1、山西机电职业技术学院毕业论文题 目：多晶硅铸锭炉加热室的结构设计技术分析专 业： 光伏材料加工与应用技术 班 级： 光伏 1201 姓 名： 学 号： 12330133 指导教师： 职称： 助教 完成日期： 2015 年 4 月 10 日材料工程系山西机电职业技术学院毕业论文0多晶硅铸锭炉加热室的结构设计和技术分析摘要：多晶硅铸锭炉的加热室的结构设计对多晶硅锭的熔铸，有着重要的作用和意义。加热室是多晶硅铸锭炉的重要组成不分，对多晶硅锭的生产过程有着调整作用。需要优化结构设计，提高加热室的结构设计技术。文章简述多晶硅铸锭炉，分析多晶硅铸锭炉加热室的结构设计，研究提高多晶硅铸锭炉加热室结构设计的影
2、响。关键词：多晶硅铸锭炉；加热室；结构设计；技术分析山西机电职业技术学院毕业论文1Structure design and technical analysis of polycrystalline silicon ingot furnace heating chamber Abstract: The structure design of the heating chamber casting polycrystalline silicon ingot furnace for polysilicon ingot, plays an important role and significanc
3、e. Polycrystalline silicon ingot furnace heating chamber is an important part of it, has a role in the adjustment of the production process of the polycrystalline silicon ingot furnace. The need to optimize the structure design, improve the technology of structure design of the heating chamber. The
4、polycrystalline silicon ingot furnace, the structure design of ingot furnace heating chamber of polysilicon, research to improve the effect of polycrystalline silicon ingot furnace heating chamber structure design.Keywords: polycrystalline silicon ingot furnace; heating chamber; structure design; te
5、chnical analysis山西机电职业技术学院毕业论文2目 录引言 .4第 1 章 绪论 .51.1 太阳能应用的前景 .51.2 本文所要研究的主要内容 .5第 2 章 简述多晶硅铸锭炉 .62.1 多晶硅铸锭炉的工作原理 .62.2 多晶硅铸锭炉的作用 .6.62.2.2 电池片流程各工序的工艺理论知识 .7第 3 章 提高加热室结构设计技术的措施 .83.1 降低硅锭杂质，提高质量 .83.2 提高减压技术，促进生产 .93.3 对加热炉优化，控制温度 .93.4 太阳能电池片检验具体分析 .103.4.1 具体分析 .10结束语 .14致谢 .15山西机电职业技术学院毕业论文3参
6、考文献 .16引言太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，地球轨道上的平均辐射强度为 1.369w/m2地球获得的能量可达 173000tw。现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。太阳能光伏发电是目前比较成熟的技术具有安全可靠、无噪音、无污染，能量随处可得，不受地域限制，无需消耗染料，建立周期短，无需架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等优点。作为光伏发电的学生，又在专业领域进行一年的实习，我将介绍一下关于太阳能电池片制备生产线的有关知识，对有所了解的制备进行论述，讨论一些关于制备原理，以及检验员应注意的问题，并且针对我所在的晨洋光伏科技有限公司所遇到的
7、实际具体情况来提出我的意见。以一年的实习经验写出实习期间所学到的知识和技术。山西机电职业技术学院毕业论文4第 1 章 绪论1.1 太阳能应用的前景21 世纪是人类大规模利用能源的世纪，这是不以任何人的意志为转移的历史发展必然结果，全球常规能源供应紧张，各国政府大力推广节能环保产业，所以太阳能应用产业是最先考虑的对象。为了应对化石燃料逐渐短缺的严重局面，必须逐步改变能源消费结构，大力开发以太阳能为代表的可再生能源，在能源供应领域走可持续发展的道路，才能保证经济的繁荣发展和人类社会的不断进步。太阳能发电是最理想的新能源，照射在地球上的太阳能非常巨大，大约 40 分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全
8、球人类能量的消费。可以说太阳能是真正取之不尽，用之不竭的能源。而且太阳能是清洁无公害的新能源，光伏发电不排放任何废弃物，大力推广光伏发电将对减少大气污染，防止全球气候变化做出有效的贡献。1.2 本文所要研究的主要内容本文主要以本人在企业生产线所遇到的实际情况和问题，对应所学的科学知识，对铸锭炉生产过程的工序，进行全新的论述和研究。得出本人在作为生产员工的一年实习时间中，对企业生产硅锭中，认为最合适的生产流程问题。本文第二章将首先简单介绍铸锭炉工作原理，简要介绍铸锭炉的构成。第三章具体介绍铸锭。第 2 章 铸锭炉的基础知识2.1 多晶硅铸锭炉的工作原理多晶硅铸锭炉的工作原理，先在有涂层的坩埚内放
9、入多晶硅材料，放在定向的凝固块上，然后关闭炉腔进行真空抽取，开始对多晶硅材料进行加热，在材料完全融化山西机电职业技术学院毕业论文5后，逐渐提升隔热笼，应用定向凝固技术，把硅体材料结晶过程中释放的热量转移到对下炉腔内壁的辐射，形成硅料的竖直温度梯度。温度梯度可以从底部开始坩埚内的硅液凝固，实现从熔体底部向顶部生长的过程。多晶硅材料凝固之后，进行硅锭退火和冷却，最后出炉，完成整个多晶硅铸锭的过程。2.2 太阳电池片的生产线流程2.2.1 太阳能电池片生产线的具体流程制绒扩散刻蚀(镀膜)PECVD丝网印刷分选2.2.2 电池片流程各工序的工艺理论知识制绒：制绒的目的：去除硅片表面的机械损伤层和氧化层
10、制绒的原理： + + 2 + 制绒因素：制绒过程中，制绒液的组分与配置、制绒时间、温度等会对制绒造成影响。减薄量过大，硅片易碎；减薄量不足对光的反射，吸收效果不佳，因此要严格地控制制绒过程中的各个影响因素，得到理想的绒面结构。扩散：扩散的目的：通过扩散工艺，在 P 型硅的表面扩散磷原子，形成 PN 结；通过扩散磷原子，形成外吸杂。扩散的原理：三氯氧磷（POCl 3）液态源扩散三氯氧磷热分解时，在高温下分解生产五氧化二磷（P 2O5）五氯化磷（PCl 5）其反应式如：POCl 3=3PCl5+P2O5由反应式可知，如果没有外来氧的参与，其分解是不充分的，生成的 PCl5是不易分解的，并且对硅有腐
11、蚀作用，破坏硅片的表面状态，但在外来氧存在的情况下，PCl5 会进一步分解成 P2O5并放出 Cl2，其反应式如：4PCl 5+5O2=2P2O5+10Cl2生成的 P2O5又进一步与硅作用，生成二氧化硅和磷原子。由此可见，在磷扩散时，为了促使 POCl3充分的分解和避免 PCl5对硅片表面的腐蚀作用，必须在通入氮气的同时通入一定流量的氧气。在有氧气存在时，PCl 5热分解的反应式为：4POCl3+3O2=2P2O5+6Cl2POCl3分解产生的 P2O5淀积在硅片表面，P 2O5与硅反应生成二氧化硅和磷原子，并在硅片表面形成一层磷硅玻璃，然后磷原子再向硅中进行扩散，反应式如下：山西机电职业技
12、术学院毕业论文62P2O5+5Si=5SiO2+4PPOCL3液态源扩散具有生产效率高，得到 P-N 结均匀、平整和扩散层表面良好等优点，对制作具有大的结面积的光伏电池是非常重要的。刻蚀：刻蚀的目的：由于在扩散过程中，及时采用背靠背的单面扩散方式，硅片的所有表面，包括边缘，都将不可避免的扩散上磷，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。此短路通道等效于降低并联电阻。经过刻蚀工序，硅片边缘带有的磷将会去除干净，避免 PN 结短路造成并联电阻降低。刻蚀原理：（湿法刻蚀）利用硝酸和氢氟酸，硫酸和水的混合溶液。其中硝酸作为氧化剂，氧化硅片生成二氧化硅，H
13、F 再去除 SiO2。其中硫酸起到增加增加溶液表面张力作用，不参与反应。反应式如：3Si+4HNO3=3SiO2+4NO+2H2OSiO2+4HF=SiF4+2H2OSiF4+2HF=H2SiF6从而达到周边刻蚀的要求。镀膜（PECVD 工艺）：减反射膜的目的：光照射到平面的硅片上，其中一部分被反射，即使对制绒的硅表面，由于入射光产生多次反射而增加了吸收，但也有约 11的光反射损失。在其上覆盖一层减反射膜。可大大降低光的反射。具有单减反射层的硅片，其反射率可以降低到 10以下。减反射膜的工作原理：减反射膜的基本原理是利用光在减反射膜上下表面所产生的光程差，使得两束反射光干涉相消，从而减弱反射，
14、增加投射。镀膜工艺中，常使用 PECVD 镀膜（等离子体增强化学气相沉积法）:利用辉光放电原理产生等离子体，采用硅烷和氨气进行化学反应，然后沉积形成氮化硅薄膜。主要反应式：3SiH 4+4NH3=Si3N4+12H2丝网印刷：丝网印刷目的：将金属导体浆料按照所设计的图形，通过刮条挤压漏印在 PECVD镀膜后合格的硅片正面、背面。丝网印刷方法：先在背面印刷母线，再印刷铝背场。随后印刷正面电极。通过在硅片正面和背面印刷非常精细的电极，电极将光生载流子导出。第 3 章 太阳能电池片检测分级山西机电职业技术学院毕业论文73.1 检测分级的目的和原理3.1.1 目的目的：通过分级检测，将性能相近的电池片
15、进行分类包装，合格的电池片出厂不合格的进行回收处理.3.1.2 原理原理：检测分级过程是在标准测试条件下，根据光伏电池等效电路测量光伏电池片开路电压，短路电流，效率填充因子等参数，将电池片分成不同的类别。标准测试条件：光源辐照度：1000w/m 2测试温度：252大气质量：AM1.5光伏电池等效电路、实际光伏电池等效电路、开路电压、短路电流、转换效率、填充因子 3.2 测试操作流程EL 自动测试仪开机- 校准- 分选设置-电池片外观检测工艺卫生要求1 绝对不允许用手直接接触硅片2 物品和工具定点放置，用过的工具要放回原位，严禁乱放3 机台要保持清洁，避免电池片的污染保持测试仪标准电池的清洁4
16、电池片与测试平台的定位装置要对其 3.3 电池片检测分级管理3.3.1 检判工具pVC 手套.、日光灯、塞尺、外观检判模具、直尺、塑料垫片、插片盒、黑色油笔、口罩3.3.2 判检作业条件照度 800XL 日光灯下洁净水平的判检操作台面上每片电池片的自然水平放置于判检操作台面，不得人为挤压佩戴 PVC 手套，清拿轻放，保持 3S/片检片速度判检人员保持直立坐姿，从正上方对电池片进行观测3.3.3 检验项目及标准山西机电职业技术学院毕业论文8检 验 项 目 A级 B级残 酸 S1,个 数 1 S3,个 数 3脱 晶 S0.7个 数 1不 符 合 A级粗 点 宽 0.2长 3不 符 合 A级粗 线
17、宽 0.2 不 符 合 A级断 线 长 0.6个 数 3不 符 合 A级3.3.4 出现印刷图形异常原因说明1.断线 有东西粘在网版上造成网堵解决办法:擦拭网版或擦拭网堵区域2.网版有破洞解决办法:较小且不在细栅线上,用封网将小孔封住,较大时必须更换网版3.粗点 网版受损,刮条不平整解决办法:换网版换刮条4.虚印 有时会由于原材料导致锯痕厚薄不均解决办法:检测设备使用与管理 3.4 太阳能电池片检验具体分析3.4.1 具体分析我公司将太阳能电池片外观分为 A 级、B 级、缺角、碎片、电性能异常五类。电池片外观要求中，A 级弯曲度小于等于 2mm,用塞尺测量电池外观尺寸要求 156mm*156mm0.5mm按颜色分为 1A、2L、2D、3L、3D、4A 六种颜色对于线痕的判定，无明显触摸手感，平行于栅线按粗线判定，垂直于栅线按粗点判定。六种颜色分别如下：
