太阳能电池生产工艺规程

太阳能电池生产工艺规程**一、总则**

太阳能电池生产工艺规程旨在规范太阳能电池的生产流程，确保产品质量稳定、生产效率提升，并符合行业技术标准。本规程适用于太阳能电池生产线的各主要环节，包括原材料处理、电池片制备、组件封装及测试等环节。

**二、原材料准备**

（一）原材料检验

1.硅片：检查尺寸（如156mm×156mm）、厚度（±5μm）、弯曲度（≤30μm/m）、表面缺陷（如划痕、爆边）。

2.掺杂剂：确认硼、磷等元素浓度符合工艺要求（如±0.001Ω·cm）。

3.玻璃、EVA、背板等辅助材料：检测透光率（玻璃≥90%）、粘接性能（EVA拉力≥8N/cm）。

（二）原材料存储

1.硅片需存放在恒温（20±2℃）防静电环境中，避免长时间暴露于空气中。

2.化学试剂（如氢氟酸）需密封保存，存放温度≤10℃。

**三、电池片制备**

（一）制绒工艺

1.石英舟清洗：使用去离子水超声清洗（15分钟×2次），去除表面污染物。

2.等离子刻蚀：调整刻蚀气体（如H₂O₂、NH₃）比例，控制绒面金字塔高度（10-15μm）。

（二）扩散工艺

1.硼源注入：使用POCl₃作为掺杂剂，温度控制在950-1000℃。

2.衬底电阻检测：使用四探针测试仪测量电阻值（如0.001-0.003Ω·cm）。

（三）刻蚀与金属化

1.铝浆印刷：使用丝网印刷，确保栅线厚度（10-15μm）均匀性。

2.烧结工艺：温度控制在400-450℃，时间30-60分钟，避免氧化。

**四、电池组件封装**

（一）层压工艺

1.温度控制：层压温度设定为120-150℃，压力0.02-0.03MPa。

2.时间参数：保压时间60-90分钟，确保EVA充分熔融。

（二）边框焊接与测试

1.焊接顺序：从组件中心向边缘推进，避免应力集中。

2.电气性能测试：使用电流电压测试仪检测组件输出功率（如200-250W）。

**五、质量控制与维护**

（一）在线检测

1.虹膜检测：实时监控电池片表面缺陷，剔除碎片率＞0.5%。

2.电流方阻测试：定期抽检电池方阻（＜1mΩ）。

（二）设备维护

1.每月校准等离子刻蚀设备，确保气体流量准确（±5%）。

2.丝网印刷机需定期更换网版，防止印刷偏差（＜5μm）。

**六、安全注意事项**

（一）化学品操作

1.禁止在密闭空间使用氢氟酸，需佩戴防化手套（如丁基橡胶）。

2.酸碱混合时需缓慢滴加，避免剧烈反应。

（二）高温设备防护

1.操作烧结炉时需穿戴隔热服，温度显示误差≤±2℃。

2.禁止在高温设备运行时清理内部积灰。

**七、附则**

本规程由生产技术部负责解释，每半年更新一次工艺参数。所有操作人员需通过工艺培训（考核合格率≥95%），并记录生产日志。

**二、原材料准备**

（一）原材料检验

1.硅片：

-尺寸检验：使用高精度卡尺或影像测量仪检测硅片对角线长度（理论值156.06mm±0.05mm），并检查边缘直线性（允许偏差≤0.02mm/100mm）。

-厚度检测：采用超声波测厚仪逐片测量（如180±5μm），厚度差≤2μm。

-弯曲度测试：通过激光干涉仪测量（≤30μm/m），超过标准需剔除或进行矫直处理。

-表面缺陷检测：使用10倍放大镜结合自动光学检测（AOI）系统，分类记录针孔、划痕、爆边等缺陷，标准≤5个/1000cm²。

2.掺杂剂：

-硼源（POCl₃）纯度检测：ICP-MS分析，确认硼含量≥99.99%，杂质（如As、Pb）≤10ppm。

-磷源（BBr₃）气相纯度：GC法测定，磷含量≥99.95%，水含量＜0.01%。

3.辅助材料：

-玻璃：检测透光率（≥90%，使用积分球法测量380-1100nm波段），铁含量＜50ppb（分光光度计检测）。

-EVA胶膜：测试玻璃化转变温度（Tg≥125℃）、热稳定性（200℃加热2小时尺寸变化＜2%），拉力测试（ASTMD638标准，≥8N/cm²）。

-背板材料：检测阻隔性（水蒸气透过率＜5g/m²·24h，ASTME96测试），耐候性（氙灯老化200小时后黄变指数ΔE≤3）。

（二）原材料存储

1.硅片：

-存放环境：湿度控制在30%-50%，避免静电积累（使用防静电架，表面电阻率≤1×10⁵Ω）。

-包装要求：原包装需密封，内部放置干燥剂（如硅胶，容量≥包装体积的10%）。

-出库管理：遵循先进先出原则，每批硅片需标注入库时间、批次号及检验报告。

2.化学试剂：

-分类存储：强酸（如HF）需独立存放于通风柜内（柜内气体循环率≥12次/小时）。

-标签规范：中英文标签清晰注明名称、危害标识（如腐蚀性）、安全数据表（SDS）存放位置。

-试剂消耗跟踪：建立领用登记本，记录开瓶日期、剩余量及下次检测周期（如HF每使用20L检测一次浓度）。

**三、电池片制备**

（一）制绒工艺

1.石英舟清洗：

-清洗流程：

(1)去离子水超声波清洗（15分钟×2次，频率40kHz，功率300W）。

(2)1%HF浸泡（10分钟，恒温25℃），去除表面自然氧化层。

(3)去离子水冲洗（流动水5分钟×3次）。

(4)丙酮脱水（超声波10分钟），自然晾干。

-清洗效果检验：原子力显微镜（AFM）检测表面粗糙度（Rms≤0.5nm）。

2.等离子刻蚀：

-设备参数：

(1)射频功率：300-400W（根据腔室气压调整）。

(2)工作气压：5-10mTorr（氦气稀释）。

(3)刻蚀气体配比：H₂O₂:H₂=1:5（流量比，单位sccm）。

-绒面形貌控制：通过调整气体比例和温度（950-1000℃）实现金字塔高度（10-15μm）及侧壁倾角（35-45°）的定制化。

-实时监控：通过腔室摄像头观察刻蚀速率（约0.8μm/min），异常时自动停机报警。

（二）扩散工艺

1.硼源注入：

-热氧化炉设定：

(1)温度曲线：600℃（5分钟）→950℃（30分钟）→950℃（掺杂30分钟）→冷却。

(2)气氛控制：N₂气氛流量≥500sccm，避免氧化。

-POCl₃液态源注入：

(1)注入速率：2-3滴/分钟（每滴0.2mL）。

(2)搅拌速度：300rpm（确保均匀）。

(3)结束后通N₂排尽尾气（30分钟）。

2.衬底电阻检测：

-测试方法：四探针测试仪（范德堡法），测试前用酒精清洁表面。

-结果分析：电阻值与理论值（如n型0.001-0.003Ω·cm）偏差＞10%需重新扩散。

（三）刻蚀与金属化

1.铝浆印刷：

-丝网参数：

(1)网目数：200-250目（栅线）。

(2)网版张力：25-35N/cm²（±2N/cm²）。

-印刷工艺：

(1)湿膜预处理：用异丙醇擦拭网版（去除灰尘）。

(2)压力控制：10-15kPa（确保铝浆转移率≥95%）。

(3)去泡处理：印刷后静置20秒，50℃烘烤1分钟。

-印刷后检测：AOI检测针孔密度（≤2个/cm²），激光测厚（10-15μm）。

2.烧结工艺：

-烧结炉设定：

(1)温度曲线：150℃（5分钟预热）→450℃（30分钟）→冷却。

(2)氮气保护：流量≥300sccm。

-质量控制：

(1)目视检查：栅线是否断裂（允许＜3%）。

(2)拉力测试：使用胶带法（撕下时铝浆附着率≥80%）。

**四、电池组件封装**

（一）层压工艺

1.设备参数：

-层压机型号：需符合IEC61215标准，真空度≤1Pa。

-温度曲线：

(1)预热段：120℃（10分钟，压力0.01MPa）。

(2)层压段：150℃（60分钟，压力0.02MPa）。

(3)冷却段：自然冷却至室温。

2.材料排列顺序：

(1)背板→玻璃→EVA（3.0mm）→硅片（正面朝下）→EVA（3.0mm）→背板。

(2)层压前检查：各层厚度偏差≤2%。

3.缺陷排查：

(1)气泡：需剔除尺寸＞5mm或数量＞3个/组件。

(2)短路：使用万用表测试正负极，绝缘电阻＞100MΩ。

（二）边框焊接与测试

1.焊接工艺：

-焊机参数：

(1)温度曲线：260℃（5秒）→300℃（10秒）→冷却。

(2)焊料：SAC305（锡银铜合金）。

-焊点要求：拉力测试（10N/焊点），表面无虚焊（AOI检测）。

2.电气性能测试：

-标准测试条件：AM1.5G光照（1000W/m²），25℃。

-参数检测：

(1)开路电压（Voc）：≥630mV。

(2)短路电流（Isc）：≥8A。

(3)填充因子（FF）：≥0.8。

(4)最大功率（Pmax）：≥200W（根据尺寸调整）。

(5)典型电流方阻：≤1.5mΩ。

**五、质量控制与维护**

（一）在线检测

1.虹膜检测系统：

-检测范围：表面颗粒（＞10μm）、划痕（长度＞50μm）、针孔。

-报警阈值：缺陷面积＞50μm²时自动剔除。

2.电流方阻测试：

-测试频率：每10分钟抽检1片（前道工序），全检比例5%。

-数据分析：建立方阻-温度关系模型（如温度每升高1℃，方阻下降0.8%）。

（二）设备维护

1.等离子刻蚀设备：

-每周维护：

(1)更换载气过滤器（累计使用1000小时）。

(2)校准流量计（误差≤2%）。

-每月维护：

(1)清洗射频发射极（丙酮+超声波）。

(2)检查冷却水循环（流量≥100L/h）。

2.丝网印刷机：

-每日检查：

(1)网版张力（使用张力计，±1N/cm²）。

(2)印刷钢辊硬度（邵氏D60±5）。

-每月更换：

(1)印刷胶辊（累计使用5000次）。

(2)去泡板（磨损深度＞2mm）。

**六、安全注意事项**

（一）化学品操作

1.HF使用规范：

-配置区域：需设置独立通风橱（面风速1m/s）。

-个人防护：防酸手套（丁基橡胶，厚度0.8mm）、护目镜（防雾型）。

-应急措施：泄漏时用蛭石吸收（禁止用水冲洗）。

2.氢化物处理：

-氢化钠溶液：使用塑料桶储存（避免金属反应），配戴活性炭过滤呼吸器。

-废液处理：与稀硼酸中和（pH=7±0.5）后固化填埋。

（二）高温设备防护

1.烧结炉：

-操作前检查：温度传感器响应时间（≤5秒）。

-保温测试：连续测温3次，偏差≤±3℃。

2.氮化炉：

-炉门密封性：氦气检漏（压降＜1×10⁻⁴Pa/24h）。

-温度均匀性：多点测温（顶部、中部、底部温差≤10℃）。

**七、附则**

（一）工艺变更管理

1.任何参数调整需经技术部审核（变更日志需记录原因、执行人、验证数据）。

2.新工艺导入需通过小批量试产（1000片以上），合格率≥98%后方可量产。

（二）培训与记录

1.每季度组织工艺培训（考核内容含安全操作、故障排除）。

2.生产日志需记录：

(1)每小时产量及良率（统计到0.1%）。

(2)设备报警次数及处理结果。

(3)化学品消耗量及库存。

**一、总则**

太阳能电池生产工艺规程旨在规范太阳能电池的生产流程，确保产品质量稳定、生产效率提升，并符合行业技术标准。本规程适用于太阳能电池生产线的各主要环节，包括原材料处理、电池片制备、组件封装及测试等环节。

**二、原材料准备**

（一）原材料检验

1.硅片：检查尺寸（如156mm×156mm）、厚度（±5μm）、弯曲度（≤30μm/m）、表面缺陷（如划痕、爆边）。

2.掺杂剂：确认硼、磷等元素浓度符合工艺要求（如±0.001Ω·cm）。

3.玻璃、EVA、背板等辅助材料：检测透光率（玻璃≥90%）、粘接性能（EVA拉力≥8N/cm）。

（二）原材料存储

1.硅片需存放在恒温（20±2℃）防静电环境中，避免长时间暴露于空气中。

2.化学试剂（如氢氟酸）需密封保存，存放温度≤10℃。

**三、电池片制备**

（一）制绒工艺

1.石英舟清洗：使用去离子水超声清洗（15分钟×2次），去除表面污染物。

2.等离子刻蚀：调整刻蚀气体（如H₂O₂、NH₃）比例，控制绒面金字塔高度（10-15μm）。

（二）扩散工艺

1.硼源注入：使用POCl₃作为掺杂剂，温度控制在950-1000℃。

2.衬底电阻检测：使用四探针测试仪测量电阻值（如0.001-0.003Ω·cm）。

（三）刻蚀与金属化

1.铝浆印刷：使用丝网印刷，确保栅线厚度（10-15μm）均匀性。

2.烧结工艺：温度控制在400-450℃，时间30-60分钟，避免氧化。

**四、电池组件封装**

（一）层压工艺

1.温度控制：层压温度设定为120-150℃，压力0.02-0.03MPa。

2.时间参数：保压时间60-90分钟，确保EVA充分熔融。

（二）边框焊接与测试

1.焊接顺序：从组件中心向边缘推进，避免应力集中。

2.电气性能测试：使用电流电压测试仪检测组件输出功率（如200-250W）。

**五、质量控制与维护**

（一）在线检测

1.虹膜检测：实时监控电池片表面缺陷，剔除碎片率＞0.5%。

2.电流方阻测试：定期抽检电池方阻（＜1mΩ）。

（二）设备维护

1.每月校准等离子刻蚀设备，确保气体流量准确（±5%）。

2.丝网印刷机需定期更换网版，防止印刷偏差（＜5μm）。

**六、安全注意事项**

（一）化学品操作

1.禁止在密闭空间使用氢氟酸，需佩戴防化手套（如丁基橡胶）。

2.酸碱混合时需缓慢滴加，避免剧烈反应。

（二）高温设备防护

1.操作烧结炉时需穿戴隔热服，温度显示误差≤±2℃。

2.禁止在高温设备运行时清理内部积灰。

**七、附则**

本规程由生产技术部负责解释，每半年更新一次工艺参数。所有操作人员需通过工艺培训（考核合格率≥95%），并记录生产日志。

**二、原材料准备**

（一）原材料检验

1.硅片：

-尺寸检验：使用高精度卡尺或影像测量仪检测硅片对角线长度（理论值156.06mm±0.05mm），并检查边缘直线性（允许偏差≤0.02mm/100mm）。

-厚度检测：采用超声波测厚仪逐片测量（如180±5μm），厚度差≤2μm。

-弯曲度测试：通过激光干涉仪测量（≤30μm/m），超过标准需剔除或进行矫直处理。

-表面缺陷检测：使用10倍放大镜结合自动光学检测（AOI）系统，分类记录针孔、划痕、爆边等缺陷，标准≤5个/1000cm²。

2.掺杂剂：

-硼源（POCl₃）纯度检测：ICP-MS分析，确认硼含量≥99.99%，杂质（如As、Pb）≤10ppm。

-磷源（BBr₃）气相纯度：GC法测定，磷含量≥99.95%，水含量＜0.01%。

3.辅助材料：

-玻璃：检测透光率（≥90%，使用积分球法测量380-1100nm波段），铁含量＜50ppb（分光光度计检测）。

-EVA胶膜：测试玻璃化转变温度（Tg≥125℃）、热稳定性（200℃加热2小时尺寸变化＜2%），拉力测试（ASTMD638标准，≥8N/cm²）。

-背板材料：检测阻隔性（水蒸气透过率＜5g/m²·24h，ASTME96测试），耐候性（氙灯老化200小时后黄变指数ΔE≤3）。

（二）原材料存储

1.硅片：

-存放环境：湿度控制在30%-50%，避免静电积累（使用防静电架，表面电阻率≤1×10⁵Ω）。

-包装要求：原包装需密封，内部放置干燥剂（如硅胶，容量≥包装体积的10%）。

-出库管理：遵循先进先出原则，每批硅片需标注入库时间、批次号及检验报告。

2.化学试剂：

-分类存储：强酸（如HF）需独立存放于通风柜内（柜内气体循环率≥12次/小时）。

-标签规范：中英文标签清晰注明名称、危害标识（如腐蚀性）、安全数据表（SDS）存放位置。

-试剂消耗跟踪：建立领用登记本，记录开瓶日期、剩余量及下次检测周期（如HF每使用20L检测一次浓度）。

**三、电池片制备**

（一）制绒工艺

1.石英舟清洗：

-清洗流程：

(1)去离子水超声波清洗（15分钟×2次，频率40kHz，功率300W）。

(2)1%HF浸泡（10分钟，恒温25℃），去除表面自然氧化层。

(3)去离子水冲洗（流动水5分钟×3次）。

(4)丙酮脱水（超声波10分钟），自然晾干。

-清洗效果检验：原子力显微镜（AFM）检测表面粗糙度（Rms≤0.5nm）。

2.等离子刻蚀：

-设备参数：

(1)射频功率：300-400W（根据腔室气压调整）。

(2)工作气压：5-10mTorr（氦气稀释）。

(3)刻蚀气体配比：H₂O₂:H₂=1:5（流量比，单位sccm）。

-绒面形貌控制：通过调整气体比例和温度（950-1000℃）实现金字塔高度（10-15μm）及侧壁倾角（35-45°）的定制化。

-实时监控：通过腔室摄像头观察刻蚀速率（约0.8μm/min），异常时自动停机报警。

（二）扩散工艺

1.硼源注入：

-热氧化炉设定：

(1)温度曲线：600℃（5分钟）→950℃（30分钟）→950℃（掺杂30分钟）→冷却。

(2)气氛控制：N₂气氛流量≥500sccm，避免氧化。

-POCl₃液态源注入：

(1)注入速率：2-3滴/分钟（每滴0.2mL）。

(2)搅拌速度：300rpm（确保均匀）。

(3)结束后通N₂排尽尾气（30分钟）。

2.衬底电阻检测：

-测试方法：四探针测试仪（范德堡法），测试前用酒精清洁表面。

-结果分析：电阻值与理论值（如n型0.001-0.003Ω·cm）偏差＞10%需重新扩散。

（三）刻蚀与金属化

1.铝浆印刷：

-丝网参数：

(1)网目数：200-250目（栅线）。

(2)网版张力：25-35N/cm²（±2N/cm²）。

-印刷工艺：

(1)湿膜预处理：用异丙醇擦拭网版（去除灰尘）。

(2)压力控制：10-15kPa（确保铝浆转移率≥95%）。

(3)去泡处理：印刷后静置20秒，50℃烘烤1分钟。

-印刷后检测：AOI检测针孔密度（≤2个/cm²），激光测厚（10-15μm）。

2.烧结工艺：

-烧结炉设定：

(1)温度曲线：150℃（5分钟预热）→450℃（30分钟）→冷却。

(2)氮气保护：流量≥300sccm。

-质量控制：

(1)目视检查：栅线是否断裂（允许＜3%）。

(2)拉力测试：使用胶带法（撕下时铝浆附着率≥80%）。

**四、电池组件封装**

（一）层压工艺

1.设备参数：

-层压机型号：需符合IEC61215标准，真空度≤1Pa。

-温度曲线：

(1)预热段：120℃（10分钟，压力0.01MPa）。

(2)层压段：150℃（60分钟，压力0.02MPa）。

(3)冷却段：自然冷却至室温。

2.材料排列顺序：

(1)背板→玻璃→EVA（3.0mm）→硅片（正面朝下）→EVA（3.0mm）→背板。

(2)层压前检查：各层厚度偏差≤2%。

3.缺陷排查：

(1)气泡：需剔除尺寸＞5mm或数量＞3个/组件。

(2)短路：使用万用表测试正负极，绝缘电阻＞100MΩ。

（二）边框焊接与测试

1.焊接工艺：

-焊机参数：

(1)温度曲线：260℃（5秒）→300℃（10秒）→冷却。

(2)焊料：SAC305（锡银铜合金）。

-焊点要求：拉力测试（10N/焊点），表面无虚焊（AOI检测）。

2.电气性能测试：

-标准测试条件：AM1.5G光照（1000W/m²），25℃。

-参数检测：

(1)开路电压（Voc）：≥630mV。

(2)短路电流（Isc）：≥8A。

(3)填充因子（FF）：≥0.8。

(4)最大功率（Pmax）：≥200W（根据尺寸调整）。

(5)典型电流方阻：≤1.5mΩ。

**五、质量控制与维护**

（一）在线检测

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