硅材料重復(fù)利用技術(shù)

1、硅材料重復(fù)利用技術(shù)1 利用單晶硅頭尾料重新拉制(復(fù)拉)專供太陽能電池的單晶在我國(guó)已經(jīng)有三十年的歷史。 上世紀(jì)七十年代我國(guó)產(chǎn)生兩家最早的太陽能電池生產(chǎn)廠家：寧波太陽能電池廠和開封太陽能電池廠。當(dāng)時(shí)都設(shè)有單晶車間，每公斤單晶成本300400元。一前言 八十年代后期，昆明云南半導(dǎo)體廠，秦皇島華美公司均引進(jìn)全套電池生產(chǎn)線(包括拉晶，切片)。寧波和開封廠也引進(jìn)絲網(wǎng)印刷燒結(jié)技術(shù)取代真空蒸發(fā)電極，電池尺寸增加至100，產(chǎn)量擴(kuò)到百千瓦量級(jí)，本廠拉制單晶不敷應(yīng)用，專業(yè)單晶廠開始供應(yīng)復(fù)拉的太陽能級(jí)單晶，每公斤約700元。 九十年代依舊保持這種緩慢的發(fā)展勢(shì)態(tài)。 2004年太陽能電池市場(chǎng)出現(xiàn)井噴景觀。迅速造成硅單晶原

2、料緊缺，太陽能電池級(jí)單晶價(jià)格從2004年6月800元/公斤漲到2006年6月的2400元/公斤。 硅價(jià)暴漲以及原料緊缺引起人們對(duì)廢棄硅材料重復(fù)利用的熱情。 除已經(jīng)充分利用的頭尾料，鍋底料外。當(dāng)前全世界每年有1000噸輕摻雜的IC制程廢料可加以利用。 如測(cè)試片，工藝陪片，不合格片，破損片。如今也都在加以回收。 完整IC制程廢片的直接利用。中芯國(guó)際，杉杉尤利卡等公司一直致力于將IC廢片直接做電池，將6寸，8寸，P型(100)130歐姆厘米范圍廢片去除介質(zhì)膜，金屬，摻雜層，并減薄到所需厚度，劃成準(zhǔn)方片，工藝無需調(diào)整，便能制成高效電池。二 IC級(jí)硅廢料的利用需經(jīng)過繁復(fù)的人工分撿，加工。 (1) 逐片檢

3、測(cè)，剔除重?fù)诫s片，區(qū)分導(dǎo)電類型，電阻率范圍。 (2) 除去光刻膠，粘貼的PVC膜。 (3) 去除SiN，SiO2等介質(zhì)膜。 (4) 去除金屬化部分。 (5) 腐蝕掉擴(kuò)散，離子注入，外延，合金等工藝層。 (6) 免清洗加工及封裝。IC碎片和劃開的不合格成品IC小片圖IC碎片圖(1) 有機(jī)溶劑浸泡溶漲去膠(2) 等離子去膠(3) 400下通氧氣生成CO2。(4) 浸入200濃硫酸使其炭化(5) 熱的稀堿使之剝離去除光刻膠(1)HF浸泡去除SiO2膜和PECVD沉積的SiOxNy，SiN(2)LPCVD生長(zhǎng)的SiN可用150濃磷酸浸蝕掉(3)用HNO3，HF，H2O混和溶液腐蝕(4)噴砂清除局部殘留

4、膜層去除介質(zhì)膜(1)Al層可在浸泡SiO2時(shí)被HF腐蝕掉(2)Cu電極，Ag電極等多層金屬結(jié)構(gòu) HCl：HNO33:1 H2SO4：H2O24:1 去除導(dǎo)電層，鈍化層后用HF去除與硅的接觸層Ti，Al等。 去除金屬膜層 上海晶技電子材料有限公司 西安希朗材料科技有限公司 深圳雄飛太陽能有限公司 天津瑞陽研發(fā)中心 IC碎片的專業(yè)加工公司三 太陽能碎片的重復(fù)利用 當(dāng)前全世界硅太陽電池產(chǎn)量約2GW,，假設(shè)過程碎片率為3%，封裝碎片率為0.5%，其中半數(shù)得到充分利用(做小組件)，其余碎片含硅100噸，而這類碎片絕大部分在我國(guó)。 更適合鑄造多晶。太陽電池碎片回收中的問題 (1)資源分散，收集困難(2)背

5、面去除鋁層便能顯露高低不平的Si-Al(合金層)要控制到正好腐蝕干凈比較困難(3)硅片極薄，造成每單位重量的表面積過大，對(duì)清洗腐蝕的潔凈度提出了更高的要求四 單晶硅組件的拆解和硅的回收 對(duì)失效的組件進(jìn)行拆解和回收硅資源，國(guó)外已經(jīng)啟動(dòng)，Solarworld公司有40名員工從事這一業(yè)務(wù)。 西班牙科技部資助Isofoton回收太陽電池板。用于拆除電池的真空設(shè)備(1)混入哪怕是極少量重?fù)诫s硅片(粒)，都會(huì)造成嚴(yán)重后果，輕則電阻率失控，重則嚴(yán)重補(bǔ)償，造成太陽電池漏電增大。(要采用有效管理措施，確保不會(huì)混入) (2)當(dāng)前清洗過程缺乏去除有機(jī)物沾污的措施，酸腐蝕不能有效去除有機(jī)物污染。(可考慮采用表面活性劑超聲清洗或采用堿，酸交替腐蝕)五 控制硅材料重復(fù)利用的風(fēng)險(xiǎn) (3)碎小硅片的單位重量表面積增加1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，殘留在硅表面的雜質(zhì)也大幅度增加。使重金屬和炭含量超標(biāo)，會(huì)嚴(yán)重降低太陽電池光電轉(zhuǎn)換效率。(要采用更有效的腐蝕清洗手段)(4)隨時(shí)監(jiān)測(cè)硅錠的少數(shù)載流子壽命才能降低風(fēng)險(xiǎn)，否則不加節(jié)制的重復(fù)利用，反而可能造成緊缺硅資源的浪費(fèi)。(1)高純硅廢料的回收利用是增加晶體硅太陽電池原材料供應(yīng)的重要途徑(2)節(jié)約能源，降低成本，減少污染。(3)屬于勞動(dòng)密集行業(yè)，我國(guó)當(dāng)前有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。(4)最終發(fā)展成為壽命終了組件的拆解業(yè)(5)要建立順暢的收集渠道，降低物流成本(6)集中到幾