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金刚石线在多晶产业的应用

关键词 金刚石线 , 多晶|2019-05-17 09:27:39|技术信息|来源 中国超硬材料网
摘要 目前金刚石线在多晶切割中的技术瓶颈已基本解决,生产正快速转换为金刚石线切割。(一)金刚石线在多晶产业应用中的现状及未来趋势:1、历史:金刚石线切割多晶硅片面临断线风险和制绒困难两大...

       目前金刚石线在多晶切割中的技术瓶颈已基本解决,生产正快速转换为金刚石线切割。

       (一)金刚石线在多晶产业应用中的现状及未来趋势:

       1、历史:金刚石线切割多晶硅片面临断线风险和制绒困难两大问题:

       (1)断线:铸锭晶体中存在的硬点可能会在切割过程中造成断线;

       (2)制绒:金刚石线固结切割方式导致切割后的硅片表面损伤程度较浅、表面划痕密,从而导致了更高的反射率损伤层浅,沿用现行酸性湿法制绒后依然存在较高的反射率,制成电池后效率比砂浆切割硅片低了将近0.4 个百分点。

       2、现状:金刚石线+黑硅的组合技术能基本解决这一问题;

       3、未来:主要多晶硅企业开始大规模推广金刚石线+黑硅技术推广,预计2018年将基本完成对砂浆切割的替换。但无论如何,在多晶硅行业技术升级和成本下降的巨大压力推动下,金刚石线切割技术通过叠加黑硅技术在多晶领域已经开始获得规模化应用。考虑到原有砂浆切割资产投入较大,而金刚石线改造成本较低,大部分多晶硅企业可能采用对原有设备进行改进的方式

       (二)黑硅制绒技术

       近几年,主要多晶硅企业开始探索解决的办法,一种比较受认可的途径是,在多晶硅电池片环节采用黑硅技术。黑硅电池,核心是通过刻蚀技术,一方面在常规硅片表面制绒的基础上形成纳米级的小绒面,从而加大陷光的效果降低反射率,增加对光的吸收;另一方面,通过二次刻蚀来降低表面复合,从而将常规电池的转换效率绝对值提高。

微信截图_20190517091809.png

       黑硅制绒特点:

       硅片选择性不强;更低的表面反射率;电池组件产品外观优秀;电池表面钝化技术难度增加;需考虑组件CTM损失匹配。

       黑硅制绒实现方式:

       反应离子刻蚀法(RIE);金融辅助化学腐蚀法(MACE);图形掩膜化学腐蚀法;激光法。

       1、干法RIE黑硅


微信截图_20190517091909.png

       干法黑硅实现模式有三种:

       (1)RIE模式:物理轰击>化学反应,行程类金字塔形貌;

       (2)ICP模式:化学反应>物理轰击,行程类似倒金字塔形貌;

       (3)纯化学反应,无需去损伤工艺。

       2、湿法MACE黑硅

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       工艺流程:SDE(表面去损伤刻蚀)——HF/H202/AgNO3(金属多孔层形成)——HF/HNO3/H2O(酸溶液刻蚀)——Surface etching(扩孔)——HF/HCI,SC-2(金属清洗去除)。

       目前影响湿法工艺量产的主要因素在于金属离子的去除,制绒工艺的稳定性及重复性。

       (三)金刚石线切割多晶硅片制绒添加剂原理

       添加剂的主要成分:硅基表面活性剂、有机消泡剂等。

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       (四)不同金刚石线切割多晶硅片制绒技术路线对比

       1、技术性能对比

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       添加剂方案效率损失约0.1%;湿法黑硅效率增益约0.25%~0.4%;RIE效率增益约0.5%~0.7%。

       2、制绒方案QE曲线分析对比

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       湿法黑硅因其较小的绒面,在短波段的EQE最佳;干法黑硅在长波和短波均有一定提升;直接制绒与常规砂浆切割多晶常规酸制绒类似,长波反射率高于常规砂浆酸制绒片。

       3、电池外观对比

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       添加剂方案电池外观整体均匀,略有发亮,表面一致;RIE外观发黑,均匀一致,表现最佳;MACE电池外观略有晶花,组件封装后不明显。

       4、三种方案产业化应用对比

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       5、组件性能对比

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       6、组件外观对比

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