晶体硅棒切割装置论文范文

光伏设备指光伏制造型企业用于生产原料、电池组件、零部件等产品中使用的，并在反复使用中基本保持原有实物形态和功能的机器设备。光伏设备主要包括硅棒/硅锭制造设备、硅片/晶圆制造设备、电池片制造设备、晶体硅电池组件制造设备、薄膜组件制造设备等5大类

硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN 结，把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路，当二极管的管芯(PN结)受到光照时，你就会看到微安表的表针发生偏转，显示出回路里有电流，这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。应用光敏传感器的基础是光电效应，即利用光子照射在器件上，使电路中产生电流或使电导特性发生变化的效应。目前半导体光敏传感器在数码摄像、光通信、航天器、太阳能电池等领域得到了广泛应用，在现代科技发展中起到了十分重要的作用。能源--硅光电池串联或并联组成电池组与镍镉电池配合、可作为人造卫星、宇宙飞船、航标灯、无人气象站等设备的电源；也可做电子手表、电子计算器、小型号汽车、游艇等的电源。光电检测器件--用作近红外探测器、光电读出、光电耦合、激光增加准直、电影还音等设备的光感受器。硅光电池优质推荐OTRON品牌。光电控制器件--用作光电开关等光电控制设备的转换器件。类别编辑晶体硅晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率，优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方式，光电转换效率有较大提高。单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW/a。目前主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最高效率在条件下为24%，空间用高质量的效率在AM0条件约为，地面用大量生产的在AM1条件下多在11?18%之间。以定向凝固法生长的铸造多晶硅锭代替单晶硅，可降低成本，但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝网印刷，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光电池的转换效率最高达。非晶硅a-Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积而成的。由于分解沉积温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜，易于大面积化 （×），成本较低，多采用p in结构。为提高效率和改善稳定性，有时还制成三层p in 等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层。其商品化产量连续增长，年产能力45MW/a，10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右，居薄膜电池首位。发展集成型a-Si光电池组 件，激光切割的使用有效面积达90%以上，小面积转换效率提高到，大面积大量生产的为8-10%，叠层结构的最高效率为21%。研发动向是改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度，改善各层之间界面状态，以求得高效率和高稳定性。多晶硅p-Si（多晶硅，包括微晶）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到，用CVD法制备的转换效率约为 。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法，或对a-Si：H材料膜进行后退火，达到低温固相晶化，可分别制出效率和的无退化电池。微晶硅薄膜生长与a-Si工艺相容，光电性能和稳定性很高，研究受到很大重视，但效率仅为。大面积低温p-Si膜与-Si组成叠层电池结构，是提高a-S光电池稳定性和转换效率的重要途径，可更充分利用太阳光谱，理论计算表明其效率可在28%以上，将使硅基薄膜光电池性能产生突破性进展。铜铟硒光电池CIS（铜铟硒）薄膜光电池已成为国际光伏界研究开发的热门课题，它具有转换效率高（已达到），性能稳定，制造成本低的特点。CIS光电池一般是在玻璃或其它廉价衬底上分别沉积多层膜而构成的，厚度可做到2?3μm，吸收层CIS膜对电池性能起着决定性作用。现已开发出反应共蒸法和硒化法（溅射、蒸发、电沉积等）两大类多种制备方法，其它外层通常采用真空蒸发或 溅射成膜。阻碍其发展的原因是工艺重复性差，高效电池成品率低，材料组分较复杂，缺乏控制薄膜生长的分析仪器。CIS光电池正受到产业界重视，一些知名公司意识到它在未来能源市场中的前景和所处地位，积极扩大开发规模，着手组建中试线及制造厂。碲化镉CdTe（碲化镉）也很适合制作薄膜光电池，其理论转换效率达30%，是非常理想的光伏材料。可采用升华法、电沉积、喷涂、丝网印刷等10种较简便的加工技术，在低衬底温度下制造出效率12%以上的CdTe光电池，小面积CdTe光电池的国际先进水平光电转换率为，一些公司正深入研究与产业化中试，优化薄膜制备工艺，提高组件稳定性，防范Cd对环境污染和操作者的健康危害。砷化镓GaAs（砷化镓）光电池大多采用液相外延法或MOCVD技术制备。用GaAs作衬底的光电池效率高 达（一般在左右），产品耐高温和辐射，但生产成本高，产量受限，目前主要作空间电源用。以硅片作衬底，用MOCVD技术异质外延方法制造GaAs电池是降低成本很有希望的方法。其它材料InP（磷化铟）光电池的抗辐射性能特别好，效率达17%到19%，多用于空间方面。采用SiGe单晶衬底，研制出在AM0条件下效率大于20%的GaAs/Si异质结外延光电池，最高效率。Si/ Ge/GaAs结构的异质外延光电池在不断开发中，控制各层厚度，适当变化结构，可使太阳光中各 种波长的光子能量都得到有效利用，GaAs基多层结构光电池效率已接近40%。

我国光伏设备企业已基本具备太阳能电池制造整线装备能力，部分产品如扩散炉、 等离子刻蚀机等开始少量出口，可提供10种太阳能电池大生产线设备中的8种，其中有6种(扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机、石英管清洗机、低温烘干炉)已在国内生产线占据主导地位，2种(管式PECVD、快速烧结炉)和进口设备并存但份额在逐步增大，3种(全自动丝网印刷机、自动分捡机、平板式PECVD)则完全依赖进口。 组件生产用的层压机、太阳模拟器等在行业获得广泛应用。 硅片加工设备中单晶炉以优良的性价比占据了国内市场的绝对统治地位并批量出口亚洲，多线切割机已取得突破，多晶硅铸锭炉推向市场指日可待。 高纯硅材料提纯设备中关键的24对棒还原炉在国家“863”计划的支持下也已研制成功。 国产太阳能光伏设备在国内用户中已建立起良好的信誉，得到业界的广泛认可，越来越多的客户从国产设备使用中受益。可以说，中国太阳能光伏产业在短短的数年间具备直面国际竞争能力，获得高速发展的利器在于技术与国际接轨的同时拥有无法比拟的低成本优势，而维持较低生产成本的原因除较低的劳动力和运营成本外，低价格(平均只有进口设备的1/3)的国产设备的大量应用使得企业投资成本大大降低是主要原因。否则光伏产业95%市场在欧美日的产业特征，很难想象国内企业能以比国外同类企业高得多的硅材料采购成本去国际市场竞争。 国产设备相继在大生产线应用 2002年我国一部分企业超常规发展通过和一流电池企业合作并引进先进的工艺技术，历经多次技术换代及升级，国产的太阳能电池关键设备相继在国内大生产线上得到应用，使我国基本具备太阳能电池制造设备整线供给能力。 高纯硅材料的严重短缺为物美价廉的国产单晶炉企业提供了极好的发展契机，近几年数十家新上的单晶拉制企业的大量订货，使得国内设备企业始终处于满负荷生产状态，并引来了日本、韩国和我国台湾的批量订单。如此多年未遇的火爆场面直接催生了2006年四家光伏设备生产企业订单过亿元，2007年的势头较之有过之而无不及的局面，这是我国电子专用设备行业多年未有的繁荣景象。 另外，尽管非晶硅太阳能电池尚没有形成规模生产，但增长速度已明显加快，相应的非晶硅电池设备也吸引了不少企业试图以同国外相仿的整线包设备和工艺的方式进入。 同国际先进水平相比，国产太阳能电池生产设备最关键的几种设备中，扩散炉、等离子刻蚀机、清洗/制绒机等达到或接近了国际先进水平，占据了国内绝大部分市场，性价比优势十分明显。管式PECVD、快速烧结炉与国际先进水平有差距，但不大，已开始在大生产线使用，市场份额逐步扩大，性价比优势明显。国内尚没有平板式PECVD，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，国内主要大生产线几乎全部采用了价格高昂的进口设备。 硅片加工设备中，部分合资企业的高档全自动单晶炉已接近国际先进水平，但因价格较高，在光伏产业的应用数量有限，获得大量应用的反而是价格低廉适用的、自动化程度较低的中低端单晶炉。借硅材料短缺的难得契机，得以形成批量生产，占据了国内绝大部分市场并批量出口。 组件生产设备中的层压机等，高端自动化产品与国际先进水平相差无几，有明显的技术特色，但占据市场大部分份额的也是中低端产品。 硅材料提纯设备的技术水平与国外产品差距较大，只有零星产品生产。 2010年将为设备提供36亿元市场 自2003年开始，截至2006年12月，我国在短短的四年时间内新上标准太阳能电池生产线(25MW/条)47条。按现时每条线设备3000万元的平均投资计算，设备市场高达14亿元。如果算上用于解决硅片短缺而用于购买材料制造设备如多晶硅铸锭炉、单晶炉、切割机、线锯等的投资，国内相关设备的市场总额则超过了25亿元。其中约1/3的市场被国产设备占领，几年来累计为国家节约外汇近3亿美元，为用户节约投资超过20亿元，已在太阳能光伏产业具备初步的话语权。2005年共销售相关设备约330台套，销售额近4亿元，2006年则达到了7亿元。 根据业内前十名的发展规划，至2010年，我国将再增加3000MW以上的生产能力。即使采用目前成熟的国产设备和进口设备混合搭配的国内主流配置方案，也至少为设备厂家提供了36亿元的市场。若以全进口设备计算，则需设备投资84亿元。 摘自

知识内容自从工业革命以来，人类对能源的需求日渐庞大。有数据表明，煤、石油和天然气的开采压力不断增加，将致使这些能源在未来数百年内消耗殆尽。因此，寻找新式能源成为了人类的共同课题。太阳能光伏技术是指一种可直接将太阳的光能转换为电能并加以充分利用的前瞻性技术，其广阔的应用前景让世人为之神往而不断地努力进行开发、创新与应用。本期将为大家介绍太阳能发电原理、太阳能电池、太阳能电池组件、光伏控制器、光伏逆变器等内容。太阳能发电原理太阳能电池是一对光有回应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。太阳能电池的应用上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。太阳能光伏玻璃幕墙元件得应用越来越多，随着上海和北京的几个项目进入实质性运转，这种方式将会代替普通玻璃幕墙，它具有反射光强度小、保温性能好等特点！太阳能电池组件太阳能电池组件（光伏组件）是由一定数量的太阳能电池片通过导线串、并联连接并加以封装而成。一个组件中，太阳电池的标准数量是36片（10cmx10cm），这意味着一个太阳电池组件大约能产生17V的电压，正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。目前的光伏元件输出功率大到数百瓦不等。太阳能电池片封装成组件后能够提供足够的机械强度、抗振和抗冲击能力；具有良好的密封性，能够防腐、防风、防雹、防潮；具有良好的电绝缘性；能够抗紫外线辐射等。其潜在的品质问题可能发生在边沿的密封以及组件背面的接线盒。根据光伏工程安装的需要，当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件通过串联、并联组装成“太阳电池方阵”也叫“光伏阵列”，以获得所需要的电压和电流，其功率可以根据实际需求组合确定。太阳能光伏控制器光伏充电控制器基本上可分为五种类型：并联型光伏控制器、串联型光伏控制器、脉宽调制型光伏控制器、智慧型光伏控制器和最大功率跟踪型光伏控制器。1、并联型光伏控制器。当蓄电池充满时，利用电子部件把光伏阵列的输出分流到内部并联电阻器或功率模组上去，然后以热的形式消耗掉。并联型光伏控制器一般用于小型、低功率系统，例如电压在12V、20A以内和系统。这类控制器很可靠，没有继电器之类的机械部件。2、串联型光伏控制器。利用机械继电器控制充电过程，并在夜间切断光伏阵列。它一般用于较高功率系统，继电器的容量决定充电控制器的功率等级。比较容易制造连续通电电流在45A以上的串联型光伏控制器。3、脉宽调制型光伏控制器。它以PWM脉冲方式开关光伏阵列的输入。当蓄电池趋向充满时，脉冲的频率和时间缩短。按照美国桑地亚国家实验室的研究，这种充电过程形成较完整的充电状态，它能增加光伏系统中蓄电池的总循环寿命。4、智慧型光伏控制器。基于MCU（如intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列）对光伏电源系统的运行参数进行高速即时采集，并按照一定的控制规律由软件程式对单路或多路光伏阵列进行切离和接通控制。对中、大型光伏电源系统，还可通过MCU的RS232接口配合MODEM调制解调器进行距离控制。5、最大功率跟踪型控制器。将太阳能电池电压V和电流I检测后相乘得到功率P，然后判断太阳能电池此时的输出功率是否达到最大，若不在最大功率点运行，刚调整脉宽，调制输出占空比D，改变充电电流，再次进行即时采样，并作出是否改变占空比的判断，通过这样的寻优过程可保证太阳能电池始终运行在最大功率点，以充分利用太阳能电池方阵的输出能量。同时采用PWN调制方式，使充电电流成为脉冲电流，以减少蓄电池的极化，提高充电效率。光伏逆变器作为一个独立的光伏系统，其直流发电电压比较低，因此功率调节装置，也就是逆变器，是绝对不可或缺的。在并网系统中主要使用两种类型的逆变器来实现交流发电。①线路整流可以用电网中的信号作为同步的基准。②自整流通过逆变器内部电路结构确定信号波形，然后输入电网。也可以根据产品的应用对其分类。①中央逆变器用来对额定功率在20～400kWp范围内的大型光伏系统的输出进行整流。现阶段的主流产品具有自整流设计，通过双极性电晶体和场效应电晶体来实现。②串联逆变器只允许接收通过独立串行输送的信号，所以额定功率在1～3kWp。③复式串联逆变器配备各种独立的直流-直流逆变器，这些逆变器把信号回馈给一个中央逆变装置。这样的设计可以适用于各种不同的元件连接结构，从而可以使每条串联线路上的太阳能电池都输出最大功率。④交流元件逆变器配套安装于每个光伏元件上，进而将所有元件的输出转化成交流。在第一期中，我们为大家概括介绍了太阳能发电原理、太阳能电池、太阳能电池组件、光伏控制器、光伏逆变器等内容。接下来将开始深入地讲解。本期我们将着重说明太阳能电池的制造工艺详细流程、单晶硅和多晶硅的区别、单晶硅和多晶硅电池片的区别以及逆变器的概念，将知识串连起来以便读者学习和了解。晶体硅太阳能电池的制造工艺流程晶体硅太阳能电池的制造工艺流程说明如下：（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。（3）制备绒面：用堿溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，制成PN＋结，结深一般为－。（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。（6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上复盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。（10）测试分档：按规定参数规范，测试分类。由此可见，太阳能电池芯片的制造采用的工艺方法与半导体器件基本相同，生产的工艺设备也基本相同，但工艺加工精度远低于积体电路芯片的制造要求，这为太阳能电池的规模生产提供了有利条件。单晶硅和多晶硅的区别单晶硅和多晶硅的区别是，当熔融的单质硅凝固时，硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的芯片，则形成单晶硅。如果这些晶核长成晶面取向不同的芯片，则形成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如在力学性质、电学性质等方面，多晶硅均不如单晶硅。多晶硅可作为拉制单晶硅的原料。单晶硅可算得上是世界上最纯净的物质了，一般的半导体器件要求硅的纯度六个9以上。大型积体电路的要求更高，硅的纯度必须达到九个9。目前，人们已经能制造出纯度为十二个9的单晶硅。单晶硅是电子电脑、自动控制系统等现代科学技术中不可缺少的基本材料。高纯度硅在石英中提取，以单晶硅为例，提炼要经过以下过程：石英砂一冶金级硅一提纯和精炼一沉积多晶硅锭一单晶硅一硅片切割。冶金级硅的提炼并不难。它的制备主要是在电弧炉中用碳还原石英砂而成。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%，但半导体工业用硅还必须进行高度提纯（电子级多晶硅纯度要求11个9，太阳能电池级只要求6个9）。而在提纯过程中，有一项“三氯氢硅还原法（西门子法）”的关键技术我国还没有掌握，由于没有这项技术，我国在提炼过程中70%以上的多晶硅都通过氯气排放了，不仅提炼成本高，而且环境污染非常严重。我国每年都从石英石中提取大量的工业硅，以1美元／公斤的价格出口到德国、美国和日本等国，而这些国家把工业硅加工成高纯度的晶体硅材料，以46-80美元／公斤的价格卖给我国的太阳能企业。得到高纯度的多晶硅后，还要在单晶炉中熔炼成单晶硅，以后切片后供积体电路制造等用。单晶硅与多晶硅电池片的区别由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，使它们从外观到电性能都有一些区别。从外观上看：单晶硅电池片四个角呈圆弧状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。对于使用者来说，单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大区别的。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好。虽然单晶硅电池的平均转换效率比多晶硅电池的平均转换效率高l％左右，但是由于单晶硅太阳能电池只能做成准正方形（其4个角是圆弧），当组成太阳能电池元件时就有一部分面积填不满，而多晶硅太阳能电池是正方形，不存在这个问题，因此对于太阳能电池元件的效率来讲几乎是一样的。另外，由于两种太阳能电池材料的制造工艺不一样，多晶硅太阳能电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅太阳能电池少30%左右，所以多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的份额越来越大，制造成本也将大大小于单晶硅电池，所以使用多晶硅太阳能电池将更节能、更环保。逆变器的概念逆变是针对整流而言的，整流器把交流电能变换成直流电能的过程称为整流。那么把直流电能变换成交流电能的过程就称为逆变了，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变器。在太阳能光伏发电系统中为什么一定要采用光伏逆变器呢？目前我国发电系统主要是直流系统，即将太阳能电池发出的电给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电，如我国西北地方使用较多的太阳照明系统以及远离电网的微波站供电系统均为直流系统。此类系统结构简单，成本低廉，但由于负载直流电压的不同（如12v、24v、48V等），很难实现系统的标准化和相容性。特别是家用电器，如日光灯、电视机、电冰箱、电风扇和大多数动力机械都是利用交流电工作的，即大多数为交流负载，所以利用直流电力供电的光伏电源，很难作为商品进入市场。太阳能光伏系统设置逆变器的目的就是将直流电转换为交流电，便于满足大多数使用者负载的需要。此外，如果电力线受到破坏或被迫关闭，逆变器就要停止向用电设备或电网供电。如果电力线电压偏低或欠压，或出现较大的扰动时，要采用一种用于“非孤岛”逆变器的传感器来传感这种情况。当出现这种情况时，逆变器将自动地关闭向电网供电，或把电力传输到其他地方，从而防止它成为电力发电的“孤岛”。所谓孤岛效应，即电网出现故障后，并联在电网上的光伏并网发电系统依旧可以工作，处于独立运行状态。上一篇：单反相机品牌：尼康D3300详细测评单反相机品牌：尼康D3300详细测评下一篇：单反相机品牌：尼康D3300详细测评热门文章民族品牌新红旗与祖国共同成长,担起技术强国重任,担起技术强国重任2019-11-30民族品牌新红旗与祖国共同成长,担起技术强国重任,担起技术强国重任2019-11-30全国服务热线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