太阳能硅片切割技术简介.ppt

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1、太阳能电池硅片生产技术简介HCT多线切割技术,报告人：曾绍春单位：赛维LDK技术研究院日期：,个人简介,姓名：曾绍春单位：江西赛维LDK技术研究院职务：工艺研发部长，技术管理办公室主任,工作经历：2008年至今，赛维LDK公司技术研究院，在工艺研发部从事硅片工艺研发工作，09年9月起在技术管理办公室从事项目管理工作。2.2005年2007年，美国Newell Rubbermaid，开发部项目经理，从事太阳能应用产品的研究开发。3.2003年2005年，澳大利亚H&H Asia Ltd 深圳公司，电器部门项目主管。4.1999年2002年，日本精工爱普生（深圳）有限公司，TP技术部工程师，从事新

2、产品（Epson打印机）开发工作。5.1995年 1999年 北京信息科技大学，机电一体化本科。,目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术研发点,八、光伏应用的前景,一.太阳能及其应用,1.太阳是生命的源泉,广义太阳能：生命的产生离不开太阳，衣食住行离不开太阳，人类的能源来源，从根本上说也来源于太阳。狭义太阳能：光伏、光热、光化学,2.太阳为地球提供源源不断的能量,数据：22亿分之一173,000TW（1.7 1014 KW）500万吨煤。平均太阳辐射强度为136

3、9w/优点：一次能源，可再生能源，资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染 缺点：太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变,一.太阳能及其应用,3.太阳光谱分布,光谱,一.太阳能及其应用,4.太阳能的应用,太阳能热能利用光热,太阳能发电照明,太阳能发电站光电,太阳能发电汽车,一.太阳能及其应用,目录,一、太阳能及其应用简介,二、认识晶体硅太阳能电池,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,三、切割技术简介,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术研发点,八、光伏应用的前景,二、认识晶体硅太阳能电池,1、认识硅,硅是一种化学元素，它的化学符号是Si。原子序数14

4、，相对原子质量28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。,2、认识硅元素性质,二、认识晶体硅太阳能电池,3、认识硅晶体,晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，密度克立方厘米，熔点1410，沸点2355，晶体硅属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和

5、盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于制造合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。,二、认识晶体硅太阳能电池,4、认识晶体硅片,多晶硅片,单晶硅片,二、认识晶体硅太阳能电池,5.认识晶体硅太阳电池,二、认识晶体硅太阳能电池,薄膜电池组件,晶体硅电池组件,如何区分单晶，多晶硅片？,铸锭,切片,开方,电池片,组件,太阳电池发电站,6.认识晶体硅太阳电池制作流程,二.认识晶体硅太阳电池,目录,一、太阳能及其应用简介,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术

6、研发点,八、光伏应用的前景,1.电火花切割技术 2.激光切割技术3.高压水射流切割技术4.内圆切割技术5.单线切割技术6.多线切割技术（主流硅片切割技术）7.金刚石线切割技术(潜在研发技术)8.无损切割技术(潜在研发技术),三.切割技术简介,1.电火花切割技术 Wire cut Electrical Discharge Machining简称WEDM自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道，8000到12000度的高温，熔化，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。,三.切割技术简介,2.激光切割（Laser Cutt

7、ing）该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为5002500瓦。低功率，高密度，局部加热。热变形小、加工精度高。,三.切割技术简介,3.高压水射流切割技术一、工作原理 超高压水射流切割机是将普通的水通过一个超高压加压器，将水加压至3000bar，然后通过通道直径为0.3mm的水喷嘴产生一道约3倍音速的水射流，在计算机的控制下可方便的切割任意图形的软材料，如纸类、海绵、纤维等，若加入砂料增加其切割力，则几乎可以切割任意材料.二、特点：无切割方向的限制，侧向力极小，不会产生热变形，切割速度快，效率高，加工成本低。三、优点：在切割过程中

8、还可以减少飞尘，改善工作环境,三.切割技术简介,4.内圆切割技术5.单线切割技术6.多线切割技术（主流硅片切割技术）7.金刚石线切割技术(潜在研发技术)8.无损切割技术(潜在研发技术),三.切割技术简介,三.切割技术简介,8.无损切割技术(潜在研发技术),目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,六、LDK硅片生产技术介绍,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术研发点,八、光伏应用的前景,1.多线切割工作原理,四、太阳能硅片多线切割技术,切割原理示意图,切割要素：高速运动的钢线切削液(含SiC)持续下压的工件(硅块),2.多线切割

9、设备,四、太阳能硅片多线切割技术,HCT,MB,NTC,3.HCT-B5多线切割机,主要架构：1.主框架2.绕线室3.切割室4.浆料供应系统5.冷却系统6.触摸屏 7.电气控制系统（含操作系统）,6,2,5,1,4,3,7,四、太阳能硅片多线切割技术,HCTMBNTC安永,四、太阳能硅片多线切割技术,4.多种设备之间的比较,将PEG和SiC粉末按照一定的比例混合搅拌成砂浆，在线切工艺中起研磨和冷却的作用。,设备：砂浆搅拌缸,设备：气动隔膜泵,四、太阳能硅片多线切割技术,5.多线切割技术之物料PEGSiC,主料：PEG,主料：SiC,主要物料,粘度,关键参数：混合比例,关键参数：搅拌时间,密度,

10、含水量,电导率,控制参数,四、太阳能硅片多线切割技术,6.多线切割技术之物料Wire,镀铜钢线（D：100140um）,破断力 48N,长度：380Km/Roll,720Km/Roll,切割室清理,换线,检查走线系统,布线,换砂浆,调参数,上硅块,热机,检查各项参数,检查线网,调零点,切起,故障处理,切割完成,出片,准备下一刀,四、太阳能硅片多线切割技术,7.多线切割技术之操作流程,切片图片,四、太阳能硅片多线切割技术,7.多线切割技术之操作流程,关键参数确认,工艺曲线,线速,台速,水压,气压,砂浆流量,张力,切割深度,线弓时间,砂浆温度,四、太阳能硅片多线切割技术,8.多线切割技术之工艺参数

11、,超薄,超厚,崩边,缺角,TTV,翘曲,线痕,裂片,台阶,四、太阳能硅片多线切割技术,9.多线切割技术之不良项目,目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,五、潜在硅片切割技术,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,1.金刚石线切割技术(潜在研发技术)2.无损切割技术(潜在研发技术),五、潜在硅片切割技术,目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,五、潜在硅片切割技术,六.LDK硅片生产技术介绍,硅片生产流程示意图,以多晶硅片为例,开方,去头尾,磨平面,倒角,粘结,切片,脱胶,清洗,分

12、检,包装入库,砂浆,各工位质量控制,砂浆,1.开方,设备：HCT开方机,主料：硅锭,辅料：钢线,辅料：填缝剂,辅料：砂浆,关键参数：线速,关键参数：台速,关键参数：砂浆流量,关键参数：砂浆温度,六.LDK硅片生产技术介绍,辅料：晶托,辅料：玻璃,辅料：胶水,辅料：PVC条,六.LDK硅片生产技术介绍,2.粘胶,硅块与玻璃清洗,准备晶托,准备玻璃,拌胶,粘玻璃,准备硅块,粘硅块,粘PVC条,操作流程,是否粘正,关键参数：混合比例,关键参数：拌胶时间,无溢胶残留,关键参数：操作时间,关键参数：固化时间,是否粘牢,粘结方向,控制参数,将PEG和SiC粉末按照一定的比例混合搅拌成砂浆，在线切工艺中起研

13、磨和冷却的作用。,设备：砂浆搅拌缸,设备：气动隔膜泵,六.LDK硅片生产技术介绍,3.浆料,主料：PEG,主料：SiC,主要物料,六.LDK硅片生产技术介绍,粘度,关键参数：混合比例,关键参数：搅拌时间,密度,含水量,电导率,控制参数,将粘在晶托上的硅块切成所需规格的硅片。,六.LDK硅片生产技术介绍,4.切片,设备：脱胶篮,设备：脱胶蓝,设备：冲洗槽,设备：脱胶槽,设备：插片槽,设备：插片篮,设备：自动预清洗机,设备：脱胶槽,设备：自动插片机,设备：插片篮,将切割好的硅片从玻璃上脱下来,手动脱胶,自动脱胶,5.脱胶,六.LDK硅片生产技术介绍,实例,六.LDK硅片生产技术介绍,6.硅片清洗,

14、将插片好的硅片在机器里清洗干净。,六.LDK硅片生产技术介绍,设备：硅片自动清洗机,六.LDK硅片生产技术介绍,主料：装蓝后的硅片,辅料：清洗剂,六.LDK硅片生产技术介绍,关键参数：清洗剂配比,关键参数：清洗时间,关键参数：清洗温度,关键参数：溢流大小,关键参数：超声波强度,关键参数：鼓泡强度,关键参数：干燥温度及时间,控制参数,六.LDK硅片生产技术介绍,白斑,黑斑,颜色不均,金属污染,微蓝,手指印,主要清洗不良项目,六.LDK硅片生产技术介绍,7.分检,将清洗好的硅片按照客户和公司的标准进行分检。,六.LDK硅片生产技术介绍,检测仪器,六.LDK硅片生产技术介绍,8.包装,将通过FQC抽

15、检的硅片按照客户的要求进行包装，入库。,设备：包装机,关键参数：包装的温度，速度,关键参数：包装区的湿度,关键参数：仓库的温湿度,数量,标签,六.LDK硅片生产技术介绍,目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术研发点,七.硅片生产工艺技术研发点,工艺研发技术点,开方,去头尾,磨平面,倒角,粘结,切片,脱胶,清洗,分检,包装入库,砂浆,？,？,？,？,？,？,？,薄片？,1、砂浆技术研发点,如何在保证质量的情况下减少砂浆使用成本,研究砂浆回收技术，采用混砂混液配比工

16、艺,如何使回收的PEG使用如新,除杂质，加添加剂（如离子交换树脂）,如何使砂浆更利用后工序的硅片清洗,研究水基悬浮液,七.硅片生产工艺技术研发点,2、砂浆研发技术点,如何减少砂浆搅拌时间，扩大砂浆生产能力,改造砂浆搅拌缸,如何让砂浆配置成为清洁生产,研发自动上料配置系统,七.硅片生产工艺技术研发点,3、薄片研发技术点,500m 300m 240m 2000m 180m 170m 160m 70m,薄到一定程度，硅片柔性增加，提高成品率,单位功率使用的硅料更少,每公斤硅料能生产更多的硅片,为什么要研究薄硅片,七.硅片生产工艺技术研发点,4、薄片研发技术点,单位功率使用的硅原料更少,多晶156x1

17、56，240片厚：13.61克,多晶156x156，160片厚：9.07克,节省33.36%,但是160片厚的成品率更低,如何提高薄片的成品率,七.硅片生产工艺技术研发点,5、薄片研发技术点,片厚=槽距-线径-（3-4）D,每公斤硅料能生产更多的硅片,200=355-120-3.5*10；500mm切200片厚：500000/355=1408片,160=305-110-3.5*10；500mm切160片厚：500000/305=1639片,同样长度的硅块，160片厚比200片厚多出231片；多14.1%,七.硅片生产工艺技术研发点,6、薄片研发技术点,薄片技术的难点,这是一项系统工程,更细的钢

18、线,要求更好的铸锭质量，拉晶质量,槽距更小的导轮,更细的砂,更平稳的线网,更好的胶水,减少后工序的碎片与破片,客户生产工艺的升级,七.硅片生产工艺技术研发点,目录,一、太阳能及其应用简介,四、太阳能硅片多线切割技术,六、LDK硅片生产技术介绍,二、认识晶体硅太阳能电池,三、切割技术简介,五、潜在硅片切割技术,七、硅片生产工艺技术研发点,八、光伏应用的前景,八.光伏应用的前景,1、我国各种能源储采比与世界比较,2、2004年欧洲JRC预测本世纪内常规能源及新能源发展趋势,八.光伏应用的前景,3、2008年PV市场需求,八.光伏应用的前景,4、发电成本发展趋势,八.光伏应用的前景,5、国家新能源政策,光伏发电标杆上网电价：每千瓦时1.15元人民币,2020年实现装机容量：从18亿瓦调整到200亿瓦以上,2009年12月26日，全国人大通过了关于修改可再生 能源法的决定。修改后的可再生能源法规定，国家 实行可再生能源发电全额保障性收购制度，并将设立 可再生能源发展基金。,中国在未来几年内必将成为世界最大的光伏市场。,八.光伏应用的前景,谢谢！,让太阳为地球充电,发展清洁能源！,保护地球环境！,结束,