太阳能光伏设备(综合整理)Word下载.doc

1、但是，全自动丝网印刷机、自动分拣机、平板式 PECVD 仍然依赖进口。目前 国内太阳电池注流建线方案为国产和进口设备混搭， 基本以国产为主。 设备投资方面， 一条 25MW 的标准生产线需 34006000 万元。我国太阳能电池制造设备目前的技术水平如下：首先，在湿法腐蚀、清洗设备、扩散方面，主要是自动制绒设备、自 动清洗设备、全封闭扩散炉、刻蚀机、去 PSG 设备等国内已经能够制造，已经达到世界先进水平，且性价比优势十分明显； 第二，国产 PECVD（管式）的工艺结果已接近世界先进水平，这是这种设备的优势。但它的自动化程度（自动装卸片 ）不如进 口设备（进口设备如德国 Centrotherm

2、 公司产品，售价是国产设备的三倍左右），平板型 PECVD 目前国内已有企业生产，有待 进一步验证； 第三，国产丝网印刷机（只有手动），与进口自动化产品的差距也是在自动装卸片（机械手）和自动检测手段上， 全自动丝网印刷机已有企业生产，工艺有待进一步验证；第四，高温烧结炉技术提高，开始批量在大线上使用；第五，自动 检测分拣设备目前国内已达到国际中等水平。 然而，尽管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，越来越多的客户从价格适中、 性能良好、技术不断进步的国产设备中受益。但我们也应该看到，国内半导体设备厂商在整体技术水平尤其是尖端技术水平 上和国外厂商尚有差距。业内

3、专家指出，国产太阳能光伏设备的竞争力不完全在于设备的性能指标，而在于设备的性能价格 比。成本是太阳能光伏产业的终极目标，业内有句话，光伏设备没有最好的，只有最合适的。据了解，建设一条太阳能电池 生产线， 70%以上的投资是用来购买设备， 而国产设备的价格平均只有国外产品的 1/31/2， 采用国产设备辅以少量进口设备， 可以将建线成本降低一半以上。 本文将从晶体硅太阳电池生产工艺流程（图一）中所涉及到的影响太阳能电池光电转换效率的清洗制绒设备、扩散设备、 刻蚀设备、去磷硅玻璃设备（去 PSG）、镀减反射膜（PECVD）设备、印刷电极设备、烘干烧结设备、测试分选设备等典型企业 进行阐述。 图一

4、晶体硅太阳电池生产工艺流程 清洗/制绒设备：单晶硅电池槽式基本国产，多晶硅电池连续式进口居多 当前环境下，国内清洗设备企业正直面生存和发展的问题。调查中发现，面对这场全球性的危机，电池清洗设备企业在 担忧的同时，应对未来发展持谨慎乐观态度。担忧的是这场风险对那些发展不好、实力不强的企业影响很大，乐观的是清洗 机行业仍然是全球和我国持续发展的新材料产业。过去几年来，清洗机国内产量快速增长和外贸出口量不断加大，产业不断 扩张，这造成了当前大量清洗机开始“倒向”国内市场。国内清洗机行业因国内外市场的需求萎缩，企业出现限产和停产的 状况。但是，与此相反的是，深圳捷佳创精密设备自 2003 年进入光伏设

5、备领域以来，为尚德电力、南京中电、林洋新能源、 晶澳太阳能、天威英利、浚鑫科技、天合光能、阿特斯、上海交大泰阳、云南天达、中轻太阳能等多家太阳能电池生产企业 制造了近 3000MW 的太阳能电池酸洗制绒设备。 在调查中了解到，在太阳能电池企业，目前在清洗制绒方式上采用的设备方式一般有三种：一种是效率不高但很实用的 手动操作清洗设备；第二种是分体式全自动清洗，即清洗、制绒工序各用相关设备；第三种是目前较流行的一体式清洗机， 从研磨片到电池片一步到位。以上三种方式各有利弊：手动操作尽管慢，但对于产量不大，人力成本低的厂家来说是很好的 选择；分体式清洗机对硅片参数要求不高，效率也比较高，较容易找出电

6、池片出问题的所在；一体式清洗机效率高，自动化 程度高，但对硅片尺寸要求严格，维护起来也不太方便。 制绒工艺比较复杂，不同公司有各自独特的制绒方法。基本的工艺流程为：上料HF+HNO3 腐蚀QDR+氮气鼓泡+喷淋 KOH 腐蚀QDR+氮气鼓泡+喷淋HCl 腐蚀QDR+氮气鼓泡+喷淋下料离心机甩干（离线）。 使用到的化学添加剂有两种， 一 种是 IPA（异丙醇），另一种是工业酒精。目前国内的清洗制绒设备以达到了国际先进水平，体现在以下方面：全程 PLC 控制， 触摸屏操作；采用新型匀液及风道设计技术，降低清洗成本，减少污物的排放；新的密封隔离技术的使用，杜绝了生产过程 中的微漏，保护整体电气系统的

7、安全；槽体配置可实现腐蚀后残留在片子上的化学液及污染颗粒的冲洗祛除功能；大多采用 机械手方式移动，工艺时间可以自行调节；酸碱槽具有自动补液装置，可实现无间断生产；整个清洗、制绒过程中使用环保 的清洗制绒液，降低了后续处理成本；最重要的是融合热氮烘干功能，取代甩干机，大大降低了碎片率。以上技术在调查中， 基本以槽式机为主，在湿法制绒（连续式）及等离子（干法）制绒机方面国内正在研发，试验工艺已取得一定进展。 国内清洗制绒设备生产企业有以下三种状态：一是从国有企业转型的老牌电子或半导体设备制造企业，代表企业有：中 电四十八所（能提供完整的电池生产线）、西北电子装备技术研究所（中电二所）、中电四十五所

8、、保定天威新能源等；二 是新近崛起的典型电子或半导体企业，代表企业有：北京七星华创、深圳捷佳创、北京华林嘉业、北京中联科利、苏州华林 科纳、青岛赛瑞达等；三是水处理或超声波设备公司转型，代表企业有：深圳市恒通源、深圳市和科达、张家港声达超声设 备、深圳市超纯水、深圳市纯水一号、张家港德科超声、上海睿鹏清洗设备等。 请关注中国晶体硅电池制造设备现状后续报道，本文将分别对刻蚀、去磷硅玻璃 （去 PSG）、镀减反射膜（PECVD）、 印刷电极、 烘干烧结、 测试分选等电池制造设备方面进行报道， 敬请关注。 非常欢迎相关企业与笔者联系， 电话 0471-3380137， QQ：24089306. 中国

9、晶体硅电池制造设备现状（ 中国晶体硅电池制造设备现状（二）55:44） 扩散炉：经历了开管闭管全封闭扩散三个阶段，绝大部分电池企业采用国产装备 上个世纪 60 年代由于国产光伏电池装备技术落后，无法满足电池工艺生产，一些电池厂家先后从国外引进了链式扩散 设备。1965 年以前，这是我国扩散炉出现阶段，扩散炉随着半导体工艺的产生而出现，这一阶段的国产扩散炉水平与国外水 平差距不大。进入 80 年代我国电子工业专用装备取得长足进展，电池生产用扩散设备回到管式扩散。2001 年，中国电子科 技集团 48 所与无锡尚德公司的携手合作拉开了我国太阳电池生产用扩散设备技术与配套工艺飞速发展的序幕。 短短的

10、几年时 间里，我国光伏专用扩散设备经历了从处理 125mm125mm、156mm156mm 方硅片向 210mm210mm 方硅片跃进；扩散的质量 从原来的单片和整管扩散均匀性在 7以内的水平， 提高到目前单片和整管扩散均匀性在 4以内的国际先进水平； 扩散方式 从原来的开管扩散到现在的环保、洁净、节能、安全的全封闭扩散；单批次产能从原来的 150 片、200 片、300 片发展到日前 的 400 片；控制方式从原来的手动、PLC 半自动控制到日前的微机全自动控制。目前我国光伏电池装备市场上共有各类扩散 设备上千多管，其中 85左右以处理 125mm125mm 电池片为主，兼容 156mm15

11、6mm 电池片，这其中又有 90以上为微机自 动控制设备，只有不到 10为手动或 PLC 半自动产品。 技术特点在整机设备向全自动化、高生产效率、低成本扩散、操作人性化发展的同时，其核心单元技术如温度控制将不 可避免地采用更精细的控制方式（内外热偶串级控制技术等）。 通过对加热部件和负载同时监控， 确保实际工艺温度长期重复、 稳定可靠；工艺气体流量控制将从目前的模拟向数字 MFC（质量流量控制器）发展，以实现更稳定的工艺气体流量控制。今后 几年内，整机将向减压扩散、立式扩散、链式扩散等方向发展，以适应 12及更大尺寸硅片的工艺要求，其单批次处理能力 将达到更高的 600800 片批次。 国内重

12、点扩散炉生产企业概况（排名不分先后）： 1、中电四十八所：中电四十八所事业二部承担着扩散炉等其他太阳能光伏设备的生产，2008 年，成功研制出了新型闭 管扩散炉全封闭推舟软着陆扩散炉，2008 年销售数百台之多，截至目前市场占有率在 80%左右。包括其他光伏设备在内， 2008 年销售收入达 10.15 亿元，新签单 5 亿多元。另外，2008 年相继为江西佳辉、神州光电等单位数十条生产线提供了除丝 印机之外的整线装备。今年一季度，中电四十八所销售额达到收入 4.1875 亿元，比去年同期增长 70%以上，真正实现了在金 融危机影响下弯道不减速。四十八所新型扩散炉，单管产能高达 400 片，在

13、产能提高 33%的同时，能源消耗降低 50%以上，废 气排放降低到原来开管扩散的 1/10，能耗降低 20%左右，平均单位扩散成本降低 20%以上。成功突破了炉门自动密封、尾进 尾出送气、废气自动收集、三维送片机构调整等多项关键技术。达到国际先进水平的大生产用新型太阳能电池生产专用扩散 设备，价格却只有进口同类设备的 1/3。 2、北京七星华创: 北京七星华创电子股份有限公司（简称“七星电子”）传承五十多年电子装备及元器件的生产制造经 验，于 2001 年 9 月成立。七星华创于 2007 年研制出新型扩散炉，具有四套独立的工艺炉管，关键件全部采用进口件，采用 进口智能控制器，可输出四个开关量

14、，对炉温、阀门动作进行自动控制，并管理全部工艺时序，可编辑存贮十条工艺曲线实 现为实现闭管扩散工艺，所以必须进行炉口密封，在这方面，七星华创经过无数次的试验，包括数次失败的考验，最终解决 了这个棘手的难题：即在没有任何水冷条件下，在工艺温度高达 900 时，采用普通氟橡胶密封圈能够使工艺管密封，并能 够长期工作。 3、深圳捷佳创：深圳市捷佳创精密设备有限公司自成立以来，在中国清洗、喷涂等非标机械设备制造领域以高科技、高 品质的产品树立了良好的市场形象，同时捷佳创大力拓展与国内各研究所的合作，积极吸收国际先进技术，成为具有国际水 准的专业精密设备设计制造公司。捷佳创扩散炉的软着陆装置，结合了国际

15、高端设备商应用的优势，运行稳定可靠，SiC 桨 实现免清洗。另外，自主研发的国内唯一的串级温度控制方法，实现 5 段自动适时恒温区，确保工艺片分分秒秒处于真正的 恒温区，同时炉管内工艺反应区域炉温能自动快速响应与恢复，最大限度地保障工艺片需要的准确温度，可有效地提高工艺 片的均匀性。2008 年，捷佳创光伏设备销售额达到 2 亿多元，暂没有产品出口计划。 4、株洲众欣科技：株洲众欣科技专注于磁流体领域，公司创办人罗喜梅女士是国内第一个把磁流体技术进行产业化生产 并运用到真空领域的研发型企业家。2007 年，众欣科技通过和国内的大专院校的多名专家学者细致交流，然后进行了大量的 市场实际调查，众欣

16、科技认为扩散在电池片当中，起到决定性的作用。从提高转换率以及降低生产成本出发，在现有市场上 使用的扩散炉技术方面进行了革新，成功研发出新型“气旋动态”扩散炉，截至目前已成功销售 3 台卧式“气旋”扩散炉。 对于“动态”扩散的定义，众欣科技是这样解释的，这是一个相对的概念，主要是针对硅片而言，现在市场上的硅片在扩散 的过程当中都是静止不动的，而众欣的动态扩散，就是硅片在整个扩散过程中是一个运动的状态。由于硅片主动地寻找扩散， 而不是象原来的被动扩散，所以这个动态扩散的均匀性在远离上面确实可行，该扩散炉最大的特点体现在扩散的效果上：保 持方块电阻片内均匀性在 3 欧姆之内，源的使用量减少使用量三分

17、之一。今年七月，众欣科技将为湘潭一企业提供六管动态 扩散炉，即 25MW 生产线。同时，根据市场的需要，众欣科技也可以提供动态扩散改造服务，为电池片生产厂家节约大量的生 产成本和运行费用。 5、青岛赛瑞达：青岛赛瑞达设备制造有限公司由北京昊海立德科技有限公司注资的高新技术企业，是集开发、生产、销 售为一体的专业厂家。具有自主研制、设计和开发半导体专用工艺设备、包装机械、智能化仪表等产品的能力，同时可根据 用户的不同需求进行设计和开发，并且具备改造、装备国外二手设备的能力。该公司扩散炉为闭管磷扩散，带有工艺废气冷 却定向回收装置，偏磷酸、CL2 分开收集处理，工艺废气集中收集从尾部定向排出，各种

18、工艺气体可分开送入石英管内，工 艺气体（三氯氧磷）可采用喷淋式方式引入到石英管内，采用悬臂式推拉舟送取电池片，另采用侧面布局的悬臂推拉结构，可 有效的防止偏磷酸下滴，造成推拉机构受腐蚀，影响推拉机构的精确性。 请关注中国晶体硅电池制造设备现状系列报道，本文将分别对刻蚀、去磷硅玻璃 （去 PSG）、镀减反射膜（PECVD）、 印刷电极、 烘干烧结、 测试分选等电池制造设备方面进行报道， 敬请关注。 中国晶体硅电池制造设备现状（ 中国晶体硅电池制造设备现状（三） （2009-08-17 14:25:17） 等离子刻蚀机干法腐蚀设备全部国产为主，少量湿法腐蚀设备需要进口 由于在扩散过程中，即使采用背

19、靠背扩散，硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。PN 结的正面所收集到的 光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到 PN 结的背面，而造成短路。因此，必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀，以 去除电池边缘的 PN 结。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺，等离子刻蚀是在低压状态下，反应气体 CF4 的母体分子在射 频功率的激发下，产生电离并形成等离子体。等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中的气体在电子的撞击下，除 了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团。活性反应基团由于扩散或者在电场作用下到达 SiO2 表面，在那里与 被刻蚀材料表面发生化学反应，并形成挥发性的反应生成物脱

20、离被刻蚀物质表面，被真空系统抽出腔体。在等离子体刻蚀机 使用过程中，等离子体不能一直保持在某一稳定状态，有许多因素会对刻蚀机系统产生扰动，如刻蚀机的定期维护（PM）、 反应腔室内壁聚合物的沉积、设备部件的老化（传感器及各种其他容易磨损的部件），以及未经测量的进入反应腔室的晶片 状态的差异等。 在不同的时间尺度范围内， 刻蚀机产生漂移的原因是不同的， 因而需要采用相应的控制类型加以控制。 PM 与 PM 之间，刻蚀机要经历定期的清洗、部件的更换和维修等，这些都能对刻蚀工艺产生影响。刻蚀机定期维护的目的是让反 应腔室每次都能恢复到同样的理想状态，而这通常是很难达到的。因而会在前一个刻蚀机定期维护快

21、结束之时到下一次刻蚀 机定期维护开始后的一段时间发生工艺状态的不连续。在一个刻蚀机定期维护周期之内，刻蚀机状态的改变主要是由于刻蚀 产生的残余聚合物在反应腔室内的沉积，以及易损件及可更换部件的磨损所引起的。 干法刻蚀（ICP）是目前主流的刻蚀设备工艺，它采用射频辉光放电将参与反应的化学气体电离形成等离子体，通过对刻 蚀参数精确的控制和测量，把光刻形成的电路图转移到硅片上形成三维结构。其间融合了等离子体、射频、超高真空、自动 化控制等多种尖端技术，是电池片制造过程中至关重要的一环。综观国内刻蚀设备生产企业，具有以下特点：采用片架旋转 密封技术，提高刻蚀的均匀性；硅片放置自动压紧技术，减少了钻蚀风

22、险；ICP 技术的形成及引入，提高了设备的各种效率； 特别是大容量反应室的设计，大大提高了电池片的处理能力。 国内等离子刻蚀机设备企业概况： 1、中科院微电子研究所：中国科学院微电子研究所“六五”、“七五”、“八五”、“九五”一直承担等离子刻蚀技术 领域的国家科技攻关项目。研究成功深亚微米刻蚀技术并先后研制生产了实验研究用 RIE、MERIE 和 ICP 高密度等离子体 刻蚀机系列。该研究所的 SE-3 型刻蚀机通过 PLC 完成刻蚀太阳能电池的程序控制功能，能完成除了装片和卸片以外的全部 生产过程的连续动作和自动保护等功能。具有良好的人机界面，使用方便、重复性好。另外，该机型因钻蚀引起的硅片

23、边缘 损耗小（约 1mm 左右），有利于提高太阳能电池片的效率，且每批的一致性相当好，刻蚀片超过 500 片/次，工艺过程全部 实现自动控制。 2、中电四十八所：四十八所刻蚀机具有以下特点，采用立式感应耦合等离子体（ICP）技术；工艺过程全自动控制，压力 闭环全自动控制；工艺重复性好，刻蚀速度快（6 寸电池片 1200 片以上/每小时，5 寸电池片 2000 片左右/每小时）；批处理 时间短、产量大；所有电气元件均采用插拔式，便于维修和更换；适用于大批量生产。真空泵是干泵，MFC、真空规等都是 MKS 的。如行业内知名的 Q-Cell、Sharp、BP 等企业都在用四十八所的干法刻蚀设备。 3

24、、武汉三工：三工相关负责人解释该公司刻蚀设备时讲道，三工的激光绝缘电池片刻蚀机可以代替等离子刻蚀，该设备 采用半导体端面泵浦紫外激光器及扫描振镜输出方式，与生产流水线配合，自动上下料，自动进出料。CCD 自动识别跟踪定 位，可以满足生产线节拍（1200 片/小时）。这是在电池片生产过程中少数的激光刻蚀设备。 4、深圳捷佳创：该公司的等离子刻蚀设备由以下几部分构成：安装在主机柜内的立式结构反应室、位于主机柜上的电 气自动控制单元、与反应室连接的送气单元及抽气单元、与抽气单元连接的真空泵、高频电源及匹配器。另外，具有专利产 品的固定环、下法兰采用螺钉固定，使电感线圈和石英反应管间有一致的距离，保证

25、了石英反应管内有一个均匀的电磁场和 等离子体场，以及其内设置匀流板保证气体均匀的送进和抽走，刻蚀的稳定、均匀；盖板两侧设置定位杆，避免了密封圈污 染；薄膜规以超纯陶瓷传感器室为基础构成，并用带滤芯式夹紧连接器支架固定，固定后保持垂直方向，防止了粉尘粘附到 传感器上使用寿命长；真空泵采用水冷双级旋片泵，滑片采用非金属材料，泵口设过滤器，减少磨损，延长泵的使用寿命。 单批装片量最大可达 400 片/批,采用特别的片夹固定方式，可降低电池片扩散表面过刻蚀而导致效率下降的风险。配置进口 压力传感器（薄膜规），并采用独特的安装方式，能有效防止粉尘粘附，抗拒干扰，不易产生零飘。 5、北京七星华创：七星华创

26、生产两种类型的刻蚀机，分别为 MCP 刻边机及周边刻蚀系统。其中，MCP 刻边机采用不锈钢 材质做反应腔室，解决了同类产品石英腔体在使用过程中，频繁更换腔体带来的消耗，降低了维护成本。另外电极内置，克 服了石英腔体外置电极在空气中易产生臭氧及射频泄漏的危害，提供了良好的使用环境。电池片处理数量在 400800 片/批 （特别适用于 25MW-30MW 生产线）。周边刻蚀系统可处理硅片尺寸 156 156mm，处理能力在 300 片/小时，真空压力调节 形式为自动。 去磷硅玻璃（PSG）设备全部国产，基本以清洗设备制造企业为代表 该设备用于太去阳能电池片生产制造过程中，通过化学腐蚀法也即把硅片放

27、在氢氟酸溶液中浸泡，使其产生化学反应生 成可溶性的络和物六氟硅酸， 以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。 在扩散过程中， POCL3 与 O2 反应生成 P2O5 淀积在硅片表面。P2O5 与 Si 反应又生成 SiO2 和磷原子，这样就在硅片表面形成一层含有磷元素的 SiO2，称之为磷硅玻璃。 去磷硅玻璃的设备一般由本体、清洗槽、伺服驱动系统、机械臂、电气控制系统和自动配酸系统等部分组成，主要动力源有 氢氟酸、氮气、压缩空气、纯水，热排风和废水。 国产去除 PSG 设备关键件大多采用进口件，产能在 1800-2400 片左右/小 时（大多适合于 25MW-30MW 生产线）。 国内

28、去除 PSG 设备基本以本文上期介绍的清洗设备厂家生产为主，故不再概述。 中国晶体硅电池制造设备现状（ 中国晶体硅电池制造设备现状（四） 管式 PECVD 基本国产，平板式 PECVD 国内已研发出来，正准备上市 PECVD 设备，通过沉积氮化硅膜来实现太阳能电池减反射以及钝化的效果。利用高频电源辉光放电产生等离子体进行 化学气相沉积的过程。其特点是电子密度高、电子平均能量大，富含大量化学气相沉积的活性粒子和自由基，并且沉积温度 低。在采用 SiH4 和 NH3 作为源气体沉积 SiNx 薄膜的过程中，由于大量氢原子的存在，使所生成的薄膜除了注册香港公司具 有减反射性能外，兼具有良好的表面和体钝化性能，这是因为在离子的轰击下，氢原子更容易扩散进入薄膜体内，从而提高 膜的体钝化效果。不仅如此，PECVD 等离子体中由于含有高密度的离子，这些具有一定动能的离子对沉积的减反射钝化膜 进行轰击，还会提高膜的质密性和应力。故 PECVD 设备是晶体硅太阳能电池生产线制备减反射钝化膜的主要设备。与此同 时，PECVD 设备也是整条太阳能电池生产线的核心设备之一，应用于晶体硅太阳电池生产线的 PECVD 设备价格已经占到 了整条线设备价格的三分之一左右，是所有设备中比重