线切割网的速度,取决于切割线运动速度,马达功率和切割线拉力。
4) 易于维护性:线锯在切割之间需要更换切割线和研磨浆,维护的速度越快,总的生产力就越高。
三、怎样挑选太阳能电池片硅片
1、外观:必须无裂纹,无硬伤,无孔洞,无崩边;
2、物理指标:物理指标包括晶向,晶向偏差,类型,厚度,边长,垂直度。用相应的测试仪器确定类型,晶向等;用相应测量仪器抽测5点厚度、公差,边长和对角线长及公差,垂直度等,最重要的是检查硅片厚度及厚度变化(TTV),低于起生产最低厚度,碎片率就会提高。另外碳、氧含量对硅片品质来说非常重要,一定要进行抽测。
3、电学指标:主要是硅片少子使用寿命和电阻率,硅片的等级主要通过这两个指标确定。比如目前A级的单晶硅片少子寿命要求大于10μs,电阻率0-6Ω.cm。
四、太阳能电池片分选目的和注意事项
1、目的
使每个组件内各电池片功率在设计范围内。
2、注意事项
1)、严禁裸手接触电池片;
2)、作业时,电池片要轻取轻放;
3)、开机测试前应对标准片进行校准,测试不同规格电池片时要用不同规格的标准片进行校准;
4)、定时检查设备是否完好;
5)、测试时眼睛避免直视光源,以防伤害眼睛;
6)、在电池片拆包前先要检查外包装有无破损现象,如有则拍照记录并上报,若无破损可拆包检查电池片;
7)、每开一包要尽快用完,防止氧化。若无法用完,则要进行密封保存。
制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种,因此太阳电池的种类也很多。目前,技术最成熟,并具有商业价值的、市场应用最广的太阳电池是硅太阳电池。
1、硅片切割,材料准备:
工业制作硅电池所用的单晶硅材料,一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒,原始的形状为圆柱形,然后切割成方形硅片(或多晶方形硅片),硅片的边长一般为10~15cm,厚度约200~350um,电阻率约1Ω.cm的p型(全球节能环保网掺硼)。
2、去除损伤层:
硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷,这就会产生两个问题,首先表面的质量较差,另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除,一般采用碱或酸腐蚀,腐蚀的厚度约10um。
3、制绒:
制绒,就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀,使其凸凹不平,变得粗糙,形成漫反射,减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀,利用单晶硅的各向异性腐蚀,在表面形成无数的金字塔结构,碱液的温度约80度,浓度约1~2%,腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说,一般采用酸法腐蚀。
4、扩散制结:
扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度,因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要,要求硅片在制绒后要进行清洗,即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。
5、边缘刻蚀、清洗:
扩散过程中,在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环,必须将它除去。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。目前,工业化生产用等离子干法腐蚀,在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用,去除含有扩散层的周边。
扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。
6、沉积减反射层:
沉积减反射层的目的在于减少表面反射,增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。
7、丝网印刷上下电极:
电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤,它不仅决定了发射区的结构,而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。最早采用真空蒸镀或化学电镀技术,而现在普遍采用丝网印刷法,即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆(银铝浆)印刷在太阳电池的正背面,以形成正负电极引线。
8、共烧形成金属接触:
晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料,传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触,共烧工艺只需一次烧结,同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中,通常采用链式烧结炉进行快速烧结。
9、电池片测试:
完成的电池片经过测试分档进行归类。
线切割设备有瑞典、日本、和国内的设备;
瑞典的MB和HCT设备要好一点;
B、HCT、NTC和安永线切割机在太阳能硅片切割中对硅片切割液和砂浆的要求
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由于近几年来中国的太阳能硅片切割行业异常火爆,2008年日本的另一个太阳能硅片多线切割机品牌--安永,也开始在国内崭露头脚,并且大打节省成本牌,鼓吹技术有多优越,多先进。但是,从国内用户的使用效果来看,和NTC以及瑞士的MB和HCT比,安永在中国确实存在着明显水土不服的情况。
因为在中国多线切割机最早是用在半导体的切割中,故那时只有瑞士的MB和HCT,由于瑞士线切割机的系统思维特别强调动力与环保,从而使得这类机器在切割过程中对砂浆粘度的要求比较高,最直接的体现就是要用油性的切割液,体现在切割液的原材料上就是必须用聚乙二醇,否则,机器的动力就会形成多余的浪费。而NTC是在太阳能行业兴起之际,日平公司抓住了机会,模仿瑞士的线切割机设计生产的,只是把瑞士机器的精密性改的乱七八糟,无形中适应了追求效率的高速发展的太阳能硅片切割行业,尤其是适应了中国太阳能硅片切割行业的兴起,从而迅速占据了中国市场的老大,份额达到了65%左右。但是,该公司有一点做的比较好,虽然将机器的动力系统和装机功率降低了很多,可对机器在切割液的使用上沿用了瑞士机的标准。油性切割液的切割效率和切出来的片子的表面要普遍好于水性液切割液,但是由于日本线切割机的轻便性能,使得他用油性液会对他的功率造成一种负担,所以日本人开发出了这种水性切割液。无论成本还是在日本机上的使用都比较符合,并且易于回收。这样NTC的机器油性切割液和水性切割液都可以使用。
而安永线切割机的切割功率极其的小,不仅不能用油性的切割液,就是目前国内水性的切割液都没办法很好地使用。由于它的砂浆泵功率只有0.75KW,使得它的一系列切割技术数据都必须满足小功率的要求:1、动力系统:安永机器的平均线速只有8.4米/秒,远低于NTC的10.5-11米/秒,更低于MB的13米/秒。这种要求直接导致了安永机器必须用相当低粘度的切割液,切割液本身的粘度低至不到20,砂浆粘度不超过150,大大限制了机器的砂浆流量,降低了切割效率。尤其是这种硅片切割液在国内很少有,即便有也不一定好用;2、装机功率:NTC达到50-85KW;MB135KW;HCT更是达到了208KW.而安永虽然也是75KW,但是将砂浆泵的功率设为0.75KW,根据这一要求,更是将其使用辅料的范围直接限定成了只能用日本的切割液,并且是用日本的“619”配方的硅片切割液,对用户来说带来了很大的麻烦。由于安永机器的装机功率极其的小,如果用国内的太阳能硅片切割液,就会因为液的粘度太大,无法协调硅片切割液和碳化硅微粉的配比比例和砂浆粘度的问题,除非切割液厂家为其专供。
MB、HCT、NTC等机器,要求硅片切割液和碳化硅微粉的配比比例一般控制在1:0.92-0.95,砂浆密度在1.630-1.635就可以切的相当理想。即便出现配比比例更大,甚至砂浆密度达到1.67左右都照样不会有什么问题,只要砂浆粘度控制在200--250就可以。但是安永的机器要求砂浆密度不能高于1.57,就是说只能控制在1.55-1.57.砂浆粘度在150左右,这样国内的硅片切割液液就会出现砂浆密度配在1.57,可能砂浆粘度还不到120,而如果把砂浆粘度调到150,密度就超过了1.57,甚至超过了1.60。砂浆粘度过大,直接的说法是会导致机器报警,其实更深层次的影响还有可能会导致片子洗不干净,出现灼伤片,或者电机发热,对机器本身的轴承有很大的磨损。
所以,就目前国内的太阳能硅片切割液来说,还真没有很适合安永机器的。利好的是,国内的用户已经发现了这一机器的缺陷,开始陆续将该机器的砂浆泵由原来的0.75KW换成了1.5KW的,这样可能会解决这个问题。
总之,这是安永机器对中国市场的不适,也是该公司对中国市场调研的缺失导致的后果。
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。实际太阳能电池的最佳性能厚度是在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。
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