多晶太陽(yáng)能電池制絨工藝優(yōu)化

閆英麗 寇繼成

1．英利能源（中國(guó)）有限公司 河北保定 071051 2．通威太陽(yáng)能（成都）有限公司 四川成都 610000

在分析多晶硅電池絨面性質(zhì)的時(shí)候，主要就是借助酸溶液腐蝕法來(lái)進(jìn)行分析，具體包括對(duì)于腐蝕液中化學(xué)藥液比例的調(diào)整，反應(yīng)時(shí)間的控制，借助先進(jìn)的設(shè)施和技術(shù)來(lái)分析腐蝕液的改變對(duì)于電池性能的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出，生產(chǎn)多晶硅片，酸腐蝕液體刻蝕可以發(fā)揮一個(gè)良好的效果，要是超出了固定的范圍，就需要進(jìn)行維護(hù)或者是重新配置藥液，防止影響到電池的性能。

1 太陽(yáng)能電池用多晶硅材料生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 多晶硅材料工藝技術(shù)現(xiàn)狀

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)各個(gè)多晶硅企業(yè)不斷加大多晶硅工藝技術(shù)的研發(fā)力度，通過(guò)工藝優(yōu)化和技術(shù)改造，很好地解決了多晶硅生產(chǎn)過(guò)程中遇到的一些瓶頸，大大降低了多晶硅材料生產(chǎn)成本以及大大提升了多晶硅材料的生產(chǎn)能力。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息顯示，截至2017 年上半年，多晶硅光伏產(chǎn)業(yè)的平均還原電耗由2009 年的120 千瓦時(shí)/公斤降至目前的45 千瓦時(shí)/公斤以下，下降幅度達(dá)到了62．5%;平均綜合電耗由180 千瓦時(shí)/公斤降至目前的70千瓦時(shí)/公斤以下，下降幅度達(dá)到了61．1%。而部分多晶硅企業(yè)的還原電耗和綜合電耗甚至下降到了40 千瓦時(shí)/公斤和60 千瓦時(shí)/公斤以下，這些數(shù)據(jù)都體現(xiàn)出了我國(guó)目前的多晶硅工藝技術(shù)已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平[1-2]。

1.2 多晶硅材料產(chǎn)品品質(zhì)現(xiàn)狀

伴隨多晶硅企業(yè)不斷加大多晶硅工藝技術(shù)的研發(fā)力度，如今國(guó)內(nèi)多晶硅材料的產(chǎn)品品質(zhì)也不斷提升。國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)不論是生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)技術(shù)，還是生產(chǎn)成本、生產(chǎn)質(zhì)量等各個(gè)方面都已經(jīng)接近甚至代表了國(guó)際多晶硅行業(yè)的領(lǐng)先水平。比如目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的太陽(yáng)能級(jí)多晶硅產(chǎn)品就可以完全滿足國(guó)內(nèi)單晶硅片、多晶硅片的品質(zhì)需求。

2 多晶硅太陽(yáng)能電池制絨實(shí)驗(yàn)

2.1 多晶硅制絨實(shí)驗(yàn)理論

多晶硅和酸的腐蝕理論屬于各向同性腐蝕，和晶體的晶向有著一定的聯(lián)系，酸刻蝕制絨能夠顯著提升VOC 值，借助酸刻蝕溶劑能夠去除掉表面損傷的部分，可以發(fā)揮一個(gè)良好的制絨面效果，常見(jiàn)的酸腐蝕溶液主要成分包括氟化氫和硝酸混合溶液，在反應(yīng)的過(guò)程中，硅表面產(chǎn)生氧化反應(yīng)生成二氧化硅，之后被氟化氫腐蝕，不過(guò)氟硅酸屬于一種絡(luò)合物，不溶于水，主要的表面就是一層透明薄膜。

3 藥液周期壽命對(duì)比

3.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

取原硅片按照晶向均分6 組，在生產(chǎn)線中按不同時(shí)期投入，維持溫度、傳輸帶速等條件不變，硅片放入RINA 制絨設(shè)備制絨，隨后將多晶硅片放入（三氯氧磷）溫度950℃高溫爐中90min，其間通入氧氣，通過(guò)擴(kuò)散工藝形成PN 結(jié)，發(fā)射極方塊電阻約95Ω／cm2；利用濕法刻蝕槽清洗硅片，以去除磷硅酸鹽玻璃，并用大量去離子水沖洗；利用PECVD 工藝進(jìn)行氮化硅薄膜沉積，在硅片表面形成減反層；最后利用銀鋁漿印刷背電極、鋁漿印刷背電場(chǎng)、銀漿印刷正面電極，并進(jìn)行烘干與燒結(jié)，使硅片表面與印刷電極之間形成歐姆接觸[3]。

3.2 結(jié)果分析

通過(guò)分析能夠看出，要是電池的產(chǎn)量小于120 萬(wàn)片，制絨藥液不會(huì)對(duì)電池造成較大的影響，其中藥液制絨量大于140 萬(wàn)片的時(shí)候，電池填充因子會(huì)顯著減少，整體的效率會(huì)受到較大的影響。由于多晶硅片在接受酸溶液制絨之后，會(huì)產(chǎn)生亞硝酸，多晶硅片反應(yīng)次數(shù)的增加，溶液硅酸濃度會(huì)顯著提升，溶液里面化合物比較容易產(chǎn)生難以控制的氧化反應(yīng)[4]。

其中腐蝕電池量在60-120 萬(wàn)片左右的時(shí)候，電池效率最高，大于這個(gè)數(shù)值，電池效率就會(huì)降低。由于藥液里面的反應(yīng)僅僅剩下雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不溶于酸，而且不溶于水，制絨效果很難滿足工業(yè)多晶硅片制絨的需求。因?yàn)樗岣g槽中藥液要是放置的時(shí)間較長(zhǎng)，酸液會(huì)揮發(fā)，酸性很難保持一開(kāi)始的狀態(tài)，如此整體的制絨效果較差，電池性能會(huì)受到較大的影響。因此車(chē)間制絨藥液需要經(jīng)過(guò)一定數(shù)量制絨之后，要再次進(jìn)行配置[5-6]。

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)進(jìn)步，我國(guó)太陽(yáng)能電池用多硅晶材料的生產(chǎn)技術(shù)變得越來(lái)越完善，相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提升，一部分多晶硅企業(yè)甚至具備了世界領(lǐng)先的水平。不過(guò)在這個(gè)時(shí)期雖然獲得了一定的成就，還是需要積極地進(jìn)行創(chuàng)新，增強(qiáng)對(duì)于制絨工作的重視，確?？梢源龠M(jìn)多晶硅電池的發(fā)展和進(jìn)步，確保能夠有效地應(yīng)對(duì)能源危機(jī)問(wèn)題。