濕制程是太陽能電池片生產工序的開端，從上級廠家或者上級原材料工廠獲得的電池片原片將從這里開始他新的生涯，作為電池片生命生涯的開始，制絨等濕制程也是整個生產過程中最難控制的工序之一。
一、制絨的目的
去除機械損傷層——主要來自原片切割過程中的表面損傷；
增加電池片表面面積——為擴散增加制結面積準備；
陷光原理——大大降低電池片表面反射率；
去除雜質——HF可以去除電池片表面油污、HCL去除金屬雜質；
多晶絨面
單晶絨面
因單多晶晶體結構差異，考慮到效率因素，多晶常用酸制絨，單晶多用堿制絨。多晶制絨面為不規(guī)則凹凸面，單晶制絨面為規(guī)制類金字塔結構。主要原因是多晶內部晶體排列方式雜亂所致，具有各項同性。
常見制絨機臺
陷光原理是利用光線入射到電池片表面的斜面，進而被反射到另一斜面，以形成多次吸收。入射光在經(jīng)過多次反射，改變了入射光在硅中的前進方向，既延長了光程，又增加了對紅外光子的吸收，同時有較多的光子在靠近PN結附近產生光生載流子，從而增加了光生載流子的收集。
陷光原理
二、制絨工藝流程（多晶為例）
制絨槽→水洗→堿洗→水洗 →酸洗→水洗→吹干。
反應方程式：
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
硅片進入含有硝酸和氫氟酸的制絨槽，值得注意的是硅和硝酸及氫氟酸單獨均不發(fā)生反應，但是當三者同時相處時，反應劇烈，所以制絨槽內各種酸的比例要求嚴格（主要針對效率方面）。
三、制絨制程控制指標
1、減薄量。減薄量是是制絨工序最重要的控制指標，減薄量等于制絨前重量減去制絨后重量。它能夠直接反應硅片在制絨工序的反應程度，間接反應絨面好壞，減薄量過大或者過小都會引起最終電池片的效率。減薄量的影響因素：制絨槽溫度、藥液濃度、比例、流量、怠速等
2、制絨后反射率。制絨后反射率是僅次于減薄量的監(jiān)控指標，其主要體現(xiàn)電池片表面絨面的好壞，反射率主要的影響因素是減薄量大小以及藥液成分的比例。
3、少子壽命等。
值得重要的是不同批次或廠家的硅片在相同藥液的機臺制絨所獲得的電池片減薄量和反射率有所差異。
四、制絨車間常見事項
1、片源統(tǒng)計，根據(jù)不同規(guī)格電池片采用不同生產工藝，同時通知后道工序更改相應工藝；
2、純水電導率檢測、生產所用均為純水，純度不高將直接導致電池片嚴重的質量問題；
3、空氣溫度和潔凈度，電池片是就像襁褓中的嬰兒，任何風吹草動都會引起相當大的后果；
4、化學濃度分析，對制絨槽藥液進行定期分析，以便調整。
制絨工序不同于其他工序，藥液分析較難，肉眼幾乎無法分辨，制絨槽問題的處理完全依據(jù)經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)，不同藥液壽命情況下性質不同，問題排查困難。且由于其濕制程特殊的生產工藝，制絨機臺一旦污染便將是電池片的全面污染。制絨車間高耗酸和耗能，機臺需要維持低溫，每天每個機臺耗酸良都在400L以上（受產量影響）。危險系數(shù)高，維護時問題尤為突出，手工添加酸堿，濺酸濺液問題時有發(fā)生，停電等特殊情況車間內酸的揮發(fā)將對人員造成不可逆?zhèn)ι踔羻拭ㄐ【幘徒?jīng)歷過，還請相關從業(yè)者很好保護自己啊）。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:擴散通俗講就是給太陽能電池片制造最核心的部分，是太陽能電池片的心臟，是利用POCl3磷擴散制PN結的過程，是擴散工藝的好壞也直接影響電池片效率的多少，通常的公司都會采取0或1的管控措施，電池片經(jīng)過擴散工序，對于擴散有差異電池片直接返工（制絨之前）。
值得注意的是制PN結并非單純的將兩個不同的電池片（P型硅和N型硅）疊加在一起，P型硅和N型硅必須產生良好的內部接觸，因此通常采用在P型硅片的一面擴散制成N型。
一、擴散的方法
１．三氯氧磷（POCl3）液態(tài)源擴散
２．噴涂磷酸水溶液后鏈式擴散
３．絲網(wǎng)印刷磷漿料后鏈式擴散等等
目前國內多采用第一種方法（穩(wěn)定、可控性強）。
二、POCl3擴散的原理
POCl3在高溫下（>600℃）分解生成五氯化磷（PCl5）和五氧化二磷（P2O5），其反應式如下：
生成的P2O5在擴散溫度下與硅反應，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反應式如下：
由上面反應式可以看出，POCl3熱分解時，如果沒有外來的氧（O2）參與其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分解的，并且對硅有腐蝕作用，破壞硅片的表面狀態(tài)。但在有外來O2存在的情況下，PCl5會進一步分解成P2O5并放出氯氣（Cl2）其反應式如下：
生成的P2O5又進一步與硅作用，生成SiO2和磷原子，由此可見，在磷擴散時，為了促使POCl3充分的分解和避免PCl5對硅片表面的腐蝕作用，必須在通氮氣的同時通入一定流量的氧氣 。
在有氧氣的存在時，POCl3熱分解的反應式為：
POCl3分解產生的P2O5淀積在硅片表面，P2O5與硅反應生成SiO2和磷原子，并在硅片表面形成一層磷-硅玻璃，然后磷原子再向硅中進行擴散，POCl3液態(tài)源擴散方法具有生產效率較高，得到PN結均勻、平整和擴散層表面良好等優(yōu)點，這對于制作具有大面積結的太陽電池是非常重要的。
三、擴散車間控制指標
1、擴散方阻。擴散工序最主要的監(jiān)控指標，不同方阻代表不同的擴散程度，其主要與摻雜時間、摻雜溫度、磷源流量有密切的關系。
2、結深、表面濃度等、測量難度較大，通常不輕易測量。
四、擴散車間常見事項
1、磷源安全。三氯氧磷屬于劇毒物（小編聽說吸一口就會嗝屁），磷源一般有專門密閉儲藏室，且擴散車間一般與其他車間分離，做簡單密閉處理，車間內設置有磷源泄露檢測裝置（小編提醒，企業(yè)要定期檢查傳感器狀態(tài)避免失靈，對于一些小企業(yè)對于剩余磷源采取人工倒灌以節(jié)省成本的做法也表示強烈抗議）。
2、方阻監(jiān)測。相對于其他材料，方阻的測量由于經(jīng)過擴散，其大小受光線影響較大，工人分批次測量時必須督促其關閉屏蔽罩。
3、洗舟檢查。石英舟是承載電池片進入擴散爐管的特殊材質的舟，由于需要重復使用，長期的不清洗會導致電池片效率下降嚴重。
4、溫度參數(shù)校隊。擴散機臺在擴散過程中對于溫度極為敏感，且每一幾天溫度參數(shù)較多，且都數(shù)值較大，經(jīng)常發(fā)生人工更改溫度出現(xiàn)輸錯情況，后果嚴重。
5、檢查車間內，氣體壓力、磷源最低刻度、負壓是否正常，異常情況通知外圍調整。
6、匹配絲網(wǎng)印刷，不同方阻所匹配的絲網(wǎng)工藝不同，以達到最佳的轉換效率。
五、總結
擴散車間是一個非常特殊的車間，反應條件嚴苛，工藝人員不可能觀察得到，問題排查基本只能靠計算機控制系統(tǒng)的監(jiān)控數(shù)據(jù)，而監(jiān)控數(shù)據(jù)一般較煩雜，通常排查周期較長，所以一般出現(xiàn)問題都是大批量的，空氣溫度、排風壓力、氣體流量的輕微波動都有可能造成生產的電池片方阻較大的異常，對工藝人員排查問題的能力要求較高。為了節(jié)約成本，擴散多采用高密度背靠背式擴散，對機械臂精度要求較高，且碎片率相比于其他工序較高。由于擴散工藝運行時間較長，一般一個小時左右，對于留存量的把控較難，長時間留存的電池片受空氣污染，效率大打折扣。
擴散的好壞直接決定了電池片的好壞，所以對于擴散車間的管控逐漸成為各大廠商日益重視的焦點，擴散車間工藝人員的培養(yǎng)也直接決定了擴散車間的好壞。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:擴散過后的下一個工序是刻蝕，由于擴散采用背靠背擴散，硅片的邊緣沒有遮擋也被擴散上磷（邊緣導通狀態(tài)），太陽能電池PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結的背面，而造成短路，太陽能電池片會因此失效。同時此短路通道等效于降低并聯(lián)電阻。另外由于在擴散過程中氧的通入，硅片表面會形成一層二氧化硅，在擴散爐高溫的作用下POCl3與O2形成的P2O5，部分P原子進入Si取代部分晶格上的Si原子形成n型半導體，部分則留在了SiO2中形成PSG（磷硅玻璃）。
1、磷硅玻璃會使得電池片在空氣中表面容易受潮，導致電流和功率的衰減；
2、死層增加了發(fā)射區(qū)電子的復合，以致少子壽命的降低，進而降低了Voc和Isc；
3、磷硅玻璃會使得PECVD后產生色差。
一、刻蝕的原理
工藝流程：上片→蝕刻槽（H2SO4 HNO3 HF）→水洗→堿槽(KOH)→水洗→HF槽→水洗→下片
刻蝕槽HNO3和HF的混合液體會對擴散后硅片的下表面及邊緣進行腐蝕,以去除邊緣的N型硅,打破硅片表面短路通路。因此刻蝕對于液位高度的控制需要特別精確。反應方程式：
3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
去PSG磷硅玻璃的原理方程式：
SiO2+4HF=SiF4+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6]
SiO2+ 6HF=H2[SiF6]+2H2O
當電池片從HF槽出來后，可觀察其表面脫水情況，如果脫水效果良好，則代表磷硅玻璃已去除較干凈；如果表面水珠較多，則代表磷硅玻璃未被去除干凈，可添加適量HF到HF槽中。
二、刻蝕工序工藝指標管控
當電池片經(jīng)過刻蝕機臺出來時，首先檢查硅片表面，絨面是否明顯斑跡，是否有藥液殘留。該工序一般要求面腐蝕深度控制在0.8～1.6μm范圍內,同時硅片表面刻蝕寬度不超過2mm, 刻蝕邊緣絕緣電阻大于1K歐姆。
對于刻蝕程度可以通過刻重來衡量——刻蝕前重量減去刻蝕后重量。對于刻重的要求，不同公司有不同的要求，一般遠小于制絨減薄量。
疏水性測試，刻蝕后電池片需要=定時抽檢電池片疏水性，疏水性可反映擴散的好壞。
反射率，主要與刻重、電池片和藥液有關
三、刻蝕車間常見事項
異常處理，刻蝕車間和制絨車間極其類似，機臺疊片、碎片、吹不干、殘留和色斑等常見問題等都極為相似，機臺的維護、抽風、流量等引起的工藝問題類型也多相似。
1、純水電導率檢測、生產所用均為純水，純度不高將直接導致電池片嚴重的質量問題；
2、空氣溫度和潔凈度，電池片是就像襁褓中的嬰兒，任何風吹草動都會引起相當大的后果；
3、化學濃度分析，對制絨槽藥液進行定期分析，以便調整。
4、返工分類，大過刻、小過刻等返工工藝不同，需要對返工進行區(qū)分，送至制絨車間。
四、總結
刻蝕車間的機器和制絨車間幾乎是同樣的，同樣的RENA機器進行稍微的改動就可以使用在不要的工序，同樣制絨車間面臨的問題刻蝕車間也同樣存在，維護繁瑣，有安全隱患等（具體可參見太陽能電池片科普系列制絨篇）。刻蝕也屬于濕制程，對藥液壽命 、藥液成分比例、外圍都同樣較為敏感，問題出現(xiàn)都是批量性的，問題處理上只能靠經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:硅片的主要生產流程為：硅料→多晶鑄錠（或繼續(xù)拉制單晶）→切片→分選包裝
1、多晶相關工序是將原生硅料以及循環(huán)硅料在鑄錠爐內生產成為多晶硅錠。相關工序如下：
多晶相關工序
切片的主要流程
切割原理：高速運動的鍍銅鋼線和切削液(具有切削能力的物質如SiC)對工件(硅塊)進行持續(xù)下壓，硅塊被切開
2、多晶開方是把粘在操作臺上的硅錠制成符合檢測要求的硅塊，開方包括單晶棒及多晶錠的粘接、加工、清洗、稱重、檢測等。
3、切磨工序主要是把已開方的多晶硅塊通過去頭尾及平面、倒角、滾圓等操作加工成符合各項檢測要求的硅塊和準方棒。
4、粘膠工序就是把硅塊用粘膠劑粘結到工件板上，為線切工序做準備。
5、砂漿工序是用碳化硅微粉和懸浮液按一定比例混合而成，是決定硅片切割質量的重要因素之一，漿料區(qū)域的主要工作就是為線切機配置及更換砂漿。
多晶硅片
6、切割液的作用
1. 懸浮能力：可以有效懸浮碳化硅顆粒，提高切割效率，降低切割消耗。
2. 分散能力：可以使碳化硅顆粒在與切割液混合時分布更均勻。
3. 潤滑性能：可在硅片表面形成保護膜，降低切割阻力，并保證切割出來的成品表面光滑。
4. 冷卻性能：可以有效的散發(fā)熱量，降低切割應力。
7、線切工序。是用多線切割機將硅棒或硅塊切割成符合要求的硅片，線切割是由導輪帶動細鋼線高速運轉，由鋼線帶動砂漿形成研磨的切割方式。在線切割機的切割過程中，懸浮液夾裹著碳化硅磨料噴落在細鋼線組成的線網(wǎng)上，依賴于細鋼線的高速運動，把研磨液運送到切割區(qū)，對緊壓在線網(wǎng)上的工件進行研磨式切割，
8、清洗工序的主要工作就是將線切工序生產的硅片進行脫膠、清洗掉硅片表面的砂漿。包括三項工作內容：預清洗、插片、超聲波清洗。
清洗過后的硅片會被分選，不同級別價格不同，當然不同廠家生產出來的硅片質量不同，隨著將本增效浪潮的來臨，各大廠商也必須跟隨時代潮流，改進產線，降低返工，節(jié)省成本。硅料等產業(yè)大多是高耗能產業(yè)，技術突破才是解決成本等問題的根本途徑。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:PECVD( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)等離子增強化學氣相沉積，等離子體是物質分子熱運動加劇，相互間的碰撞會導致氣體分子產生電離，物質就會變成自由運動并由相互作用的正離子、電子和中性粒子組成的混合物。
據(jù)測算，光在硅表面的反射損失率高達35%左右，減反膜可以極高地提高電池片對太陽光的利用率，有助于提高光生電流密度，進而提高轉換效率，同時薄膜中的氫對于電池片表面的鈍化降低了發(fā)射結的表面復合速率，減小了暗電流，提升了開路電壓，提高了光電轉換效率；在燒穿工藝中的高溫瞬時退火斷裂了一些Si-H、N-H鍵，游離出來的H進一步加強了對電池的鈍化。
由于光伏級硅材料中不可避免的含有大量的雜質和缺陷，導致硅中少子壽命及擴散長度降低，從而導致電池的轉換效率下降，H能與硅中的缺陷或雜質進行反應，從而將禁帶中的能帶轉入價帶或者導帶。
一、PECVD原理
PECVD 系統(tǒng)是一組利用平行板鍍膜舟和高頻等離子激發(fā)器的系列發(fā)生器。在低壓和升溫的情況下，等離子發(fā)生器直接裝在鍍膜板中間發(fā)生反應。所用的活性氣體為硅烷SiH4和氨NH3。這些氣體作用于存儲在硅片上的氮化硅。可以根據(jù)改變硅烷對氨氣的比率，來得到不同的折射指數(shù)。在沉積工藝中，伴有大量的氫原子和氫離子的產生，使得晶片的氫鈍化性十分良好。
在真空、480攝氏度的環(huán)境溫度下，通過對石墨舟的導電，使硅片的表面鍍上一層SixNy。
3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2
二、Si3N4
Si3N4膜的顏色隨著它的厚度的變化而變化，一般理想的厚度是75—80nm之間，表現(xiàn)為深藍色，Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之間效果最好，通常用酒精來測其折射率。
優(yōu)良的表面鈍化效果、高效的光學減反射性能（厚度折射率匹配）、低溫工藝（有效降低成本）、生成的H離子對硅片表面鈍化.
三、鍍膜車間常見事項
膜厚。沉積時間的不同膜厚也是不一樣的要根據(jù)鍍膜的顏色來適當?shù)脑黾踊驕p少它的沉積時間，片子發(fā)白要減少沉積時間，如偏紅則要適當?shù)脑黾印Ｃ恳恢燮右娴拇_認，不允許把不良品流入到下道工序，如色斑、水印鍍膜不良，應及時挑出
產線最常見的表面發(fā)白、色差、白點，其中表面發(fā)白主要由于氮化硅膜較厚導致，可通過調節(jié)膜沉積時間來調整；色差片主要由于氣路堵塞、石英管漏氣、微波故障等導致；白斑主要由于前道小黑點導致。
反射率、折射率等的監(jiān)測、特殊氣體的安全等。
表面發(fā)白色差片白斑
PECVD是太陽能電池片中比較重要的工序，也是體現(xiàn)一個企業(yè)太陽能電池片效率的一個重要指標，PECVD工序一般較忙，每一批電池片都需要監(jiān)測，且鍍膜爐管較多，每一管一般幾百片（視設備而定），更改工藝參數(shù)后，驗證周期較長。鍍膜技術是整個光伏行業(yè)比較重視的技術，太陽能電池的效率提升可以通過鍍膜技術的提升來實現(xiàn)，太陽能電池領域的科學家們也樂此不疲，未來太陽能電池表面技術或許有可能成為太陽能電池理論效率的突破口。
絲網(wǎng)印刷是太陽能電池片制造生產過程中的核心地帶，之所說是核心地帶并不是說它是電池片生產工藝的核心，而是工藝管理的核心，絲網(wǎng)印刷工序匯集了整條電池片生產線大約一半的工藝人員，足見其深厚的核心地位，一般來說，絲網(wǎng)印刷是整個電池片生產的領頭羊、帶頭人，不論是工藝提升，還是工藝驗證，都是先經(jīng)由絲網(wǎng)傳達并安排實施。一方面是因為電池片在生產過程中，并不適合在各大工序后驗證（長時間留存電池片效率下降，驗證方法沒有具體的量化標準），因此效率測試自然而然的落到了絲網(wǎng)工序之后，絲網(wǎng)工藝人員也自然而然的肩負起了排查效率的擔子，另一方面，絲網(wǎng)工序產線較長，涉及到好幾次印刷、燒結，因此對于工藝人員的需求較多。不得不說去絲網(wǎng)工序一定要守規(guī)矩哦，不是絲網(wǎng)工序有多危險，而是領導一般都先出現(xiàn)在絲網(wǎng)。
絲網(wǎng)印刷工藝并不是光伏行業(yè)獨有的工藝方式，其在很多領域都有應用，電池片生產引入絲網(wǎng)印刷，極大的降低了絲網(wǎng)印刷的成本，銀漿使用量，銀漿是電池片生產過程中最貴的輔料之一，而電池片生產用銀漿又與傳統(tǒng)銀漿有較大的性能差別，技術壟斷，導致導電銀漿價格一直居高不下，絲網(wǎng)印刷由于其較高的可控性，極大的降低了銀漿的消耗量，目前，各大廠商對于導電銀漿的使用量都能夠做到精細化預估，每百萬片電池片所消耗銀漿量差值不會超過太多。（小編干這行時，曾經(jīng)遇到過工人每天刮一點將銀帶回家，每天一點，后來還是被逮到了，因為工藝成熟了，不像是好多年前工藝不穩(wěn)定，銀漿消耗量忽大忽小。）
一、絲網(wǎng)印刷原理
在光伏行業(yè),絲網(wǎng)印刷主要應用于電池的電極成形，利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透漿料，非圖文部分網(wǎng)孔不透漿料的基本原理進行印刷。印刷時在絲網(wǎng)一端倒入漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。漿料在移動中被刮板從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。印刷過程中刮板始終與絲網(wǎng)印版和承印物呈線接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，而絲網(wǎng)其它部分與承印物為脫離狀態(tài)，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當刮板刮過整個印刷區(qū)域后抬起，同時絲網(wǎng)也脫離基片，并通過回墨刀將漿料輕刮回初始位置，工作臺返回到上料位置，至此為完整的一個印刷行程。
二、絲網(wǎng)印刷流程
三、銀電極
銀電極的主要作用是輸出電流。與電池PN結兩端形成歐姆接觸，P型區(qū)接觸的電極為電流輸出的正極，N型區(qū)接觸的電極是電流輸出的負極。正面電極由兩部分構成，主柵線和副柵線，主柵線直接連接電池外部引線，是比較粗的部分，副柵線起到電流收集并傳遞到主線的作用，是比較細的部分，制作成窄細的柵線狀以克服擴散層的電阻。值得注意的是，電極樣式，如電極的形狀、寬度和密度等，對于太陽電池轉換效率影響較大。在電極材料的選擇上需要能與硅形成牢固的接觸——歐姆接觸、接觸電阻小；有優(yōu)良的導電性；純度適當；化學穩(wěn)定性好。銀的特征氧化數(shù)為+1，其化學活動性比銅差，常溫甚至加熱也不與水和空氣中的氧發(fā)生反應，同時具有良好的柔韌性和延展性，是導電性和導熱性最好的金屬材料之一。電池片為了提升效率，正面電極要盡量減少遮光面積，就對電極材料的導電性能有了一定的要求，銀作為電極具有耐高溫燒結、良好的導電性能及附著力，綜合考慮貴金屬成本和可獲取性因素，銀是比較適合作為太陽能電池電極材料的。
因為先前的減反射膜已經(jīng)形成正面的電性絕緣，所以銀漿一般摻有含鉛的硼酸玻璃粉（PbO-B2O3-SiO glass frit），在高溫燒結時玻璃粉硼酸成分與氮化硅反應并刻蝕穿透氮化硅薄膜，此時銀可以滲入其下方并與硅形成此種局部區(qū)域性的電性接觸，鉛的作用是銀-鉛-硅共熔而降低銀的熔點。
漿料可能造成的安全隱患及急救措施，眼部接觸漿料會導致發(fā)紅及疼痛；皮膚長期直接接觸漿料會導致皮膚水分散失，同時有可能導致皮炎；漿料吸入可刺激呼吸系統(tǒng)，可能導致頭暈或者頭痛，從而引發(fā)行動遲緩或其他相應癥狀；不慎食入少量（不會致癌），漿料本身僅具有輕微毒性，但若不慎進入肺部，則可能引發(fā)肺損傷，甚至死亡。
四、鋁背場
鋁在空氣中其表面會形成一層致密的氧化膜，使之不能與氧、水繼續(xù)作用。鋁背場是將印刷沉積好的硅片放進峰值溫度超過577℃（鋁硅合金共熔溫度）的鏈式燒結爐里進行燒結，當溫度升到共晶溫度577℃時，在交界面處，鋁原子和硅原子相互擴散，隨著時間的增加和溫度的升高，硅鋁熔化速度加快，最后整個界面變成鋁硅熔體，在交界面處形成組成為11.3％硅原子和88.7％鋁原子的熔液。
鋁作為背電場能夠阻擋電子的移動，減小了表面的復合率，有利于載流子的吸收；減少光穿透硅片,增強對長波的吸收；Al吸雜，形成重摻雜，提高少子壽命；鋁的導電性能良好，金屬電阻小，而且鋁的熔點相對其他的合適金屬來說熔點低，有利于燒結；在燒結時p-type的鋁摻雜滲入形成使原本摻雜硼的p-type Si形成一層數(shù)微米厚的p+-type Si作為背場，以降低背表面復合速度來提高電池的開路電壓Voc；因為硅片吸收系數(shù)差，當厚度變薄時襯底對入射光的吸收減少，此時背場的存在對可以抵達硅片深度較深的長波長光吸收有幫助，所以短路電流密度Jsc的影響就更明顯；p和p+的能階差也可以提升Voc，p+可以形成低電阻的歐姆接觸所以填充因子FF也可改善。
五、絲網(wǎng)工序常見事項
1、第一道背面銀電極，第二道背面鋁背場的印刷和烘干，主要監(jiān)控印刷后的濕重；第三道正面銀電極的印刷，主要監(jiān)控印刷后的濕重和次柵線的寬度。第二道道濕重過大，一方面浪費漿料，同時還會導致其不能在進高溫區(qū)之前充分干燥，甚至不能將其中的所有有機物趕出從而不能將整個鋁漿層轉變?yōu)榻饘黉X，另外濕重過大可能造成燒結后電池片弓片。濕重過小，所有鋁漿均會在后續(xù)的燒結過程中與硅形成熔融區(qū)域而被消耗，而該合金區(qū)域無論從橫向電導率還是從可焊性方面均不適合于作為背面金屬接觸，另外還有可能出現(xiàn)鼓包等外觀不良。第三道道柵線寬度過大，會使電池片受光面積較少，效率下降；
2、隱裂片：保持電池片背面和印刷臺面平整，注意各道印刷臺面和網(wǎng)版內不要有碎片等大的異物，必要時更換臺面紙，清洗網(wǎng)版并處理混有異物的漿料；
3、粘片：按照形式來分可以分為連續(xù)的粘片和非連續(xù)的粘片。對于連續(xù)的粘片，往往是由于印刷參數(shù)設置不合理導致的，主要有snap-off設置太低，或者網(wǎng)版的PARK位置太低，印刷壓力過大等原因，有時臺面真空不足也會造成此類問題，也有些情況下如果漿料的粘度過大也會造成粘片，特別是對于攪拌不足的漿料尤其容易發(fā)生粘片；對于非連續(xù)粘片，一般是正對某個臺面的問題，一般可能是由于臺面紙透氣性比較差，或者某個臺面的真空有問題；
4、結點和斷線：發(fā)生在3道，一般是由于漿料在網(wǎng)版內停留時間較長，漿料變干，聚集成大的顆粒，或者漿料內有大的異物，刮條經(jīng)過時，大顆粒將網(wǎng)孔撐大，該部位印刷的漿料比其他部位多，形成所謂結點，而嚴重時這些顆粒或異物會堵塞網(wǎng)孔，漿料無法透過，造成斷柵。一般用無塵布蘸取松油醇擦拭網(wǎng)版。頻繁出現(xiàn)時需要檢查漿料粘度是否過大，若漿料正常，則需更改相關工藝參數(shù)以解決，必要時清洗或更換網(wǎng)版。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:通常意義上燒結是將粉末或粉末壓坯加熱到低于其中基本成分的熔點的溫度，然后以一定的方法和速度冷卻到室溫的過程。燒結的結果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結，燒結體的強度增加，把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結體，從而獲得所需的物理、機械性能的制品或材料。太陽能電池片的燒結方法于此類似，燒結是和絲網(wǎng)工序密不可分的一個部分，燒結的好壞也直接影響絲網(wǎng)印刷的好壞，燒結的過程主要是將絲網(wǎng)印刷好了的正負電極在高溫的作用下與硅片形成良好的接觸——歐姆接觸，從而提高太陽能電池片的開路電壓和填充因子，同時燒結爐內的高溫可以促使鍍膜工藝過程中產生的H向電池內部擴散，對太陽能電池片有良好的鈍化作用，提高太陽能電池的轉換效率。
一、燒結的原理
絲網(wǎng)印刷工序后會有烘干爐，經(jīng)過烘干爐的電池片，漿料里含有的有機物等得以揮發(fā)，此時我們認為他是接觸的，再經(jīng)過燒結爐時，金屬電極材料和電池片表面硅在紅外線的加熱作用下達到材料的共晶溫度，此時硅原子會進入到熔融狀態(tài)的金屬電極材料當中，形成合金系統(tǒng)，當溫度下降到一定范圍時，合金系統(tǒng)中硅原子會重新結晶，在硅片和金屬電極之間形成外延層，形成良好的歐姆接觸。整個燒結過程是非常快速的，一般十幾秒就會完成整個燒結。
二、燒結的步驟
燒結是一個擴散、流動和物理化學反應多重綜合作用的過程。印刷良好的前提下，各溫區(qū)溫度、氣體流量、帶速等是影響燒結效果的重要因素。因為要形成良好的接觸，就必須達到一定的溫度，由于Ag、Al與Si等的性質不同，就需要不同溫區(qū)來分別實現(xiàn)他們的合金化。
將印刷好的上,下電極和背場的硅片經(jīng)過網(wǎng)印刷機的傳送帶傳到燒結爐中,經(jīng)過烘干排焦、燒結和冷卻烘干排焦、烘干排焦燒結和冷卻過程來完成燒結工藝最終達到上下電極和電池片的歐姆接觸。
1、烘干排焦一
在網(wǎng)帶的上、下都裝有加熱帶，由溫控儀控制其溫度。目的是將印刷有漿料硅片烘干，并使?jié){料內絕大部分焦油揮發(fā)出來。如果溫度設置不合理，不能使大部分焦油從漿料中揮發(fā)出來，剩下的焦油在進入下一區(qū)域時會對燒結的效果影響很嚴重，對轉換率有高達0.2%的影響。為了保證設備安全，在每個區(qū)域都設有2個熱電偶，一個用于溫度控制，一個用于過溫保護。
2、烘干排焦二
為了減少腔室內熱量的損失，在設備強勢內部的四周安裝上隔熱板，并在腔室外的兩邊裝上了鋁的隔熱反射板，讓整個腔室始終保持一個穩(wěn)定的溫度，有利于工藝的穩(wěn)步進行。對流器：對流器：為了能讓從漿料中揮發(fā)的焦油全部從抽風管道中抽走，設計了一個對流加熱器。從烘干區(qū)上部的對流加熱器中吹出溫度受控的氣體，吹到腔室中，在從烘干區(qū)的兩頭將氣體抽出，保證從硅片揮發(fā)出來的焦油被對流加熱器吹出的熱氣帶出腔室內，而不會導致硅片揮發(fā)出來的熱焦油在機器出口處冷凝而回流到設備里。對流盒子內置在加熱盒子里，經(jīng)過過濾的大氣被熱空氣風扇吸入到一個溫度可控的加熱器中，最后進入到腔室內。但為保證安全操作，如果吸入的空氣總量在增加，相應離開的總量必須是合適的。
3、快速加熱燒結
根據(jù)工藝要求，需要此腔室的燈管能提供很高（高到1000℃）的溫度，并且能在高溫下工作。一般用石英玻璃管加熱器。此種設備用氣流把快速加熱箱分成4獨立的加熱系統(tǒng)，以保證每個腔室溫度的獨立性，可形成一個一個的溫度階梯，從而使最后一個溫區(qū)的溫度在很短時間達到一個很高的溫度。這樣設計還可以是每個隔離區(qū)域橫向位置溫度的不均勻性在一個很小的范圍內。在此腔室內每個抽風口都特別設計了一個帶加熱裝置的文氏閥，能保證腔室內產生的廢氣流很快離開腔室，避免在燒文氏閥結溫區(qū)廢氣對硅片的污染，還能讓產生的廢氣流不在管道口處冷凝。對于溫度的測試，2個熱偶被安裝在加熱區(qū)域。一個用于溫度控制，一個用于超溫報警。最后一個溫區(qū)中安裝了2個熱偶，于皮帶正上方20mm處，他們反映了形成歐姆接觸的共晶溫度的真實值，他們的值可以在加熱菜單看到，可以直接了解內部的實際溫度。為了能讓溫度急劇下降，在高溫區(qū)出口處的側壁、上下部分都裝有水冷系統(tǒng)。為了保證大部分熱量都輻射到腔室內，在全部的加熱盒子周圍都覆蓋上保溫層，在外層還覆蓋有雙層的鋁反射板，有效延長了燈管的使用壽命。
4、冷卻
冷卻盒子是一個可循環(huán)的盒子，為了冷卻電池片和皮帶，運送冷卻水的管道安裝在皮帶的上部和下部。冷卻風扇分別安裝在循環(huán)水管道的上方和下方。風速可以調整，上部的風扇將周圍的空氣通過冷卻管道送到硅片和皮帶上，下面的風扇吸走通過皮帶周圍和硅片底部的空氣。
燒結溫度曲線
燒結各溫區(qū)作用
烘干區(qū)：使有機溶劑脫離漿料燒結區(qū)
燒結區(qū)：使電極、背場可形成良好的歐姆接觸，減小串阻
三、理想的燒結效果
正面電極燒穿氮化硅，鍍膜產生的H擴散進硅，背面Ag、Al電極擴散進硅，同時電池片電極有優(yōu)秀的電性能參數(shù)，經(jīng)過燒結爐的氮化硅顏色應該均勻無色差，最后還要檢測柵線是否有斷裂、虛印等情況
四、燒結工藝常見事項
1、在設定溫度的同時也要考慮到Al的沸點較低，當超過其沸點時，將有Al進入工藝環(huán)境。這些會擴散入電池正面的p-n處，對其發(fā)生破壞作用。
2、燒結時會有一定量的H從硅片中逸出，必然減弱H對硅片的鈍化作用。所以要有激冷的步驟以避免過多H的逸出。
3、高溫前，一定要保證漿料中的有機物已經(jīng)經(jīng)過烘干并揮發(fā)干凈。
4、氣流過小時會導致排風不暢，使工藝環(huán)境中存在大量有害雜質。各個溫區(qū)的氣流要保持平衡。
5、過快的帶速和過大的氣流會減弱高溫的作用。
同時要及時發(fā)現(xiàn)弓片、鋁泡、斷柵、電極缺失等工藝問題并及時處理
燒結之所以重要，是其承載著絲網(wǎng)印刷的所有心血，作為電池片末尾的工序，燒結的成功與否，直接關系到電池片能否走出產線，而受至于工藝難題，高溫溫度的保持，和溫度的均勻化都受到許多因素的干擾，燒結爐實際工藝參數(shù)不能時時獲取（就目前設備而言），未來燒結技術的發(fā)展或許可以著重考慮實際數(shù)據(jù)的時時監(jiān)控和智能化調節(jié)，讓電池片在經(jīng)歷過所有工序后能夠全部或幾乎全部走下產線。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:組件工序又可以叫做封裝工序，其最大的特點是看似技術含量低，其實不然，封裝工序是整條太陽能電池組件生產工序最為嚴格的工序，封裝工藝的好壞直接決定了組件質量的好壞，包括他的壽命，抗暴擊的能力，尤其對于衰減率影響比較大，而這些關鍵的質量指標也恰恰是客戶最為關心的，因為他直接關系到客戶的收益率，所以封裝工序對于企業(yè)的意義就不言而喻了。
、
通常我們見到的組件都需要達到一定的三防能力，即防塵防水防摔能力，一般市場上的組件防塵防水能力能夠達到IP65級別，IP是Ingress Protection的縮寫，IP等級是針對電氣設備外殼對異物侵入的防護等級，IP68當中的6代表防塵級別的最高級別，代表其能夠完全阻止粉塵的進入，IP65中的5是防水級別的5，值得注意的是，等級為5并不是防水能力的最高級別，它僅能抵擋低壓任意角度的噴射，防水最高級別為8，多數(shù)企業(yè)綜合考慮工藝成本和用處等因素沒有選擇最高級別的防水。
一、封裝工藝流程
電池分選：太陽能電池片生產線有很強的隨機性，生產出來的電池性能不盡相同，所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起，所以應根據(jù)其性能參數(shù)進行分類；電池測試即通過測試電池的輸出參數(shù)（電流和電壓）的大小對其進行分類。以提高電池的利用率，做出質量合格的電池組件。
單焊：是將匯流帶焊接到電池正面（負極）的主柵線上，匯流帶為鍍錫的銅帶，焊帶的長度約為電池邊長的2倍。多出的焊帶在背面焊接時與后面的電池片的背面電極相連。
串焊：背面焊接是將N張片電池串接在一起形成一個組件串，電池的定位主要靠一個膜具板，操作者使用電烙鐵和焊錫絲將單片焊接好的電池的正面電極（負極）焊接到“后面電池”的背面電極（正極）上，這樣依次將N張片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線。
疊層：背面串接好且經(jīng)過檢驗合格后，將組件串、玻璃和切割好的EVA 、背板按照一定的層次敷設好，準備層壓。敷設時保證電池串與玻璃等材料的相對位置，調整好電池間的距離，為層壓打好基礎。（敷設層次：由下向上：玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板）。
組件層壓：將敷設好的電池放入層壓機內，通過抽真空將組件內的空氣抽出，然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產的關鍵一步，層壓溫度層壓時間根據(jù)EVA的性質決定。我們使用福斯特EVA時，層壓循環(huán)時間約為17分鐘。層壓溫度為142℃。
修邊：層壓時EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊，所以層壓完畢應將其切除。裝框：類似與給玻璃裝一個鏡框；給玻璃組件裝鋁框，增加組件的強度，進一步的密封電池組件，延長電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹脂填充。各邊框間用角鍵連接。粘接接線盒：在組件背面引線處粘接一個盒子，以利于電池與其他設備或電池間的連接。
組件測試：測試的目的是對電池的輸出功率進行標定，測試其輸出特性，確定組件的質量等級。高壓測試：高壓測試是指在組件邊框和電極引線間施加一定的電壓，測試組件的耐壓性和絕緣強度，以保證組件在惡劣的自然條件（雷擊等）下不被損壞。
二、組件封裝的主要原材料
低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)：厚度3.2mm±0.2mm，鋼化性能或者封裝后的組件抗沖擊性能達到國標地面用硅太陽電池組件環(huán)境實驗方法中規(guī)定的性能指標，在太陽電池光譜響應的波長范圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。玻璃要清潔無水汽、不得裸手接觸玻璃兩表面。用作光伏組件封裝材料的鋼化玻璃，對抗機械沖擊強度、表面透光性、彎曲度和外觀等。
EVA：晶體硅太陽電池封粘材料是EVA，它是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物。EVA是一種熱融膠粘劑，常溫下無粘性而具抗粘性，以便操作，經(jīng)過一定條件熱壓便發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化，并變的完全透明，長期的實踐證明：它在太陽電池封裝與戶外使用均獲得相當滿意的效果。固化后的EVA能承受大氣變化且具有彈性，它將晶體硅片組“上蓋下墊”，將硅晶片組包封，并和上層保護材料玻璃，下層保護材料TPT（聚氟乙烯復合膜），利用真空層壓技術粘合為一體。另一方面，它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率，起著增透的作用，并對太陽電池組件的輸出有增益作用。EVA厚度在0.4mm～0.6mm之間，EVA具有優(yōu)良的柔韌性，耐沖擊性，彈性，光學透明性，低溫繞曲性，黏著性，耐環(huán)境應力開裂性，耐侯性，耐化學藥品性，熱密封性。不同的溫度對EVA的膠聯(lián)度有比較大的影響，EVA的膠聯(lián)度直接影響到組件的性能以及使用壽命。在熔融狀態(tài)下,EVA與晶體硅太陽電池片，玻璃，TPT產生粘合，在這過程中既有物理也有化學的鍵合。
EVA主要性能指標：熔融指數(shù)——影響EVA的融化速度；軟化點——影響EVA開始軟化的溫度點；透光率——對于不同的光譜分布有不同的透過率，這里主要指的是在AM1.5的光譜分布條件下的透過率：密度——膠聯(lián)后的密度；比熱——膠聯(lián)后的比熱，反映膠聯(lián)后的EVA吸收相同熱量的情況下溫度升高數(shù)值的大小；熱導率——膠聯(lián)后的熱導率，反映膠聯(lián)后的EVA的熱導性能；玻璃化溫度：反映EVA的抗低溫性能；斷裂張力強度——膠聯(lián)后的EVA斷裂張力強度，反映了EVA膠聯(lián)后的抗斷裂機械強度；斷裂延長率——膠聯(lián)后的EVA斷裂延長率，反映了EVA膠聯(lián)后的延伸性能；張力系數(shù)——膠聯(lián)后的EVA張力系數(shù)，反映了EVA膠聯(lián)后的張力大小；吸水性——直接影響其對電池片的密封性能；膠連率——EVA的膠聯(lián)度直接影響到它的抗?jié)B水性；剝離強度——反映了EVA與玻璃的粘接強度；耐紫外光老化——影響到組件的戶外使用壽命；耐熱老化——影響到組件的戶外使用壽命；耐低溫環(huán)境老化——影響到組件的戶外使用壽命等。
TPT（聚氟乙烯復合膜），用在組件背面，作為背面保護封裝材料。厚度0.17mm—0.35mm，縱向收縮率不大于1.5%，用于封裝的TPT至少應該有三層結構：外層保護層PVF具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力，中間層為聚脂薄膜具有良好的絕緣性能，內層PVF需經(jīng)表面處理和EVA具有良好的粘接性能。封裝用Tedlar必須保持清潔，不得沾污或受潮，特別是內層不得用手指直接接觸，以免影響EVA的粘接強度。太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當然，此氟塑料膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。增強組件的抗?jié)B水性。對于白色背板TPT，還有一種效果就是對入射到組件內部的光進行散射，提高組件吸收光的效率。
互連條與匯流條：互連條與匯流條即涂錫銅合金帶，簡稱涂錫銅帶或涂錫帶。分含鉛和無鉛兩種，其中無鉛涂錫帶因其良好的焊接性能和無毒性，是涂錫帶發(fā)展的方向。無鉛涂錫帶是由導電優(yōu)良、加工延展性優(yōu)良的專用銅及錫合金涂層復合而成。具有可焊性好、抗腐蝕性能好及長期工作不會脫落等特點。
助焊劑：作用是幫助焊接，除去互連條上的氧化層，減小焊錫表面張力。良好的助焊劑PH值接近中性，不會對電池片產生較嚴重腐蝕。助焊劑的選用原則是，不影響電池性能，不影響EVA性能。晶體硅太陽電池電極性能退化是造成組件性能退化或失效的根本原因之一。助焊劑的助焊效果及可靠性又是影響電極焊接效果的重要因素。因此，太陽電池電極的焊接不能選用一般電子工業(yè)用助焊劑，普通有機酸助焊劑會腐蝕未封裝的太陽電池片。
鋁合金邊框：保護玻璃邊緣、鋁合金結合硅膠打邊加強了組件的密封性能、大大提高了組件整體的機械強度。鋁型材的表面處理（先噴沙后氧化）太陽組件要保證長達25年的使用壽命，鋁合金表面必須經(jīng)過鈍化處理——陽極氧化，表面氧化層厚度大于12μm。用于封裝的邊框應無變型，表面無劃傷。目前組件廠家鋁邊框的平均氧化層處理厚度在15μm±2μm陽極氧化： 接線盒：組件電池的正，負極從TPT引出后需要一個專門的電氣盒來實現(xiàn)與負載的連接運行。接線盒的作用是電極引出后一般為四條鍍錫條，不方便與負載之間的電氣連接，需要將電極焊接在成型的便于使用的電接口上。引出電極時密封性能被破壞，這時需涂硅膠彌補，接線盒同時起到了增加連接強度，美觀的作用。通過接線盒內的電導線引出了電源正負極，避免了電極與外界直接接觸老化。接線盒的IP等級組件用接線盒IP等級最低要求為IP65。電纜固定頭、接線盒外接導線
二極管：防止“熱斑效應”，旁路二極管3個，每24個電池片并聯(lián)一個旁路二極管。
硅膠：主要用來粘接、密封。粘接鋁合金和層壓好的玻璃組件并起到密封作用，粘接接線盒與TPT，起固定接線盒的作用。
組件封裝工序更多的是要求對于材料學上的熟知，對于各類組成部件材料的性能指標的判斷和材料的選擇上有更多的要求，在工藝管控上，組件封裝工序要更加嚴格，因為任意一點的組件封裝質量問題都會引起整塊光伏組件的使用和壽命，因此組件封裝工序是各大廠商重點關注的工序，因為組件質量將直接關系到企業(yè)的前途和未來。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:中國光伏產業(yè)經(jīng)歷了風風雨雨幾十年，無論是技術，還是成本都經(jīng)歷了翻天覆地的變化，隨著市場對于高效率太陽能電池的需求，多晶硅鑄錠工藝也在一丁一點的發(fā)生著變化，作為電池片原材料的源頭，多晶硅鑄錠所扮演的角色也就不言而喻了。
鑄錠是將各種來源的硅料高溫熔融后通過定向冷卻結晶，使其形成硅錠的，硅料被加熱完全融化后，通過定向凝固塊將硅料結晶時釋放的熱量輻射到下爐腔內壁上，使硅料中形成一個豎直溫度梯度。這個溫度梯度使坩堝內的硅液從底部開始凝固，從熔體底部向頂部生長。硅料凝固后，硅錠經(jīng)過退火、冷卻后出爐。
一、多晶硅鑄錠的主要流程
二、噴涂工序
1、石英坩堝
檢查石英坩堝表面——干凈無污染、無裂紋，同時內部劃痕、凹坑、突起不能超過一定的范圍，核對石英坩堝的尺寸（內外部尺寸、上邊厚度、底部厚度等），坩堝底部厚度的異常會引起鑄錠熱場工藝的變化。
2、坩堝涂層
坩堝底邊和側邊需要預先進行人工刷涂，待涂層凝結過后進行噴槍噴涂，涂層的量是一定的（刷圖次數(shù)不限），刷涂的涂層包括氮化硅粉（底部和邊部分別為120g、380g）、硅溶膠（60g、150g）、PVA（50g、120g）和純水（180g、340g），噴涂的涂層中則不需要PVA。
3、檢查涂層
在噴涂坩堝側壁的過程中需用擋板遮住坩堝底部，約為側壁3／4的地方。噴涂和刷涂過程中要均勻使液體凝聚，涂層必須滿足均勻、無氣泡、無脫落、無裂縫等條件方為合格。
4、坩堝焙燒
將噴好的坩堝放入烘箱內，開始坩堝焙燒,整個過程大概需要30~40小時，先快速升溫至設定溫度，保持幾小時后，自然冷卻至合適溫度，再開蓋冷卻。
值得注意的是，坩堝噴涂車間需要保持一定的溫度，溫度較低環(huán)境需在配比涂層時對純水加熱。原料的雜質濃度會影響鑄錠爐的化料時間，鑄錠爐在長晶等階段出現(xiàn)異常，此時鑄錠時間可能較一般工藝時間長2-4個小時，底部氮化硅的量太少會導致無法順利脫模，硅錠底部開裂。而過量的氮化硅會覆蓋住石英砂，從而導致引晶效果不明顯，因此要在鑄錠中做出適當?shù)恼{整。
三、多晶硅工序
1、備料
對多晶硅的原硅料和回收料使用PN測試儀和電阻率進行分檔分類，直到達到配比質量，最后計算出需要的摻雜劑質量。硅料的種類大致有多晶原硅料、多晶碳頭硅料、多晶硅錠回收的硅料、單晶棒或單晶頭、尾料、單晶鍋底料、單晶碎硅片、其他半導體工業(yè)的下腳料等。
2、裝料
裝料時操作工戴上PVC手套和防護服，輕拿輕放防止氮化硅涂層被破壞。形狀不規(guī)則的片料或大塊硅料在指定區(qū)域砸碎，對片料進行破碎，使用專用砸料箱，注意此過程必須戴PVC手套、護目鏡，防止危害人體。挑選“硅料表面比較光滑的面” 。大小塊料要盡量均勻，碎料盡量用來填縫隙。8.在裝料過程中，一定不能碰到坩堝內壁，發(fā)現(xiàn)破壞要取出硅料，重新噴涂，直至符合要求再用。一半的硅料裝完后，領取摻雜劑，用電子天平稱重后均勻的放置到硅料的表面。摻雜劑假如完成后，繼續(xù)加入硅料，直至達到規(guī)定數(shù)量為止。
3、加熱
在真空狀態(tài)下開始加熱、按照一定的工藝程序，對硅料、熱場、坩堝等進行排濕、排雜。
4 、熔化
熔化與加熱的延伸、也可以理解為加熱，但在工藝程序上的設計上有較大的差別，熔化是將固體硅轉化成液體硅，溫度最高可達1560度。操作者在中心觀測孔觀測是否融化完成，連續(xù)觀測3-5分鐘，若沒有硅料固體出現(xiàn)，程序方可繼續(xù)向后運行。
5、長晶
熔進入長晶階段，打開隔熱籠以冷卻DS-BLOCK，坩堝內硅液順著溫度梯度，從底部向頂部定向凝固。操作者在中心觀察孔觀察是否透頂手動選擇合適的步驟。
6、退火
因在長晶階段硅錠存在溫度梯度，內部存在應力。若直接冷卻出爐，硅錠存在隱裂，在開方和線切階段，外力作用會使硅片破裂，退火的作用是使硅錠內部溫度一致，消除硅錠內的應力。
7、冷卻
冷卻階段隔熱籠慢慢打開，壓力逐漸上升，冷卻階段時間較長，其作用與退火一樣重要，直接影響硅錠的性能。
太陽電池多晶硅錠是一種柱狀晶，晶體生長方向垂直向上，是通過定向凝固（也稱可控凝固、約束凝固）過程來實現(xiàn)的，即在結晶過程中，通過控制溫度場的變化，形成單方向熱流(生長方向與熱流方向相反），并要求液固界面處的溫度梯度大于0，橫向則要求無溫度梯度，從而形成定向生長的柱狀晶。
四、鑄錠車間常見事項
1、在熔化和長晶階段會出現(xiàn)熔化、中間長晶和邊部長晶三次報警。在鑄錠循環(huán)過程中，這兩個階段需密切關注。
2、當爐內壓力低于980mbar時，需要對爐子進行充氣。回填操作時爐內壓力大于這一數(shù)值時沒有自動停止，需自動停止。
3、鑄錠過程中根據(jù)爐內出現(xiàn)不同情況手動調整，如適當延長長晶時間等。注意爐內的水電、氣壓。
五、硅錠的檢測
如圖，典型的電阻率分布呈現(xiàn)出上述的變化趨勢，尾高頭低。主要是因為所添加的母合金的分凝系數(shù)造成的，檢測硅錠中的電阻率是否出現(xiàn)異常。
正常情況下的硅錠紅外檢測結果不會出現(xiàn)下圖紅色區(qū)域標識的，造成此現(xiàn)象的原因可能為熱場不穩(wěn)定或硅料雜質比較多造成的。
北極星太陽能光伏網(wǎng)訊:試問2017年光伏圈什么最火——單多晶之爭，無論是上游單晶占比，還是光伏電站建設的選擇，單多晶大戰(zhàn)都呈現(xiàn)出越來越激烈的態(tài)勢，不禁讓人感嘆，本是同根生，相煎何太急啊，不過也正是由于這個原因，想通過單多晶之爭來大幅拉低市場價格的機遇黨還是不要再等了吧。
小編認為，單多晶之爭實際上是技術、成本和效益之間的競爭，更多是原材料之爭，給了你單晶我多晶產線自然就少了一點，而單晶和多晶，原本就像是一家人，很多的生產工序是可以共用的（不過需要匹配不同的相應的工藝）。而這篇文章筆者將主要帶你了解單晶硅錠的生產制造過程。
一、單晶硅制備原理
1、直拉法
直拉法是目前國內大面積使用較多的單晶硅制備技術，又稱切克勞斯基法（Czoalsik： CZ 法）是1917年由切克斯基建立的一種晶體生長方法，現(xiàn)成為制備單晶硅的主要方法。利用旋轉著的籽晶從坩堝中的熔體中提拉制備出單晶的方法，又稱直拉法。目前國內太陽電池單晶硅硅片生產廠家大多采用這種技術。把高純多晶硅放入高純石英坩堝，在硅單晶爐內熔化；然后用一根固定在籽晶軸上的籽晶插入熔體表面，待籽晶與熔體熔和后，慢慢向上拉籽晶，晶體便在籽晶下端生長。 其基本原理如圖所示。多晶硅硅料置于坩堝中經(jīng)加熱熔化，待溫度合適后，經(jīng)過將籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾等步驟，完成一根單晶硅錠的拉制。爐內的傳熱、傳質、流體力學、化學反應等過程都直接影響到單晶的生長及生長成的單晶的質量，拉晶過程中可直接控制的參數(shù)有溫度場、籽晶的晶向、坩堝和生長成的單晶的旋轉及提升速率，爐內保護氣體的種類、流向、流速、壓力等。CZ法是將硅料全部熔化后，由一點開始結晶，通常這樣的提純只能進行一次。
2、直拉法的優(yōu)缺點
設備和工藝比較簡單，容易實現(xiàn)自動控制；生產效率高，易于制備大直徑單晶；容易控制單晶中雜質濃度，可以制備低阻單晶。
易被坩堝污染，硅單晶純度降低，拉制的硅單晶電阻率大于50歐姆˙厘米，質量很難控制。
3、區(qū)熔法
懸浮區(qū)熔法比直拉法出現(xiàn)晚，由W˙G˙Pfann 1952年提出，P˙H˙keck等人1953年用來提純半導體硅。懸浮區(qū)熔法是將多晶硅棒用卡具卡住上端，下端對準籽晶，高頻電流通過線圈與多晶硅棒耦合，產生渦流，使多晶棒部分熔化，接好籽晶，自下而上使硅棒熔化和進行單晶生長，用此法制得的硅單晶叫區(qū)熔單晶。區(qū)熔法有水平區(qū)熔和懸浮區(qū)熔，前者主要用于鍺提純及生長鍺單晶，硅單晶的生長則主要采用懸浮區(qū)熔法，生長過程中不使用坩堝，熔區(qū)懸浮于多晶硅棒和下方生長出的單晶之間，區(qū)熔法不使用坩堝，污染少，經(jīng)區(qū)熔提純后生長的硅單晶純度較高，含氧量和含碳量低。高阻硅單晶一般用此法生長。 目前區(qū)熔單晶應用范圍比較窄，不及直拉工藝成熟，單晶中一些結構缺陷沒有解決。
二、工藝流程
1、直拉法法
CZ法主要設備：CZ生長爐
CZ法生長爐的組成元件可分成四部分
（1）爐體：包括石英坩堝，石墨坩堝，加熱及絕熱元件，爐壁
（2）晶棒及坩堝拉升旋轉機構：包括籽晶夾頭，吊線及拉升旋轉元件
（3）氣氛壓力控制：包括氣體流量控制，真空系統(tǒng)及壓力控制閥
（4）控制系統(tǒng)：包括偵測感應器及電腦控制系統(tǒng)
工藝流程：加料→熔化→縮頸生長→放肩生長→等徑生長→尾部生長
（1）加料：將多晶硅原料及雜質放入石英坩堝內，雜質的種類依電阻的N或P型而定。雜質種類有硼，磷，銻，砷。
（2）熔化：加完多晶硅原料于石英堝內后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度（1420℃）以上，將多晶硅原料熔化。
（3）縮頸生長：當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中。由于籽晶與硅熔體場接觸時的熱應力，會使籽晶產生位錯，這些位錯必須利用縮勁生長使之消失掉。縮頸生長是將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小（4-6mm）由于位錯線與生長軸成一個交角，只要縮頸夠長，位錯便能長出晶體表面，產生零位錯的晶體。
（4）放肩生長：長完細頸之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。
（5）等徑生長：長完細頸和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調整，可使晶棒直徑維持在正負2mm之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分。單晶硅片取自于等徑部分。
（6）尾部生長：在長完等徑部分之后，如果立刻將晶棒與液面分開，那么效應力將使得晶棒出現(xiàn)位錯與滑移線。于是為了避免此問題的發(fā)生，必須將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開。這一過程稱之為尾部生長。長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。
2、區(qū)熔法
Fz法的基本設備
Fz硅單晶，是在惰性氣體保護下，用射頻加熱制取的，它的基本設備由機械結構、電力供應及輔助設施構成。機械設備包括:晶體旋轉及升降機構，高頻線圈與晶棒相對移動的機構，硅棒料的夾持機構等。電力供應包括:高頻電源及其傳送電路，各機械運行的控制電路。高頻電源的頻率為2~4MHz。輔助設施包括:水冷系統(tǒng)和保護氣體供應與控制系統(tǒng)、真空排氣系統(tǒng)等。區(qū)熔硅單晶的生長
原料的準備:將高質量的多晶硅棒料的表面打磨光滑，然后將一端切磨成錐形，再將打磨好的硅料進行腐蝕清洗，除去加工時的表面污染。
裝爐:將腐蝕清洗后的硅棒料安裝在射頻線圈的上邊。將準備好的籽晶裝在射頻線圈的下邊。
關上爐門，用真空泵排除空氣后，向爐內充入情性氣體 ，使爐內壓力略高于大氣壓力。
給射頻圈送上高頻電力加熱，使硅棒底端開始熔化，將棒料下降與籽晶熔接。當溶液與籽晶充分熔接后，使射頻線圈和棒料快速上升，以拉出一細長的晶頸，消除位錯。
晶頸拉完后，慢慢地讓單晶直徑增大到目標大小，此階段稱為放肩。放肩完成后，便轉入等徑生長，直到結束。如圖所示
縱觀國內，雖然已經(jīng)過了那個只能做高耗能的工業(yè)級硅，提純完全靠進口的年代的時代，但是就目前而言，中國的硅產業(yè)依舊沒有太多技術上的優(yōu)勢（相對而言），中國光伏行業(yè)的大力發(fā)展，也促進了硅產業(yè)的發(fā)展。太陽能發(fā)電以目前的技術看，遠遠沒有發(fā)揮出硅材料的能力，未來，希望能有更多的人、更多的企業(yè)能夠致力于技術上的創(chuàng)新，讓中國的硅產業(yè)走向新的高度，讓中國也能夠做出世界級的芯片級硅。
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