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实习报告
认识实习报告
系别:
数理系
专业:
应用物理学
姓名:
董忠超
学号:
132411114
指导教师:
王新练花春飞王文芳
完成时间:
2012年6月11日~6月15日
河南城建学院
2012年6月10日
前言
经学校安排,我们五月十二日至五月十四日在阿特斯光伏电力(洛阳)有限公司进行实习。
在实习过程中要对光伏工程和电力工程的生产方式和工艺过程,光伏材料主要制备成形方法和主要光伏产品加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构有一个大致的了解。
了解硅原料加工成电池片的流程及所用机器的功用,了解光伏电池片即电池组件的制作原理、制作使用的机器、制作工艺与流程、制作中重要的细节问题等有关电池片及电池组件制作方面的信息。
目录
一、实习概况........................................................................................3
二、实习内容........................................................................................4
三、实习心得与体会............................................................................9
一、实习单位概况
阿特斯光伏电力(洛阳)有限公司位于河南省洛阳市洛龙区。
阿特斯是一家由归国科学家瞿晓铧博士于2001年11月创办的太阳能光伏公司,先后在中国建立了洛阳、常熟及苏州三大产业基地,七家独资企业,全球雇员7000余人。
阿特斯现有厂房面积已达156000㎡,2008年,阿特斯组件产能已超过600兆瓦。
阿特斯专业从事硅锭、硅片、太阳能电池片和太阳能组件及应用产品的研发、生产和销售,以及太阳能电站的系统安装。
自2002年投产后,阿特斯六年实现销售收入增长50倍。
于2006年在美国纳斯达克成功上市,是中国第一家登陆美国纳斯达克的光伏企业(纳斯达克代码:
CSIQ)。
2006、2007和2008年,连续3年增长率为1552%。
2007和2008连续两年蝉联德勤年度高科技、高成长中国50强,2008年,阿特斯销售额达7.09亿美元,比2007年增长134%,成为世界光伏产业发展最快的企业之一。
2010年度位列全球组件出货量排行榜第六位,是世界光伏产业发展最快的企业之一.
阿特斯生产光伏玻璃幕墙、汽车充电器、GPS太阳能车载跟踪系统、太阳能电池组件CS5A等各种标准太阳能组件产品和应用组件产品。
阿特斯光伏组件被广泛应用于商业、家用、工业的离网等独立系统和并网的太阳能供电系统及光伏发电站等不同领域。
独立系统包含独立的户用系统,如偏远农村的供电、通讯领域的远程控制系。
并网系统被分为住宅、商用、工业用供电系统。
阿特斯阳光电力全面通过了德国莱茵(TUVRheinland)的DINENISO9001:
2008、QC080000,是业界第一家通过ISO/TS16949:
2009质量保证体系的认证的企业。
而且阿特斯光伏组件测试中心,还是国内第一家通过中国合格评定国家认可委员会CNAS认可的企业光伏实验室。
其应用产品汽车充电器、GPS太阳能车载跟踪系统、太阳能电池组件CS5A先后获江苏省高新技术产品荣誉称号。
2、实习内容
(1)硅片制作
1、硅原料的洗涤
在酸洗车间主要设备是并排放置的水槽及可以放出各种需要的液体的水管。
根据硅原料的不同条件有相应的洗法。
有些品质较好的硅原料只需水洗,对于品质差的硅原料则需要酸洗、碱洗、水洗。
通过酸洗、碱洗可将硅原料上的石英等杂物去除掉,去除掉杂物后还要进行中和、水洗、烘干等处理。
最后在车间中的一个密闭房间里还要对洗好的硅料进行分料包装,将不同的硅料分选开来,大约十千克装成一包留待下一步配料铸锭使用。
2、铸锭
铸锭分为多晶铸锭与单晶铸锭。
我们首先进入了多晶铸锭车间,车间最外端是烧结炉,车间内共有四十台铸造炉,二十台产自日本二十台产自美国。
图1多晶硅铸造炉
买来待用的坩埚要先经过预处理才能使用。
在坩埚的内部要涂上一层氮化硅,然后在烧结炉里进行烧结,烧结温度在1050摄氏度左右。
涂氮化硅是为了防止铸造过程中硅料与坩埚反应,也可以防止铸好的硅锭与坩埚粘在一起。
而涂层易粘到硅锭上影响硅锭品质,经过烧结可将涂层与坩埚烧结到一起防止这一现象发生。
由上一流程分好的硅原料经技术人员配料放入处理过的坩埚内就可以入炉铸造了,其中每个坩埚中装料500千克。
铸造过程大约需要八十个小时,此过程中炉内顶部的多晶硅硅棒逐渐从硅料中拉出,硅料从下部开始逐渐结晶,结晶过程中杂质逐渐上升,所以最后形成的硅锭的顶部杂质含量最高。
铸造好的硅锭取出逐渐冷却后去掉坩埚就可以用于下一道程序了。
单晶硅的铸锭过程大致与多晶硅原理相同,只是设备不同,炉内顶部的硅棒是单晶硅。
图2多晶硅铸造炉
3、开方
开方主要采用开方机进行线切。
在线切前,首先要将硅锭用泡沫胶固定到专用的钢制底座上。
泡沫胶有两个作用,一是起到固定作用,二是起到减震作用,防止开方过程中硅锭直接与钢制底座碰撞导致硅晶体受损。
开方机内有随转轮高速走动的细钢丝用于切割,同时上方不断的喷出切割液,帮助切割。
切割好的硅锭还要用专门的机器对几项指标进行检验,找出内部不合格的硅锭并做标记。
对于有问题的硅锭要根据标记把不合格的部分切去。
检验过的硅锭经过磨面,将损伤层去掉并磨成需要的尺寸就可以用于下一工序了。
图3固定好的硅锭
4、切片
先将玻璃板固定在钢制底座上,再将开方并处理好的硅锭固定在玻璃板上,这样就可以放入切片机内进行切片了。
其中玻璃板的作用很重要,它可以防止切片时切割丝直接接触钢制底座而受到损伤。
切片液由烘干的碳化硅与聚乙二醇经过处理而来。
切片机也是利用钢丝高速走动完成切割,期间上部不断喷出切片液,大约八小时可完成一片的切割。
切好的硅片还在玻璃板上粘着并且还沾有很多切片液,所以要经过另外一个机器用水和超声波进行洗刷,并喷涂试剂进行脱胶。
脱胶后的硅片要进行装筐,每筐约25片,然后将这些硅片送入清洗机里再次清洗,然后烘干、检验、分装就可以用下一工序了。
(二)电池片、电池组件制造过程
1、电池片的制作
首先要对制造处理好的硅片进行清洗,通过这一步骤除去运送过程中沾到杂物。
接着就要进行制绒,通过这一操作可将硅片表面变得凹凸不平以减少光的反射提高光的转化效率。
单晶硅绒面的制备是利用硅的各向异性腐蚀,在每平方厘米硅表面形成几百万个四面方锥体也即金字塔结构。
由于入射光在表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,提高了电池的短路电流和转换效率。
太阳能电池需要一个大面积的PN结以实现光能到电能的转换,而扩散炉即为制造太阳能电池PN结的专用设备。
管式扩散炉主要由石英舟的上下载部分、废气室、炉体部分和气柜部分等四大部分组成。
扩散一般用三氯氧磷液态源作为扩散源。
把P型硅片放在管式扩散炉的石英容器内,在850—900摄氏度高温下使用氮气将三氯氧磷带入石英容器,通过三氯氧磷和硅片进行反应,得到磷原子。
经过一定时间,磷原子从四周进入硅片的表面层,并且通过硅原子之间的空隙向硅片内部渗透扩散,形成了N型半导体和P型半导体的交界面,也就是PN结。
这种方法制出的PN结均匀性好,方块电阻的不均匀性小于百分之十,少子寿命可大于10ms。
制造PN结是太阳电池生产最基本也是最关键的工序。
因为正是PN结的形成,才使电子和空穴在流动后不再回到原处,这样就形成了电流,用导线将电流引出,就是直流电。
接下来就是去磷硅玻璃,该工艺用于太阳能电池片生产制造过程中,通过化学腐蚀法也即把硅片放在氢氟酸溶液中浸泡,使其产生化学反应生成可溶性的络和物六氟硅酸,以去除扩散制结后在硅片表面形成的一层磷硅玻璃。
由于在扩散过程中,即使采用背靠背扩散,硅片的所有表面包括边缘都将不可避免地扩散上磷。
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。
因此,必须对太阳能电池周边的掺杂硅进行刻蚀,以去除电池边缘的PN结。
抛光硅表面的反射率为35%,为了减少表面反射,提高电池的转换效率,需要沉积一层氮化硅减反射膜。
现在工业生产中常采用PECVD设备制备减反射膜。
PECVD即等离子增强型化学气相沉积。
利用薄膜干涉原理,可以使光的反射大为减少,电池的短路电流和输出就有很大增加,效率也有相当的提高。
这之后还要进行去PSG和PECVD处理,以使得电池的正负极不会连在一起成为合格的电池片。
太阳电池经过制绒、扩散及PECVD等工序后,已经制成PN结,可以在光照下产生电流,为了将产生的电流导出,需要在电池表面上制作正、负两个电极。
制造电极的方法很多,而阿特斯主要采用丝网印刷这种生产工艺。
最后要进行丝网印刷、分类、测绝缘性发电功率、检验包装,才能
完成电池片的制作。
图4电池片的制作流程
2、电池组件的制作
先将电池片进行单片焊接,将电池片的正负极引出。
然后将单片进行一定数量的串联以达到需要的功率。
对于流水线上焊接好的电池组还要在相应的机器上进行检测,看是否焊接正确,各电池组是否合格。
对于焊接检查好电池组还要进行叠层。
叠层从下至上一次是:
背板、EVA薄膜、电池片、EVA薄膜、玻璃板。
这样放置可以提高电池的转换效率也可以保护电池片。
这时几层物体还不在一起,还要进行层压、装框将它们固定在一起。
接下来要进行注胶密封,以起到防水的作用。
这时电池组件就已经初步做好了。
还要做的就是清洗、检测。
清洗可以保证组件的外观,检测可以保证组件的绝缘性与发电功率。
到此合格的组件就可以包装入库了。
(三)光伏发电系统
光伏发电系统有独立系统和并网的太阳能供电系统。
独立的光伏发电系统由太阳能光伏电池组件、充电控制器、蓄电池、逆变器组成。
它可以给直流负载和交流负载供电。
在偏远山区以及一些较为特殊的用电设备采用电网输电有很大不便时,独立的光伏发电系统就可以充分体现它的优越性,解决输电不便及耗资过大等问题。
并网的太阳能供电系统由太阳能阵列、汇流箱、直流柜、逆变器、升压系统、温度测试仪、辐射仪、监控数据采集器、计算机组成。
通过监测系统和计算机处理,可以调整光伏组件的角度与方向等提高工作效率。
通过由计算机等一起组成的配电系统,可以很好地控制电能的输出。
大型的并网发电系统可以节约很多的传统能源减少很多碳排放。
图5并网型发电系统
三、实习心得与体会
(一)做事要认真
只有认认真真的去做事才能把事情做好,不可有一丝马虎和侥幸心理。
比如铸锭,从硅原料的清洗到铸锭完成,有一个环节出问题就有可能导致最终生产出的硅片全部为废品。
每个环节都需要十分的谨慎,稍不注意就有可能导致硅料中掺入杂质,影响最终的产品质量。
配料和烧结则更为关键,配料的比例、烧结的时间都直接关系到生产的结果。
我从这次实习中真正的感受到了做事认真的重要性。
(二)知识就是本钱
在阿特斯实习期间我从他们的生活氛围中感受到有知识、有技术的人很受尊重,同时我也发现他们也很受重用。
我很清楚的记得,当我们问道我们在大学最需要学的是什么,怎样做才能为将来的工作打好基础时;技术部的李经理告诉我们,大学就要将理论知识学好,这样才在工作中很快的学会各个环节的工艺,并在突发事件发生时很快的做出补救方案,不用太急于学习实际操作,刚毕业的大学生大都不能严格符合公司需要都要经过培训,所以公司还是很注重学生的理论基础的。
·成绩评定·
指导教师评语:
认识实习成绩评定
班级1324111姓名董忠超学号132411114
综合成绩:
指导教师签字年月日
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