一種太陽能電池片加工工藝專利背景

截至2015年10月23日，隨著社會和經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源的需要日益增加，化石能源的日趨枯竭和給生態(tài)環(huán)境造成的污染，嚴重威脅著社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，迫切需要采用可再生能源進行替代。太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的綠色可再生能源，已經(jīng)在世界范圍內得到了廣泛的關注。

太陽能電池原理主要是以半導體材料硅為基體，利用擴散工藝在硅晶體中摻入雜質：當摻入硼、磷等雜質時，硅晶體中就會存在著一個空穴，形成n型半導體；同樣，摻入磷原子以后，硅晶體中就會有一個電子，形成p型半導體，p型半導體與n型半導體結合在一起形成pn結，當太陽光照射硅晶體后，pn結中n型半導體的空穴往p型區(qū)移動，而p型區(qū)中的電子往n型區(qū)移動，從而形成從n型區(qū)到p型區(qū)的電流，在pn結中形成電勢差，這就形成了太陽能電池。

太陽能電池片的加工工藝分為硅片檢測——表面制絨——擴散制結——去磷硅玻璃——濕法刻蝕——鍍減反射膜——絲網(wǎng)印刷——快速燒結等。具體介紹如下：

一、硅片檢測

硅片是太陽能電池片的載體，硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低，因此需要對來料硅片進行檢測。該工序主要用來對硅片的一些技術參數(shù)進行在線測量，這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個檢測模塊。其中，光伏硅片檢測儀對硅片表面不平整度進行檢測，同時檢測硅片的尺寸和對角線等外觀參數(shù)；微裂紋檢測模塊用來檢測硅片的內部微裂紋；另外還有兩個檢測模組，其中一個在線測試模組主要測試硅片體電阻率和硅片類型，另一個模塊用于檢測硅片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前，需要先對硅片的對角線、微裂紋進行檢測，并自動剔除破損硅片。硅片檢測設備能夠自動裝片和卸片，并且能夠將不合格品放到固定位置，從而提高檢測精度和效率。

二、表面制絨

單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和轉換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液來制備絨面硅，在腐蝕絨面后，進行一般的化學清洗。經(jīng)過表面準備的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，應盡快擴散制結。

三、擴散制結

太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現(xiàn)光能到電能的轉換，而擴散爐即為制造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴散源。把P型硅片放在管式擴散爐的石英容器內，在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器，通過三氯氧磷和硅片進行反應，得到磷原子。經(jīng)過一定時間，磷原子從四周進入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內部滲透擴散，形成了N型半導體和P型半導體的交界面，也就是PN結。這種工藝制出的PN結均勻性好，方塊電阻的不均勻性小于百分之十，少子壽命可大于10毫秒。制造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。

四、去磷硅玻璃

該工藝用于太陽能電池片生產制造過程中，通過化學腐蝕法也即把硅片放在酸性溶液中浸泡，使其產生化學反應生成可溶性的絡和物，以去除擴散制結后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。

五、濕法刻蝕

由于在擴散過程中，即使采用背靠背擴散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結。通常采用濕法刻蝕技術完成這一工藝。

六、鍍減反射膜

拋光硅表面的反射率為35％，為了減少表面反射，提高電池的轉換效率，需要沉積一層氮化硅減反射膜。工業(yè)生產中常采用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然后通入適量的反應氣體SiH₄和NH₃，氣體經(jīng)一系列化學反應和等離子體反應，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強型化學氣相沉積的工藝沉積的薄膜厚度在70納米左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當?shù)奶岣摺?

七、絲網(wǎng)印刷

太陽電池經(jīng)過制絨、擴散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結，可以在光照下產生電流，為了將產生的電流導出，需要在電池表面上制作正、負兩個電極。制造電極的工藝很多，而絲網(wǎng)印刷是目前制作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上，該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內，印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。

八、快速燒結

經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結爐快速燒結，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質作用而密合在硅片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉換效率。

燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升；燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應，形成電阻膜結構，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值；降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結構固定地粘附于基片上。

上述太陽能電池片的加工工藝在實際使用中存在以下問題：在利用熱的堿性溶液來制備絨面硅過程中會產生大量的堿性廢液，在去磷硅玻璃過程中會產生大量的酸性廢液，在濕法刻蝕過程中會產生大量的氫氟酸廢液和硝酸廢液，目前，對于這些廢液的處理大都是采用酸堿中和處理后直接排放掉，致使太陽能電池片的生產成本較高，不但造成了原料的浪費，同時還會對環(huán)境造成污染，不環(huán)保。

另外，太陽能電池片的壽命周期一般為25年，當轉化效率降低到一定程度時，太陽能電池片失效成為不合格太陽能電池片，需要報廢更新合格的太陽能電池片，一般情況下，太陽能被視為一種廢物產生量最小的能源，在組件的使用過程中不會產生對環(huán)境有害的廢物，但太陽能電池片報廢后產生的固體廢棄物也不能夠忽視。從2020年之后，中國的太陽能電池的固體廢棄物會出現(xiàn)大幅度增長，累計廢棄量也逐漸增加，太陽能電池的處理處置和回收利用將會成為一個重要的環(huán)保課題。同時，在太陽能電池片的生產過程中由于各種各樣的原因會產生大量的不合格太陽能電池片，目前，對于使用過后失效的不合格太陽能電池片以及生產過程中產生的不合格太陽能電池片大都是采用集中銷毀的方式，太陽能電池片主要含有的材料為硅、銀、鋁等，硅、銀、鋁都是太陽能電池片生產過程中所需要的原料，如果直接將不合格太陽能電池片直接銷毀，不但會造成原材料的巨大浪費，同時，銷毀后的電池片殘渣還會對環(huán)境產生污染，不環(huán)保。

一種太陽能電池片加工工藝專利目的

《一種太陽能電池片加工工藝》所要解決的技術問題是提供一種能夠降低生產成本且能夠減少生產過程中廢棄物排放的太陽能電池片加工工藝。

一種太陽能電池片加工工藝技術方案

《一種太陽能電池片加工工藝》解決其技術問題所采用的技術方案是:該太陽能電池片加工工藝，包括以下步驟：

A、對需要加工的硅片進行檢測，去除不合格硅片；

B、將經(jīng)過檢測的合格硅片放入堿性溶液中進行表面制絨處理，并將制絨處理后殘余的堿性廢液收集起來；

C、將制絨處理過的硅片放入擴散設備中進行擴散制結處理；

D、將經(jīng)過擴散制結處理的硅片放入酸性溶液中進行去磷硅玻璃處理，并將去磷硅玻璃處理后殘余的酸性廢液收集起來；

E、對擴散制結后得到的硅片進行濕法刻蝕處理；先使用氫氟酸對擴散制結后得到的硅片的各個表面進行潤洗并將潤洗后殘余的氫氟酸廢液收集起來，將步驟D中得到的去磷硅玻璃太陽能電池片清洗后；然后將硅片放入硝酸溶液中進行刻蝕并將刻蝕后殘余的硝酸廢液收集起來，接著用堿性溶液對刻蝕后的硅片進行清洗并將清洗后殘余的堿性溶液收集起來，最后利用純水對硅片進行清洗并進行干燥處理；

F、利用PECVD設備在經(jīng)過濕法刻蝕處理的硅片表面制備氮化硅反射層；

G、將鍍有減反射膜的硅片采用絲網(wǎng)印刷的方式在硅片的上下表面印制正、負電極；

H、將經(jīng)過絲網(wǎng)印刷的硅片放入燒結設備中進行燒結處理后得到太陽能電池片；

I、將不合格的太陽能電池片放入收集起來的堿性廢液中除去太陽能電池片鋁背場的部分鋁層，再將經(jīng)過堿性廢液浸泡的不合格太陽能電池片放入收集起來的酸性廢液中除去太陽能電池片的剩余鋁層得到去鋁太陽能電池片以及含鋁廢液，含鋁廢液通過化學方式轉化為氧化鋁進而用于制備電子鋁漿，所述電子鋁漿用于步驟G中絲網(wǎng)印刷的漿料；去鋁太陽能電池片經(jīng)過清洗后，浸泡在收集起來的硝酸廢液中將去鋁太陽能電池片表面的銀浸出，得到去銀太陽能電池片以及含銀酸液；將去銀太陽能電池片放入收集起來的氫氟酸廢液中除去去銀太陽能電池片表面的氮化硅反射層，得到去氮化硅太陽能電池片清洗后得到純凈的硅片，所述硅片經(jīng)過步驟A至H后被加工成合格的太陽能電池片；含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉用于制備電子漿料，所述電子漿料用于步驟G中絲網(wǎng)印刷的漿料。

進一步的是，所述含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉的具體方法如下所述：在含銀酸液中加入銅粉得到固液混合物，所述含銀酸液與銅粉的重量比為1.5～3，將固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨20～50分鐘即可得到銀包銅粉。

進一步的是，所述含銀酸液與銅粉的重量比為2。

進一步的是，所述銅粉的粒徑為2～3微米。

進一步的是，所述固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨的時間為30分鐘。

進一步的是，所述含銀酸液的溫度為20℃。

進一步的是，所述步驟B中收集起來的堿性廢液濃度為5％。

進一步的是，所述步驟D中收集起來的酸性廢液濃度為5％。

進一步的是，所述步驟E中收集起來的氫氟酸廢液濃度為0.5％。

進一步的是，所述步驟E中收集起來的硝酸廢液濃度為1.5％。

一種太陽能電池片加工工藝改善效果

《一種太陽能電池片加工工藝》的有益效果是:該太陽能電池片加工工藝通過將加工過程中產生的大量堿性廢液、酸性廢液、氫氟酸廢液、硝酸廢液收集起來，將報廢失效以及生產過程中產生的不合格太陽能電池片放入收集起來的堿性廢液中除去太陽能電池片鋁背場的部分鋁層，再將經(jīng)過堿性廢液浸泡的不合格太陽能電池片放入收集起來的酸性廢液中除去太陽能電池片的剩余鋁層得到去鋁太陽能電池片以及含鋁廢液，含鋁廢液通過化學方式轉化為氧化鋁進而用于制備電子鋁漿，所述電子鋁漿用于絲網(wǎng)印刷的漿料；去鋁太陽能電池片經(jīng)過清洗后，浸泡在收集起來的硝酸廢液中將去鋁太陽能電池片表面的銀浸出，得到去銀太陽能電池片以及含銀酸液；將去銀太陽能電池片放入收集起來的氫氟酸廢液中除去去銀太陽能電池片表的氮化硅反射層，得到去氮化硅太陽能電池片清洗后得到純凈的硅片，所述硅片可重新用于太陽能電池片的加工原料，含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉用于制備電子漿料，所述電子漿料用于絲網(wǎng)印刷的漿料，該工藝利用太陽能電池片生產過程中產生的各種廢液用于回收處理報廢失效以及生產過程中產生的不合格太陽能電池片，不但避免了大量廢液排放以及不合格太陽能電池片銷毀造成的環(huán)境污染，同時回收的硅片、銀包銅粉、鋁漿可直接供應給太陽能電池片生產線，既做到了廢液的重復利用，同時還減少了廢棄物的產生，更加利用環(huán)保生產，可以大大降低太陽能電池片加工過程中原料的使用量，從而降低了太陽能電池片的生產成本。

《一種太陽能電池片加工工藝》涉及太陽能電池領域，尤其是一種太陽能電池片加工工藝。

1.一種太陽能電池片加工工藝，其特征在于包括以下步驟：

A、對需要加工的硅片進行檢測，去除不合格硅片；

B、將經(jīng)過檢測的合格硅片放入堿性溶液中進行表面制絨處理，并將制絨處理后殘余的堿性廢液收集起來；

C、將制絨處理過的硅片放入擴散設備中進行擴散制結處理；

D、將經(jīng)過擴散制結處理的硅片放入酸性溶液中進行去磷硅玻璃處理，并將去磷硅玻璃處理后殘余的酸性廢液收集起來；

E、對擴散制結后得到的硅片進行濕法刻蝕處理；先使用氫氟酸對擴散制結后得到的硅片的各個表面進行潤洗并將潤洗后殘余的氫氟酸廢液收集起來，將步驟D中得到的去磷硅玻璃太陽能電池片清洗后；然后將硅片放入硝酸溶液中進行刻蝕并將刻蝕后殘余的硝酸廢液收集起來，接著用堿性溶液對刻蝕后的硅片進行清洗并將清洗后殘余的堿性溶液收集起來，最后利用純水對硅片進行清洗并進行干燥處理；

F、利用PECVD設備在經(jīng)過濕法刻蝕處理的硅片表面制備氮化硅反射層；

G、將鍍有減反射膜的硅片采用絲網(wǎng)印刷的方式在硅片的上下表面印制正、負電極；

H、將經(jīng)過絲網(wǎng)印刷的硅片放入燒結設備中進行燒結處理后得到太陽能電池片；

I、將不合格的太陽能電池片放入收集起來的堿性廢液中除去太陽能電池片鋁背場的部分鋁層，再將經(jīng)過堿性廢液浸泡的不合格太陽能電池片放入收集起來的酸性廢液中除去太陽能電池片的剩余鋁層得到去鋁太陽能電池片以及含鋁廢液，含鋁廢液通過化學方式轉化為氧化鋁；去鋁太陽能電池片經(jīng)過清洗后，浸泡在收集起來的硝酸廢液中將去鋁太陽能電池片表面的銀浸出，得到去銀太陽能電池片以及含銀酸液；將去銀太陽能電池片放入收集起來的氫氟酸廢液中除去去銀太陽能電池片表面的氮化硅反射層，得到去氮化硅太陽能電池片清洗后得到純凈的硅片，所述硅片經(jīng)過步驟A至H后被加工成合格的太陽能電池片；含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉用于制備電子漿料，所述電子漿料用于步驟G中絲網(wǎng)印刷的漿料。

2.如權利要求1所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉的具體方法如下所述：在含銀酸液中加入銅粉得到固液混合物，所述含銀酸液與銅粉的重量比為1.5～3，將固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨20～50分鐘即可得到銀包銅粉。

3.如權利要求2所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述含銀酸液與銅粉的重量比為2。

4.如權利要求3所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述銅粉的粒徑為2～3微米。

5.如權利要求4所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨的時間為30分鐘。

6.如權利要求5所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述含銀酸液的溫度為20℃。

7.如權利要求1所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述步驟B中收集起來的堿性廢液濃度為5％。

8.如權利要求7所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述步驟D中收集起來的酸性廢液濃度為5％。

9.如權利要求8所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述步驟E中收集起來的氫氟酸廢液濃度為0.5％。

10.如權利要求9所述的太陽能電池片加工工藝，其特征在于：所述步驟E中收集起來的硝酸廢液濃度為1.5％。

一種太陽能電池片加工工藝操作內容

該太陽能電池片加工工藝，包括以下步驟：

A、對需要加工的硅片進行檢測，去除不合格硅片；

B、將經(jīng)過檢測的合格硅片放入堿性溶液中進行表面制絨處理，并將制絨處理后殘余的堿性廢液收集起來；

C、將制絨處理過的硅片放入擴散設備中進行擴散制結處理；

D、將經(jīng)過擴散制結處理的硅片放入酸性溶液中進行去磷硅玻璃處理，并將去磷硅玻璃處理后殘余的酸性廢液收集起來；

E、對擴散制結后得到的硅片進行濕法刻蝕處理；先使用氫氟酸對擴散制結后得到的硅片的各個表面進行潤洗并將潤洗后殘余的氫氟酸廢液收集起來，將步驟D中得到的去磷硅玻璃太陽能電池片清洗后；然后將硅片放入硝酸溶液中進行刻蝕并將刻蝕后殘余的硝酸廢液收集起來，接著用堿性溶液對刻蝕后的硅片進行清洗并將清洗后殘余的堿性溶液收集起來，最后利用純水對硅片進行清洗并進行干燥處理；

F、利用PECVD設備在經(jīng)過濕法刻蝕處理的硅片表面制備氮化硅反射層；

G、將鍍有減反射膜的硅片采用絲網(wǎng)印刷的方式在硅片的上下表面印制正、負電極；

H、將經(jīng)過絲網(wǎng)印刷的硅片放入燒結設備中進行燒結處理后得到太陽能電池片；

I、將不合格的太陽能電池片放入收集起來的堿性廢液中除去太陽能電池片鋁背場的部分鋁層，再將經(jīng)過堿性廢液浸泡的不合格太陽能電池片放入收集起來的酸性廢液中除去太陽能電池片的剩余鋁層得到去鋁太陽能電池片以及含鋁廢液，含鋁廢液通過化學方式轉化為氧化鋁進而用于制備電子鋁漿，所述電子鋁漿用于步驟G中絲網(wǎng)印刷的漿料；去鋁太陽能電池片經(jīng)過清洗后，浸泡在收集起來的硝酸廢液中將去鋁太陽能電池片表面的銀浸出，得到去銀太陽能電池片以及含銀酸液；將去銀太陽能電池片放入收集起來的氫氟酸廢液中除去去銀太陽能電池片表面的氮化硅反射層，得到去氮化硅太陽能電池片清洗后得到純凈的硅片，所述硅片經(jīng)過步驟A至H后被加工成合格的太陽能電池片；含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉用于制備電子漿料，所述電子漿料用于步驟G中絲網(wǎng)印刷的漿料。

該太陽能電池片加工工藝通過將加工過程中產生的大量堿性廢液、酸性廢液、氫氟酸廢液、硝酸廢液收集起來，將報廢失效以及生產過程中產生的不合格太陽能電池片放入收集起來的堿性廢液中除去太陽能電池片鋁背場的部分鋁層，再將經(jīng)過堿性廢液浸泡的不合格太陽能電池片放入收集起來的酸性廢液中除去太陽能電池片的剩余鋁層得到去鋁太陽能電池片以及含鋁廢液，含鋁廢液通過化學方式轉化為氧化鋁進而用于制備電子鋁漿，所述電子鋁漿用于絲網(wǎng)印刷的漿料；去鋁太陽能電池片經(jīng)過清洗后，浸泡在收集起來的硝酸廢液中將去鋁太陽能電池片表面的銀浸出，得到去銀太陽能電池片以及含銀酸液；將去銀太陽能電池片放入收集起來的氫氟酸廢液中除去去銀太陽能電池片表的氮化硅反射層，得到去氮化硅太陽能電池片清洗后得到純凈的硅片，所述硅片可重新用于太陽能電池片的加工原料，含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉用于制備電子漿料，所述電子漿料用于絲網(wǎng)印刷的漿料，該工藝利用太陽能電池片生產過程中產生的各種廢液用于回收處理報廢失效以及生產過程中產生的不合格太陽能電池片，不但避免了大量廢液排放以及不合格太陽能電池片銷毀造成的環(huán)境污染，同時回收的硅片、銀包銅粉、鋁漿可直接供應給太陽能電池片生產線，既做到了廢液的重復利用，同時還減少了廢棄物的產生，更加利用環(huán)保生產，可以大大降低太陽能電池片加工過程中原料的使用量，從而降低了太陽能電池片的生產成本。

在上述實施方式中，所述含銀酸液中加入銅粉制成銀包銅粉的具體方法可以采用現(xiàn)有（截至2015年10月23日）的化學法制備銀粉然后包裹在銅粉表面制得，但是這種化學法制備方式制成的銀包銅粉含銀量較低，銀包覆層致密性低，導電性差且生產成本較高、效率較低?！兑环N太陽能電池片加工工藝》提供提供了一種新的銀包銅粉制備方法：即在含銀酸液中加入銅粉得到固液混合物，所述含銀酸液與銅粉的重量比為1.5～3，將固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨20～50分鐘即可得到銀包銅粉。該方法只需將銅粉按照一定的重量比加入到含銀酸液中，然后將其抽入研磨設備中循環(huán)研磨20～50分鐘即可，銅粉與含銀酸液的固液混合物在研磨過程中發(fā)生化學反應，部分銅粉與含銀酸液發(fā)生置換反應將銀離子置換出來生成銀粉，生成的銀粉沉積在銅粉顆粒的表面，由于固液混合物在研磨過程中同時還受到研磨設備的研磨作用力，在研磨作用力下更多的銀粉被沉積在銅粉的表面，而且在研磨作用力下銅粉顆粒表面形成的銀層會更加致密，包覆性好，進而銀包銅粉的導電性也大大提高，經(jīng)過試驗驗證，利用上述方法得到的銀包銅粉中銀含量可以達到55％以上，大大提高了銀包銅粉的綜合性能，從而降低銀包銅粉的消耗量，降低了生產成本，提高了產品效益。

為了保證能夠置換出所有的銀離子并且在銅粉顆粒表面沉積足夠的銀粉，所述含銀酸液與銅粉的重量比為2。

為了最大限度的提高銀包銅粉中銀的含量，所述銅粉的粒徑為2～3微米，這樣銅粉顆粒具有足夠大的相對表面積可以沉積更多的銀粉。

為了使置換反應更加充分，同時使更多的銀粉能夠沉積在銅粉顆粒表面，所述固液混合物抽入研磨設備中循環(huán)研磨的時間優(yōu)選為30分鐘。進一步的是，所述含銀酸液的溫度為20℃。

為了在保證制絨效果的同時，進一步降低太陽能電池片的生產成本，所述步驟B中使用的堿性溶液優(yōu)選為氫氧化鈉溶液，由于氫氧化鈉溶液價格便宜，且容易獲得，可以大大降低其生產成本。為了保證去鋁效果，所述步驟B中收集起來的氫氧化鈉廢液濃度為3～7％。進一步的是，為了保證去鋁效果，同時盡量降低成本，所述步驟B中收集起來的氫氧化鈉廢液濃度為5％。

為了保證去磷硅玻璃處理的效果，同時進一步的降低太陽能電池片的生產成本，所述步驟D中使用的酸性溶液為鹽酸，鹽酸腐蝕性強，可以保證去磷硅玻璃處理的效果，同時，鹽酸的價格相對便宜，可以大大降低其生產成本。為了保證去鋁效果，同時盡量降低成本，所述步驟D中收集起來的鹽酸廢液濃度為3～7％。進一步的是，為了保證去鋁效果，同時盡量降低成本，所述步驟D中收集起來的鹽酸廢液濃度為5％。

為了保證去銀效果，所述步驟E中收集起來的硝酸廢液濃度為1～2％。為了使太陽能電池片表面的銀全部溶解去除，同時盡量降低成本，所述步驟E中收集起來的硝酸廢液濃度優(yōu)選為1.5％。

為了保證去氮化硅效果，所述步驟E中收集起來的氫氟酸廢液濃度為0.2～0.8％。為了使太陽能電池片表面的氮化硅膜全部去除，同時盡量降低成本，所述步驟E中收集起來的氫氟酸廢液濃度為0.5％。

一種太陽能電池片加工工藝實施案例

將100千克太陽能電池片用收集起來的100L濃度為5％的氫氧化鈉廢液處理，反應至中性，除去部分鋁層，再將太陽能電池片浸泡于收集起來的300L濃度為5％的鹽酸廢液中，直至鋁層完全去除；然后將去鋁太陽能電池片投入收集起來的100L濃度為1.5％的硝酸廢液，使銀溶解完全得到含銀酸液；把去銀太陽能電池片投入到20L濃度為0.5％的氫氟酸廢液中除去氮化硅，得到純凈的硅片80千克，回收率約為90％；最后將含鋁溶液中的鋁轉化為氧化鋁，得到約20千克氧化鋁回收率約為93％，將含銀酸液的溫度控制在20℃，并加入粒徑為2-3微米的片狀銅粉混合后形成固液混合物，加入的片狀銅粉的質量為含銀酸液質量的一半，將混合后形成的固液混合物抽入砂磨機高速循環(huán)研磨30分鐘，得到含銀量約55％銀色銀包銅粉，D50＝1-2微米，導電率為1.5×10-5歐姆·厘米。

2018年12月20日，《一種太陽能電池片加工工藝》獲得第二十屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

《太陽能電池片熱處理工藝》涉及太陽能電池的生產加工領域，更具體地說，涉及一種太陽能電池片熱處理工藝。

太陽能電池片的生產工藝流程分為硅片檢測——表面制絨及酸洗——擴散制結——去磷硅玻璃——等離子刻蝕及酸洗——鍍減反射膜——絲網(wǎng)印刷——快速燒結等。具體介紹如下：

一、硅片檢測

硅片是太陽能電池片的載體，硅片質量的好壞直接決定了太陽能電池片轉換效率的高低，因此需要對來料硅片進行檢測。該工序主要用來對硅片的一些技術參數(shù)進行在線測量，這些參數(shù)主要包括硅片表面不平整度、少子壽命、電阻率、P/N型和微裂紋等。該組設備分自動上下料、硅片傳輸、系統(tǒng)整合部分和四個檢測模塊。其中，光伏硅片檢測儀對硅片表面不平整度進行檢測,同時檢測硅片的尺寸和對角線等外觀參數(shù);微裂紋檢測模塊用來檢測硅片的內部微裂紋;另外還有兩個檢測模組，其中一個在線測試模組主要測試硅片體電阻率和硅片類型，另一個模塊用于檢測硅片的少子壽命。在進行少子壽命和電阻率檢測之前，需要先對硅片的對角線、微裂紋進行檢測，并自動剔除破損硅片。硅片檢測設備能夠自動裝片和卸片，并且能夠將不合格品放到固定位置，從而提高檢測精度和效率。

二、表面制絨

單晶硅絨面的制備是利用硅的各向異性腐蝕，在每平方厘米硅表面形成幾百萬個四面方錐體也即金字塔結構。由于入射光在表面的多次反射和折射，增加了光的吸收，提高了電池的短路電流和轉換效率。硅的各向異性腐蝕液通常用熱的堿性溶液，可用的堿有氫氧化鈉，氫氧化鉀、氫氧化鋰和乙二胺等。大多使用廉價的濃度約為1%的氫氧化鈉稀溶液來制備絨面硅，腐蝕溫度為70-85℃。為了獲得均勻的絨面，還應在溶液中酌量添加醇類如乙醇和異丙醇等作為絡合劑，以加快硅的腐蝕。制備絨面前，硅片須先進行初步表面腐蝕，用堿性或酸性腐蝕液蝕去約20～25μm，在腐蝕絨面后，進行一般的化學清洗。經(jīng)過表面準備的硅片都不宜在水中久存，以防沾污，應盡快擴散制結。

三、擴散制結

太陽能電池需要一個大面積的PN結以實現(xiàn)光能到電能的轉換，而擴散爐即為制造太陽能電池PN結的專用設備。管式擴散爐主要由石英舟的上下載部分、廢氣室、爐體部分和氣柜部分等四大部分組成。擴散一般用三氯氧磷液態(tài)源作為擴散源。把P型硅片放在管式擴散爐的石英容器內，在850---900攝氏度高溫下使用氮氣將三氯氧磷帶入石英容器，通過三氯氧磷和硅片進行反應，得到磷原子。經(jīng)過一定時間，磷原子從四周進入硅片的表面層，并且通過硅原子之間的空隙向硅片內部滲透擴散，形成了N型半導體和P型半導體的交界面，也就是PN結。這種方法制出的PN結均勻性好,方塊電阻的不均勻性小于百分之十,少子壽命可大于10ms。制造PN結是太陽電池生產最基本也是最關鍵的工序。因為正是PN結的形成，才使電子和空穴在流動后不再回到原處，這樣就形成了電流，用導線將電流引出，就是直流電。

四、去磷硅玻璃

該工藝用于太陽能電池片生產制造過程中，通過化學腐蝕法也即把硅片放在氫氟酸溶液中浸泡，使其產生化學反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸，以去除擴散制結后在硅片表面形成的一層磷硅玻璃。在擴散過程中，POCL3與O2反應生成P2O5淀積在硅片表面。P2O5與Si反應又生成SiO2和磷原子，

這樣就在硅片表面形成一層含有磷元素的SiO2，稱之為磷硅玻璃。去磷硅玻璃的設備一般由本體、清洗槽、伺服驅動系統(tǒng)、機械臂、電氣控制系統(tǒng)和自動配酸系統(tǒng)等部分組成，主要動力源有氫氟酸、氮氣、壓縮空氣、純水，熱排風和廢水。氫氟酸能夠溶解二氧化硅是因為氫氟酸與二氧化硅反應生成易揮發(fā)的四氟化硅氣體。若氫氟酸過量，反應生成的四氟化硅會進一步與氫氟酸反應生成可溶性的絡和物六氟硅酸。

五、等離子刻蝕

由于在擴散過程中，即使采用背靠背擴散，硅片的所有表面包括邊緣都將不可避免地擴散上磷。PN結的正面所收集到的光生電子會沿著邊緣擴散有磷的區(qū)域流到PN結的背面，而造成短路。因此，必須對太陽能電池周邊的摻雜硅進行刻蝕，以去除電池邊緣的PN結。通常采用等離子刻蝕技術完成這一工藝。等離子刻蝕是在低壓狀態(tài)下，反應氣體CF4的母體分子在射頻功率的激發(fā)下，產生電離并形成等離子體。等離子體是由帶電的電子和離子組成，反應腔體中的氣體在電子的撞擊下，除了轉變成離子外，還能吸收能量并形成大量的活性基團?；钚苑磻鶊F由于擴散或者在電場作用下到達SiO2表面，在那里與被刻蝕材料表面發(fā)生化學反應，并形成揮發(fā)性的反應生成物脫離被刻蝕物質表面，被真空系統(tǒng)抽出腔體。

六、鍍減反射膜

拋光硅表面的反射率為35%,為了減少表面反射,提高電池的轉換效率,需要沉積一層氮化硅減反射膜。工業(yè)生產中常采用PECVD設備制備減反射膜。PECVD即等離子增強型化學氣相沉積。它的技術原理是利用低溫等離子體作能量源，樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電使樣品升溫到預定的溫度，然后通入適量的反應氣體SiH4和NH3，氣體經(jīng)一系列化學反應和等離子體反應，在樣品表面形成固態(tài)薄膜即氮化硅薄膜。一般情況下，使用這種等離子增強型化學氣相沉積的方法沉積的薄膜厚度在70nm左右。這樣厚度的薄膜具有光學的功能性。利用薄膜干涉原理，可以使光的反射大為減少，電池的短路電流和輸出就有很大增加，效率也有相當?shù)奶岣摺?/p>

七、絲網(wǎng)印刷

太陽電池經(jīng)過制絨、擴散及PECVD等工序后，已經(jīng)制成PN結，可以在光照下產生電流，為了將產生的電流導出，需要在電池表面上制作正、負兩個電極。制造電極的方法很多，而絲網(wǎng)印刷是制作太陽電池電極最普遍的一種生產工藝。絲網(wǎng)印刷是采用壓印的方式將預定的圖形印刷在基板上，該設備由電池背面銀鋁漿印刷、電池背面鋁漿印刷和電池正面銀漿印刷三部分組成。其工作原理為：利用絲網(wǎng)圖形部分網(wǎng)孔透過漿料，用刮刀在絲網(wǎng)的漿料部位施加一定壓力，同時朝絲網(wǎng)另一端移動。油墨在移動中被刮刀從圖形部分的網(wǎng)孔中擠壓到基片上。由于漿料的粘性作用使印跡固著在一定范圍內，印刷中刮板始終與絲網(wǎng)印版和基片呈線性接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，從而完成印刷行程。

八、快速燒結

經(jīng)過絲網(wǎng)印刷后的硅片，不能直接使用，需經(jīng)燒結爐快速燒結，將有機樹脂粘合劑燃燒掉，剩下幾乎純粹的、由于玻璃質作用而密合在硅片上的銀電極。當銀電極和晶體硅在溫度達到共晶溫度時，晶體硅原子以一定的比例融入到熔融的銀電極材料中去，從而形成上下電極的歐姆接觸，提高電池片的開路電壓和填充因子兩個關鍵參數(shù)，使其具有電阻特性，以提高電池片的轉換效率。

燒結爐分為預燒結、燒結、降溫冷卻三個階段。預燒結階段目的是使?jié){料中的高分子粘合劑分解、燃燒掉，此階段溫度慢慢上升;燒結階段中燒結體內完成各種物理化學反應，形成電阻膜結構，使其真正具有電阻特性，該階段溫度達到峰值;降溫冷卻階段，玻璃冷卻硬化并凝固，使電阻膜結構固定地粘附于基片上。

九、外圍設備

在電池片生產過程中，還需要供電、動力、給水、排水、暖通、真空、特汽等外圍設施。消防和環(huán)保設備對于保證安全和持續(xù)發(fā)展也顯得尤為重要。一條年產50MW能力的太陽能電池片生產線，僅工藝和動力設備用電功率就在1800KW左右。工藝純水的用量在每小時15噸左右，水質要求達到中國電子級水GB/T11446.1-1997中EW-1級技術標準。工藝冷卻水用量也在每小時15噸左右，水質中微粒粒徑不宜大于10微米，供水溫度宜在15-20℃。真空排氣量在300M3/H左右。同時，還需要大約氮氣儲罐20立方米，氧氣儲罐10立方米?？紤]到特殊氣體如硅烷的安全因素，還需要單獨設置一個特氣間，以絕對保證生產安全。另外，硅烷燃燒塔、污水處理站等也是電池片生產的必備設施。

太陽能電池片熱處理工藝專利目的

《太陽能電池片熱處理工藝》目的是提供一種太陽能電池片熱處理工藝，進一步提高電池片光電轉換效率，提高經(jīng)濟效益。

太陽能電池片熱處理工藝技術方案

一種太陽能電池片熱處理工藝，包括：a）從經(jīng)過印刷燒結后的太陽能電池片中，篩選出轉換效率低于18%，且填充因子在70%以上的電池片；b）對篩選出的電池片進行低溫退火，以提高所述篩選出的電池片的轉換效率，所述低溫退火的溫度低于正常的燒結溫度；c）對經(jīng)低溫退火后的電池片進行分揀測試，篩選出填充因子下降的電池片；d）對步驟c）中篩選出的電池片進行重新燒結，以提高所述電池片的填充因子，所述重新燒結的溫度與正常燒結溫度相同；e）對經(jīng)重新燒結的電池片進行分揀測試，篩選出轉換效率低于18%的電池片，返回步驟b），直至篩選出的大部分或全部電池片的轉換效率均高于18%，且填充因子在70%以上。

優(yōu)選的，所述電池片的基底材料為單晶硅，所述篩選出的電池片為因單晶硅拉制過程中引入的缺陷導致的轉換效率低的太陽能電池片。

優(yōu)選的，在印刷燒結之前還包括：電池片表面的制絨過程、擴散制結過程和周邊等離子刻蝕過程，所述擴散制結過程為，在電池片的正面進行擴散制結，在電池片的背面擴散制作背場。

優(yōu)選的，進行周邊等離子刻蝕過程后還包括，沉積減反射膜過程和印刷電極過程，所述沉積減反射膜過程為，在電池片的正面和背面先后均進行減反射膜的沉積。

優(yōu)選的，制作所述電池片的基底材料為N型單晶硅。

優(yōu)選的，所述低溫退火的時間為30秒-4分鐘。

優(yōu)選的，所述低溫退火的溫度為250攝氏度-550攝氏度。

優(yōu)選的，所述減反射膜為富氫的氮化硅薄膜、富氫的氮氧化硅薄膜和富氫的氮化鈦薄膜中的至少一種。

優(yōu)選的，所述低溫退火過程可在非氧化性氣氛下進行。

太陽能電池片熱處理工藝改善效果

《太陽能電池片熱處理工藝》實施例提供的太陽能電池片熱處理工藝，通過篩選出轉換效率偏低的太陽能電池片，并對篩選出的電池片進行低溫退火，即重新返燒過程，由于篩選出的電池片轉換效率低是由在硅基底材料制備過程中引入的缺陷引起的，這些缺陷在太陽能電池片的制備過程中是無法完全消除的，但是該實施例中以低于正常燒結溫度和燒結時間進行重新返燒，可使減反射膜中具有鈍化作用的元素（主要為氫元素）進一步的鈍化基底材料中的缺陷，即可進一步的減少基底材料中的缺陷從而提高了晶體硅太陽能電池片的轉換效率。

在經(jīng)過低溫退火之后，由于低溫退火過程可能導致電池片柵線中的玻璃體性質發(fā)生變化，從而可能導致填充因子下降，進而也會影響電池片的轉換效率，因此對填充因子下降的電池片再次以正常燒結溫度進行燒結，從而提高其填充因子。

低溫退火和重新燒結過程循環(huán)進行，低溫退火過程可以修復單晶硅和多晶硅基底材料中的缺陷，而重新進行的正常燒結過程又可以修復低溫退火過程產生的缺陷，兩個處理過程相互配合，在每一步驟后都會得到轉換效率高于18%，且填充因子在70%以上的電池片，之后再對剩余不滿足要求的電池片進行處理，如此往復，經(jīng)過一步步的篩選、返燒等，能夠使大部分或全部電池片的轉換效率和填充因子滿足要求，即大大減少了低效片的數(shù)量，提高了經(jīng)濟效益。