( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活1 1 调研报告（ 李欣龙）题目：关于我国与国外太阳能电池制造技术与设备的差距的调研报告目录 太阳能光伏产业简单介绍 太阳能电池制造技术与设备分析 出现差距原因及个人见解 得出的结论( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活2 2 （一）太阳能光伏产业简单介绍太阳能光伏产业包括光伏材料、光伏电池、光伏组件、光伏设备和光伏应用系统。以占据太阳电池以上的晶体硅太阳电池为例，其产业链为硅矿石冶金硅工业硅，（纯度）高纯硅（ 或以上纯度）单晶硅或多晶硅硅片电池组件应用产品，设备是基础和支撑，贯穿了所有环节。除上游的材料提纯、硅片加工和后道的组件生产外，最关键的工序为电池制造，它包括清洗、制绒、扩散、刻蚀、减反射膜制备、电极印刷、低温烘干、高温烧结、自动测试分捡等。（二）太阳能电池制造技术与设备分析（1）太阳能电池制造中的清洗关于硅片的清洗技术与设备， 我国已经和国外先进水平相当，都是应用全自动硅片清洗机。其主要流程如下：自动上料去离子水 +超声波清洗 +抛动碱液+超声波清洗 +抛动去离子水 +超声波清洗 +抛动碱液 +超声波清洗+抛动碱液 +超声波清洗 +抛动去离子水 +超声波清洗 +抛动+溢流去离子水 +超声波清洗 +抛动+溢流自动下料。（2）太阳能电池制造中的制绒关于电池制绒，国内外大多都是酸碱溶液对其进行腐蚀，只不过国内外在技术方面的差距在于国外配制的溶液腐蚀效率高，对工件的破坏程度小，对工件污染小等优点；而我国在溶液( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活3 3 配制上不如别国；因此效果也没那么好。关于制绒设备，我国的制绒设备与发达国家德国Centrotherm公司设备水平相当，整个清洗制绒过程全程自动化控制。晶体硅清洗制绒设备的主要结构如下：一般来说，整个设备共分机架、工作槽、上下料部件、机械手、喷淋系统、电气系统、气动系统、风道及管道等大主要部分，整机动作由控制。（3）太阳能电池制造中的扩散在太阳电池制备中， 扩散是一道重要工艺， 其主要目的就是形成- 结。我国在这方面技术是从国外发达国家引进的，而在目前的太阳电池工艺中，通常采用已经掺杂了一定量的硼的型硅片作为原料， 在硅片的一面通过扩散磷来形成 结， 采用三氯氧磷（3）的扩散方法为石英管中进行的闭管液态源（3）式的扩散。但在扩散中最重要的是其扩散的均匀性，国内扩散炉以悬臂式为主，国外以 SCL软着陆为主。 SCL 式扩散炉因其炉口密封性更易保障，并不采用石英保温档圈来保证炉门低温状态。工艺反应过程中 SiC 桨退出反应石英管外，这些设计上的优点减少扩散均匀性的影响因素，在工艺生产中能更好地保证扩散的均匀性；同时也极大地降低工艺粘污风险， 为高效太阳电池产业应用提供硬件保障。其国外发达国家设备还有他们的特点，其国外德国Centrotherm 公司生产的管式扩散炉其性能优点：硅片双面扩散（吸杂效果增强，提高质量）( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活4 4 工艺周期短、高可用性工艺洁净度高（扩散后无残留物）等。（4）太阳能电池制造中的刻蚀刻蚀主要包括干法刻蚀和湿法刻蚀两大技术，我国目前在工业当中大规模的应用技术是已经成熟的湿法刻蚀，干法刻蚀比较少，而国外和外企大多都是用到干法刻蚀，其技术比较环保，成本低等优点。再说到设备，我国国内自主开发生产湿法刻蚀和干法刻蚀的设备，同国外设备相比差距很小，但国外的刻蚀设备的确有它的独特之处， 比如:Roth & Ran AG 公司中 IonSys 系统是高精密离子束刻蚀（ IBE）离子束薄膜沉积系统（IBD）.该系统包含有各样的刻蚀系列，有着生产效率高，离子束沉积面积大等优点。在这方面的确领先于我国！（5）太阳能电池制造中的镀膜此过程中的镀膜技术已经被设备所决定，国内外都是采用等离子体增强化学气相沉积（Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition ）PECVD 方法来制备减反膜。 现在德国 Centrotherm 公司的管式 PECVD 代表了当今世界的最高水平，而德国Roth&RaU 公司、OTB 公司、日本岛津公司、在平板PECVD 设备国际领先。他们各自有各自的特点：管式 PECVD系统：即使用像扩散炉管一样的石英管作为沉积腔室，使用电阻炉作为加热体， 将一个可以放置多片硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。这种设备的主要制造商为德国的Centrotherm( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活5 5 公司。板式 PECVD 系统：即将多片硅片放置在一个石墨或碳纤维支架上，放入一个金属的沉积腔室中，腔室中有平板型的电极， 与样品支架形成一个放电回路， 在腔室中的工艺气体在两个极板之间的交流电场的作用下在空间形成等离子体，分解SiH中的 Si 和 H，以及 NH3中的 N形成 SiNx 沉积到硅表面。管式 PECVD 系统由于其石墨舟中间镂空，因此利用了硅片作为电极的一部分，因此辉光放电的特性就与硅片表面的特性有了一定的关系， 比如硅片表面织构化所生成的金子塔尖端的状态就对等离子体放电产生影响，而目前硅片的电导率的不同也影响到等离子场的均匀性。另外管式 PECVD 的气流是从石英管一端引入， 这样也会造成工艺气体分布的不均匀。板式 PECVD 系统使用了衬底板作为电极， 而且采用匀气的Shower系统，但是由于衬底板在长期加热后会有稍微的翘曲，从而造成平行板电极间距的不一致， 也会造成片间不均匀。 另外，等离子体直接法在大面积沉积时会造成由于高频波长所带来的附加的不均匀性。以下是各方法性能的比较：技术种类表面损伤表面钝化晶界钝化膜质量光谱响应管式直接法最重最差最好最好短波最( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活6 6 （Centrotherm ）差，长波最好板式直接法（低频）（岛津）较重较差较好较好短波较差，长波较好板式直接法（射频）较轻较好较差较好短波较好，长波较差板式微波法（R&R ）最轻最好最差较差短波最好，长波最差（6）太阳能电池制造中的印刷目前国内外对太阳能电池印刷电极的方法主要是丝网印刷，它是太阳能电池制造的重要工艺， 它质量的好坏会对太阳能电池的性能特别是电性能产生重要影响。 主要是印刷中栅线对导电率的影响，在其中主栅线和副栅线的阻抗对电导率的影响，为了减小阻抗必须减少栅线的宽度，增加其厚度。目前国内主流丝网印刷技术的栅线宽度大概在 120 微米左右，大部分公司都可以达到。德国一些公司应用SE 技术能做选择性发射电极，可以把栅线宽度压缩到80 微米左右。如果要进一步压缩就需要引进其他新技术，现在一个主要的发展方向是激( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活7 7 光技术，可以使栅线宽度达到40 微米左右。简单的丝网印刷过程即：丝网印刷即通过特殊的印刷机和模板将银浆、铝浆印刷在太阳能电池的正、背面，以形成正、负电极引线，再经过低温烘烤、高温烧结，最终即可制得太阳能电池。 对于丝网印刷设备而言， 我国自己只能生产手动和半自动丝网印刷机， 此设备生产效率地， 耗费大量的人力物力。而意大利 Baccini公司、英国 DEK 公司、德国 ASYS 公司等的全自动丝网印刷设备是国际上最先进的。其特点：自动上料、自动印刷、自动传输、自动烘干。这样大大的提升了生产效率，缩短了工作时间，从而也降低了生产成本！（7）太阳能电池制造的烧结电极的烧结对电极的制备质量具有决定性的作用。目前国际烧结过程都是先正银烧结， 再背铝烧结。 对于烧结设备来说， 我国的设备同国外发达国家相比差距不太大，但日本Despatch 公司烧结设备及美国 BTU公司的设备最具特色，比如Despatch 公司：Despatch 公司的 UltraFlex? 干燥和烧结炉，采用Microzone? 技术 其性能比起其它的设备的性能来说，他的优点在于：快速升温（最高200C/秒）提高冷却能力（最高200C/秒）均匀、稳定和可重复的腔体温度（+/- 2C）波长调谐烧结制程无限灵活性( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活8 8 整体占用空间缩小 20% 干燥炉长四米， 可实现最理想的干燥效果无需维护的 VOC 清除功能软启动，降低连接负载提升软件配置管理要素监控数据记录独特的隔离式传送带设计在边缘传送电池炉室出入安全方便单向生产能力：每小时 1,200 至 2,000 个晶片双向生产能力：每小时 2,400 至 4,000 个晶片（三）出现差距原因及个人见解众所周知我国各方面目前处于高速发展中，经济也不例外， 而太阳能又是一个比较新型的产业对一个国家的经济要求比较高，所以我国同发达国家相比在技术和设备上比较落后一点点！目前而言，我国大多数的太阳能的设备都是从国外引进，随之技术多多少少也随之设备而进来，自主开发研究的技术和设备比较有局限性，自动化程度不高，还有设备中的各种性能也不太成熟！而在这方面， 国外发达国家技术就比较成熟了，首先他们政府对( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活9 9 这方面大力支持和扶持， 还有有关知名人士也大力支持，这在资金上给予了很大的帮助， 为他们研究开发奠定了深厚的基础，其次他们有着领先于我国的高科技手段为他们这行业也奠定了一定的基础，最后他们对太阳能研究早于我国几十年，有了一定底子在里面。 所以我国要学习他们的优点，取长补短。对于我国同国外技术设备产生的差距我有一点看法，首先我们要找到差距的原因，再对症下药解决问题！具体问题具体分析，比如：我们技术与设备在某方面落后，我们就找在这方面技术成熟、设备先进的国家学习， 大力引进他们的设备， 专心寻找他们技术成熟在哪里，慢慢消化掉， 最终把它学成我们自己的技术！就拿制造太阳能电池中的镀膜技术来说， PECVD 是镀膜的主要方法，其原理大家都知道，重要的是制造薄膜的设备， 同我国国产的比它的优点在哪里、重要技术在哪里，我们如何才能攻克这些问题呢？我相信照着这个方向去做，我国在这方面的设备一定能达到国际先进水平！（四）得出的结论我国技术与设备同国际先进水平相比，国产太阳电池生产设备最关键的几种设备中， 如扩散炉、 等离子刻蚀机、 清洗制绒机等已达到或接近了国际先进水平。 管式、 快速烧结炉与国际先进水平有一定差距， 但差距不大， 已开始在生产线使用。 国内尚没有平板式， 某些企业所用都是从国外引进。另两种关键设备全自动丝网印刷机和自动分捡机由于核心技术无法绕开国外公司的技术专利封锁， 尚未取得实质性突破， 整体水平和国外差距较大，国内( 武汉工程大学08 材料物理2 班) 专心工作，笑对生活10 10 主要大生产线几乎全部采用了价格高昂的进口设备。