任务二：晶硅电池产业链工艺流程讲述.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 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。 太阳能电池 太阳能电池 晶硅电池 多元化合物薄膜电池 单晶硅电池 多晶硅电池 种类 非晶硅薄膜电池 硫化镉 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. 2017/3/24 7 二.产业链结构 硅矿石 silica 太阳能级多晶硅 SoG:6~7N 工业硅 MS-Si 1~2N 单晶硅棒 多晶铸锭 化学法：改良西门子 冶炼 SiO2+C →Si+CO2 ↑ Si+HCl→SiHCl3+H2 SiHCl3+H2→Si+HCl 铸锭炉 直拉或区熔（CZ or FZ） 准单晶硅锭 单晶硅片 单晶硅太阳能电池 多晶硅片 铸锭炉 切片机 切片机 多晶硅太阳能电池 太阳能光伏发电系统 切片机 二.产业链结构 1.原生多晶硅 三.主要流程介绍 2017/3/24 10 三.主要流程介绍 ⑴ 三大主要生产方法 多晶硅 改良西门子法 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 2017/3/24 11 ⑵ 改良西门子法 三.主要流程介绍 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。 2017/3/24 12 氯化氢 硅粉 氯化 分离 冷凝 粗馏 精馏 冷凝 还原尾气 还原 氢净化 多晶硅 水电解 四氯化硅 冷凝 四氯化硅 氢气、三氯氢硅 氯化氢 三氯氢硅 氢还原 ②改良西门工艺流程 三.主要流程介绍 2017/3/24 13 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 2017/3/24 14 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 2017/3/24 15 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。 三.主要流程介绍 2017/3/24 16 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 2017/3/24 18 （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 2017/3/24 19 （4）冶金法 工业硅 酸洗 氧化精炼 真空处理 凝固精炼 太阳能级硅 添加Ca 去除Ti、Fe 除B、C 去除P、O、Ca、Al ↓ ↓ ↓ ↓ 三.主要流程介绍 2017/3/24 20 1.