新能源新材料培訓課件-終稿資料

1、新能源技術(shù)培訓課件培訓目標理解太陽能發(fā)電的基本原理了解太陽能發(fā)電系統(tǒng)的分類及構(gòu)成掌握硅片的原材料及工藝流程新能源（一）太陽能光伏發(fā)電 1、定義：直接將太陽的光能變換成電能的太陽能利用方式稱為太陽光伏發(fā)電。 2、工作原理：太陽能電池發(fā)電的原理主要是半導體的光電效應(yīng)，一般的半導體主要結(jié)構(gòu)如下： 圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。當硅晶體中摻入其他的雜質(zhì)，如硼、磷等，當摻入硼時，硅晶體中就會存在著一個空穴。新能源 圖中，正電荷表示硅原子，負電荷表示圍繞在硅原子旁邊的四個電子。而黃色的表示摻入的硼原子，因為硼原子周圍只有3個電子，所以就會產(chǎn)生入圖所示的藍色的空穴，這個空穴因

2、為沒有電子而變得很不穩(wěn)定，容易吸收電子而中和，形成P（positive）型半導體。同樣，摻入磷原子以后，因為磷原子有五個電子，所以就會有一個電子變得非?；钴S，形成N（negative）型半導體。黃色的為磷原子核，紅色的為多余的電子。新能源 N型半導體中含有較多的空穴，而P型半導體中含有較多的電子，這樣，當P型和N型半導體結(jié)合在一起時，在兩種半導體的交界面區(qū)域里會形成一個特殊的薄層，界面的P型一側(cè)帶負電，N型一側(cè)帶正電。這是由于P型半導體多空穴，N型半導體多自由電子，出現(xiàn)了濃度差。N區(qū)的電子會擴散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會擴散到N區(qū)，一旦擴散就形成了一個由N指向P的“內(nèi)電場”，從而阻止擴散進行。達到平

3、衡后，就形成了這樣一個特殊的薄層形成電勢差，這就是PN結(jié)。 新能源 當晶片受光后，PN結(jié)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。然后在PN結(jié)中形成電勢差，這就形成了電源。(如下圖所示）：新能源3、光伏發(fā)電的分類按照供能方式，通?？蓪⒐夥l(fā)電系統(tǒng)分為獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)（也稱離網(wǎng)系統(tǒng)）、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和混合光伏發(fā)電系統(tǒng)。獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)負載的特點可分為直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)和交直流混合系統(tǒng)。其主要區(qū)別在于系統(tǒng)中是否有逆變器。4、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分太陽能電池組件和方陣：具有外部封裝及內(nèi)部連接、能單獨提供直流電輸出的最小不可分割的太陽能電池

4、組合裝置，叫做太陽能電池組件。由兩個或兩個以上的太陽能電池組件在機械和電氣上按一定方式組裝在一起，并且有固定的支撐結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的直流發(fā)電單元，叫做太能電池方陣。蓄電池：一種化學電源，能將直流電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，需要時再把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。蓄電池在系統(tǒng)中起著電能貯存、調(diào)節(jié)功率和提供能量的作用，并向負載提供電能。新能源直流交流逆變器：將交流電變換成直流電稱為整流，完成整流功能的電路稱為整流電路；而將直流電變換成交流電稱為逆變，完成逆變功能的電路稱為逆變電路?？刂破鳎嚎刂破魇枪夥l(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一，也是平衡系統(tǒng)的主要組成部分，在小型光伏系統(tǒng)中，控制器也稱為充放電控制器，它主要起防止蓄電池過充

5、電和過放電的作用。新能源 5、獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)負載的特點可分為直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)和交直流混合系統(tǒng)。其主要區(qū)別在于系統(tǒng)中是否有逆變器。各種獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)框圖如下：新能源 獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池方陣、控制器、逆變器、蓄電池組以及支架和輸配電設(shè)備構(gòu)成，太陽能電池方陣雙稱為太陽能發(fā)電機，其他設(shè)備稱為平衡系統(tǒng)或配套系統(tǒng)。新能源 （二）太陽能硅片 1、定義和分類 硅：一種重要的半導體材料，用作半導體材料的硅是經(jīng)還原提純的高純硅（純度達8個“9”以上），它有非晶、多晶、單晶3種形態(tài)。 2、主要產(chǎn)品 單晶硅和多晶硅 熔融的單質(zhì)硅凝固時,硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果

6、這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。新能源 多晶硅可作拉制單晶硅的原料，多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。例如在力學性質(zhì)、光學性質(zhì)和熱學性質(zhì)的各向異性方面，遠不如單晶硅明顯；在電學性質(zhì)方面，多晶硅晶體的導電性也遠不如單晶硅顯著，甚至于幾乎沒有導電性。在化學活性方面，兩者的差異極小。新能源（三）硅片關(guān)鍵工序的原理和工藝流程 1、鑄錠工藝 配方自動循環(huán)的步驟: 加熱熔化長晶退火冷卻 新能源2、晶體切割生產(chǎn)工藝切斷：是切除單晶硅棒的頭部、尾部及超出客戶規(guī)格的部分，將單晶硅棒分段成切片設(shè)備可以處理的長度，切取試片測量單晶硅棒的電阻率

7、氧含量等參數(shù)。切方粘膠：為了實現(xiàn)單晶硅圓棒（圓棒）的開方加工，需將圓棒垂直安放于設(shè)備工作臺上，且同排圓棒的軸線需要保持在同一平面內(nèi)，因此，圓棒在開方前需將其粘接在粘接盤上，且圓棒的軸線與粘接盤的軸線要保持在同一直線上。新能源切方 單晶硅圓棒垂直安裝在設(shè)備工作臺上后，隨著工作臺整體移動。在切割過程中，工作臺垂直移動，在導向系統(tǒng)的引導下，鋸條高速運行，在水的冷卻和潤滑下，通過鋸條上的金鋼砂完成對同排單晶硅圓棒的切割。滾磨 圓棒開方后，仍存有不規(guī)則的圓弧，需將其處理為規(guī)則的符合一定尺寸要求的圓弧，即倒角，以便切出幾何規(guī)格一定的硅片。為達到此目的，以方棒軸線為軸旋轉(zhuǎn)，同時金鋼砂磨輪對圓弧不斷進行磨削直

8、至達到所需規(guī)格。砂漿攪拌 tai 陽能硅片的切割過程中，需要使用硬度高、粒度小且粒徑分布集中的碳化硅微粉作為主要切削介質(zhì)。為使碳化硅微粉在切削過程中分散均勻，同時及時帶走切削過程中產(chǎn)生的巨大的摩擦熱通常需先將碳化硅微粉按照一定比例加入到以新能源 聚乙二醇（PEG）基或油類為主要原料合成的水溶性或油性太陽能硅片切削液中并充分分散，配置成均勻穩(wěn)定的切割砂漿后再用于硅片切割。新能源 3、多線切割粘膠 為了使晶棒能夠隨機器進給系統(tǒng)一起運動，需要將晶棒粘接在夾持工件夾持導軌上。粘膠工序就是負責對即將入機切割的晶棒進行粘接處理。多線切割 線切割因加工效率高，損耗少，適合大批量硅片加工等優(yōu)勢，在太陽能電池及

9、半導體材料的切割上，得到了廣泛的應(yīng)用。 新能源清洗、包裝 硅棒在經(jīng)過切方、滾磨以及多線切割后，硅片表面吸附了大量的附著物。如：金屬離子、殘留切削液、砂漿顆粒等等。為了提高硅片的表面質(zhì)量，確保硅片在加工成電池片后的轉(zhuǎn)換效率，所以，需要將附著在硅片表面的污漬徹底清洗干凈。第四部分新材料技術(shù)培訓培訓講師：培訓時間：培訓目標理解高純鋁、電子鋁箔、電極箔的定義了解各類產(chǎn)品的工藝流程掌握高純鋁、電子鋁箔、電極箔的分類及原材料要求掌握電極箔的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展方向新材料（一）高純鋁產(chǎn)品1、定義 通常把純度（鋁含量）大于99.8%的純鋁叫做高純鋁，它是以優(yōu)質(zhì)精鋁為原料，采用定向凝固提煉法生產(chǎn)的。高純鋁呈銀白色，表

10、面光潔，具有清晰結(jié)晶紋，不含有夾雜物。高純鋁具有低的變形抗力、高的電導率及良好的塑性等性能，主要被應(yīng)用于科學研究、電子工業(yè)、化學工業(yè)及制造高純合金、激光材料及一些其他特殊用途，高純鋁具有良好的延展性，通?？梢阅雺撼蓸O薄的鋁箔或極細的鋁絲。2、分類 高純鋁又可細分為次超高純鋁（鋁含量99.5%99.95%)、超高純度鋁（鋁含量99.996%99。999%）和極高純度鋁（鋁含量99.999%以上）。新材料 3、電解鋁生產(chǎn)工藝原理及其原材料 原理：現(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，主要采取冰晶石氧化鋁融鹽電解法。直流電流通入電解槽，在陰極和陽極上起電化學反應(yīng)，反應(yīng)式如下： 2Al2O3（溶解）+3C（固）=4Al（液

11、）+3CO2（氣） 電解產(chǎn)物，陰極上是鋁液，陽極上是CO2和CO氣體。鋁液用真空抬包抽出，經(jīng)過凈化和澄清之后，澆鑄成商品鋁錠，其質(zhì)量達到99.599.8Al。陽極氣體中還含有少量有害的氟化物和瀝青煙氣，經(jīng)過凈化之后，廢氣排放入大氣，收回的氟化物返回電解槽。新材料（二）電子鋁箔1、定義 電子鋁箔是經(jīng)過熱軋、冷軋、箔軋、分切、退火等工序生產(chǎn)制造而成的高科技產(chǎn)品。 2、生產(chǎn)工藝流程 原材料精鋁板錠入廠前先要進行檢驗，在內(nèi)部組織、成分控制達標的前提下，還要求外觀質(zhì)量必須符合電子鋁箔公司內(nèi)部入廠檢驗標準方可入廠進行生產(chǎn)。精鋁板錠進廠先要進行銑面工序，其目的在于消除由精鋁鑄錠引起的表面各類缺陷。銑面后檢驗

12、合格進入加熱爐進行均勻化退火，在達到 電子鋁箔新材料 工藝要求的各項條件后開始熱軋。通常，經(jīng)過幾個道次的軋制道次的熱軋，生產(chǎn)得到表面質(zhì)量合格，并且滿足下道工序來料厚度要求得熱軋卷，熱軋工序完成進行正常的轉(zhuǎn)序。熱軋產(chǎn)品轉(zhuǎn)入冷軋生產(chǎn)，通常冷軋工序分為粗軋和精軋兩個階段，即對應(yīng)到冷軋和箔軋工序，在該工序熱軋產(chǎn)品經(jīng)過粗軋和精軋得到客戶要求成品厚度的料卷。新材料（三）電極箔產(chǎn)品 1、定義及工藝流程 電極箔是采用光箔做為生產(chǎn)原料，經(jīng)過配制、前后處理、水洗、干燥、收卷等工藝流程，生產(chǎn)出質(zhì)量高、電化學性能指標好的高壓腐蝕產(chǎn)品；或以高壓腐蝕箔做為生產(chǎn)原料，通過配制、前處理、中處理、分級化成、水洗、導電、熱處理、

13、干燥、收卷等工序生產(chǎn)出可滿足市場各規(guī)格需求的高壓化成產(chǎn)品。電極箔新材料 電極箔是鋁電解電容器專用的高性能電子材料。其原理是在厚100m，純度大于99.99的高純鋁箔表面進行電化學處理，以滿足鋁電解電容器所需電壓、容量、強度的需求，其腐蝕比容的高低決定了電容器性能的大小，而氧化膜的質(zhì)量水平?jīng)Q定了電容器的主要性能指標。 民用產(chǎn)品 家用電氣 （電視機、空調(diào)等）照明 （節(jié)能燈 整流器）電子產(chǎn)品 （手機、錄畫機、游戲機、音響、數(shù)碼相機、導航儀、無線）電腦 （臺式電腦，筆記本電腦） 新材料工業(yè)產(chǎn)品 節(jié)能設(shè)備 （變頻器、機械、電梯、變頻空調(diào)等）交通工具 （電動汽車、電力機車）能源設(shè)備 （發(fā)電、風力發(fā)電、礦山） 新材料2、鋁電解電容器的主要應(yīng)用領(lǐng)域：薄型電視電腦游戲機錄相機變頻空調(diào)音響汽車變頻器約個約個約個約個約個約個約個約個電容器新材料 3、鋁箔的發(fā)展動向 （）按末端產(chǎn)品特性要求 滿足數(shù)碼電子產(chǎn)品的要求 低壓箔高比容、耐水性、長壽命。機械加工性。滿足固體 電容器用鋁箔的要求 滿足節(jié)能燈產(chǎn)品的要求 中高壓箔 耐熱性、耐久性。機械加工性。 滿足變頻器產(chǎn)品的要求 高壓箔 耐高壓、耐紋波、壽命性。提高比容。新材料 混合動機汽車的要求 高壓箔 耐超高電壓（化成電壓）。壽命性。 （）鋁箔綜合技術(shù)開發(fā) 光箔腐蝕箔化成箔的共同研發(fā) （）前沿技術(shù) 定格電壓用電極箔的開發(fā) 非結(jié)晶耐高溫氧化膜的開