任务二：晶硅电池产业链工艺流程.pptx

光伏电池制备工艺光伏电池制备的准备任务二·晶硅电池产业链工艺流程 目 录 一.相关概念 二.产业链结构 三.主要工艺流程 1.原生多晶硅 2.单晶硅拉制工艺 3.多晶铸锭工艺 4.准单晶工艺 5.电池片生产工艺 四.总结太阳能电池 定义:光伏组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，几乎全部由半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗(电池板使用寿命20年以上)。简单的光伏电池可以为手表及计算器提供能源，较复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，并入电网供电。单晶硅电池种类晶硅电池多晶硅电池太阳能电池非晶硅薄膜电池硫化镉多元化合物薄膜电池砷化镓铜铟硒薄膜电池多晶硅:是单质硅的一种形态.熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形成多晶硅.单晶硅：熔融的单质硅在过冷的条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就形成单晶硅.二.产业链结构二.产业链结构直拉或区熔（CZ or FZ）太阳能级多晶硅SoG:6~7N单晶硅棒铸锭炉Si+HCl→SiHCl3+H2SiHCl3+H2→Si+HCl准单晶硅锭切片机铸锭炉化学法：改良西门子单晶硅片切片机多晶铸锭冶炼SiO2+C →Si+CO2 ↑工业硅MS-Si1~2N硅矿石silica切片机单晶硅太阳能电池多晶硅片多晶硅太阳能电池太阳能光伏发电系统三.主要流程介绍1.原生多晶硅三.主要流程介绍⑴ 三大主要生产方法改良西门子法多晶硅硅烷法冶金法注:前两种方法为化学方法,后一种为物理方法,国内改良西门子法占比95%以上三.主要流程介绍⑵ 改良西门子法①.主要反应原理：Si+HCl → SiHCl3+H2+SiCl4+SiH2Cl2（三氯氢硅合成炉）SiHCl3+H2 → Si+HCl（还原炉）SiCl4+H2 →SiHCl3+HCl(氢化炉) 四氯化硅还原生产三氯氢硅一直是全球多晶硅生产企业广泛关注的焦点问题，此方法不但处理了副产物四氯化硅，同时还重新得到了生产多晶硅的原料三氯氢硅，氯化氢也可以自身利用，能显著地降低生产成本，各个生产企业都花费了大量的人力物力进行研究。三.主要流程介绍②改良西门工艺流程氯化氢氯化分离冷凝粗馏冷凝硅粉氢气、三氯氢硅氯化氢还原尾气四氯化硅还原冷凝精馏多晶硅氢还原氢净化四氯化硅三氯氢硅水电解三.主要流程介绍③氢化方法：热氢化与冷氢化热氢化技术利用以下反应:2SiCl4+H2﹦2SiHCl3+2HCl反应温度为1200～1250℃,压力范围1.5～2.5个大气压力,三氯氢硅的单程收率大约为17%～20%左右. 工艺优点：压力比较缓和,对设备要求低,安全性好,且氢气和四氯化硅比值较小,因此还原炉内四氯化硅浓度较高,保证了还原反应的速率以及充分性,且降低了后期分离的难度. 工艺缺点：反应温度高，电耗高，TCS单耗2.2 ～ 3KWh/kg，加热片为易耗材料，运行费用较高，有碳污染的可能。三.主要流程介绍热氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图三.主要流程介绍冷氢化技术利用以下反应:SiCl4+2H2+3Si → 4SiHCl3反应温度为450℃,压力范围1.5～1.8MPa,转化率大约为20%～25%左右.需要催化剂NiO工艺优点：反应温度低，电耗低， TCS单耗≤ 1KWh/kg工艺缺点：气固反应，操作压力较高，对设备密封性要求高，操作系统较复杂，提纯工作量大。冷氢化改良西门子法多晶硅生产工艺流程简图TCS:三氯化硅STC：四氯化硅DCS：二氯二氢硅三.主要流程介绍（3）硅烷法最终用硅烷热解制得多晶硅的方法其中制备硅烷的方法：硅镁合金工艺 、氯硅烷歧化工艺、金属氢化物工艺三.主要流程介绍（4）冶金法太阳能级硅工业硅酸洗氧化精炼真空处理凝固精炼↓↓↓↓添加Ca去除Ti、Fe除B、C去除P、O、Ca、Al三.主要流程介绍小 结： 1.光伏产业带动多晶硅产业的迅速发展，生产1MW太阳能电池约需要10吨多晶硅，晶体硅材料是主要的光伏材料，其市场占有率在80%以上，而且在今后相当长一段时期，也依然是太阳能的主流材料。 2.西门子法是目前多晶硅生产的主流技术，约90%的多晶硅由此技术生产，短期内这种局面不会改变. 3.多晶硅生产气体使用情况 氮气的消耗量是跟你的工艺设计、用途有关，一般年产一千吨的多晶硅，经验统计，消耗每小时在500～700方，主要是用在尾气、置换气、压料气、擦洗气氩气的消耗主要是硅芯方面三.主要流程介绍2.单晶硅拉制工艺三.主要流程介绍（1） 拉制方法及拉制过程：直拉单晶（CZ）和区熔（FZ）直拉单晶拉制过程图装炉化料引晶放肩等径装炉化料引