新能源材料与器件专业实习报告

实习报告

实习内容：□认识实习（社会调查）

□教学实习（□生产□临床□劳动）

□毕业实习

实习形式：□集中□分散

学生姓名：王仕亮

学号：72301011052

专业班级：新能源材料111班

实习单位：赛维LDK太阳能高科技有限公司

实习时间：2014.11.13-2014.11.20

年月日

一、实习目的

1.通过对现场的参观、考查，以及技术专家和工程师的讲解，对光伏产业链

及环节有一个比较直观的了解，更加深刻地了解太阳电池的生产的各个环节的主要过程，主要从硅料的生产、硅片的制作处理，到太阳电池的生产，（最后到太阳能电池组件的制作）；

2.通过对现场的参观，对设备和组织管理等建立感性直观的认识，从而加深

对已学理论课程的理解，并为后续专业课程的学习打下必要的基础；

3.对赛维LDK太阳能高科技有限公司的企业文化与理念、产业规划和布局有

初步的认识，以便为日后有可能从事相关行业作好正确的定位；

4.通过这次认识实习，使课堂所学理论联系实际，培养独立观察问题、分析

问题和解决问题的能力，以及树立一个正确的职业观念。

5.通过实习进一步培养我们的组织性、纪律性、集体主义精神等优良品德，

为胜任以后的工作打好基础。

二、实习内容

1.实习安排

实习时间的安排基本上是上午以授课的形式进行讲解，当天下午针对上午的讲解内容进行现场参观与介绍。于此同时，为了增强同学们对于职场的认识与感受，特别地，在对工艺与公司的参观之余，为我们进行了扩展活动和讲解了《公共礼仪》的课程。

这样的安排使我们更加高效地对当天所学的知识有所反馈及巩固，

2.企业与产品概况

江西赛维LDK太阳能高科技有限公司由香港流星实业有限公司和苏州柳新实业有限公司共同出资设立的合资企业，工厂座落于江西省新余市高新技术开发区，是集太阳能多晶体硅铸锭，多晶体硅片研发、生产、销售为一体的高新技术光伏企业。

公司注册资金2900万美元，一期总投资7250万美元。全套引进国际领先的光伏技术,生产及检测设备。2006年3月份投产75兆瓦生产能力，预计产值达8亿。2007年初形成产能200兆瓦，预计产值达36亿。2008年形成产能400兆瓦，预计产值达60亿。2010年将形成1000兆瓦，预计产值达150亿以上。至此我国光伏产业发展头小尾大的上游核心技术“瓶颈”和长期以来的高度对外依存将一去不复返。

江西赛维LDK太阳能高科技有限公司是目前亚洲规模最大的太阳能多晶硅片生产企业。专注于太阳能多晶硅铸锭及多晶硅片研发、生产、销售为一体的高新技术光伏企业，拥有国际最先进的生产技术和设备。

太阳能行业内仅少数公司能够有能力覆盖整个光伏价值链。赛维LDK太阳能凭借其强健的垂直一体化经营模式，通过自行生产多晶硅、单多晶硅锭、硅片、电池和组件，成功发展为太阳能行业中的领袖企业。由一家公司在一个国家内制造这些产品，使得赛维LDK太阳能能够密切控制材料和产品质量，从而向客户提供业界领先的产品耐久性和可持续性能。

凭借垂直一体化经营模式，该太阳能高科技有限公司能够：始终如一地生产具有高品质和高稳定性的光伏产品、优化成本结构、提供具有价格竞争力的产品、采用尖端产品和生产工艺、研发最先进的制造方法、将整个闭环生产流程的碳排放量降至最低。

由于欧洲对中国的光伏“双反”以及一系列的政治与经济原因，国际光伏市场一度萎缩，国内对光伏产品的需求尚待开发，目前仍处于并将长期处于供过于求的状态。鉴于此，赛维LDK目前的产能有相当部分仍处于休眠状态，多晶硅三天生产线的年最大产能为1500t，但现在只有一条生产线正常生产。

3.光伏产业链及环节介绍

光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统5个环节。上游为硅料、硅片环节；中游为电池片、电池组件环节；下游为应用系统环节。从全球范围来看，产业链5个环节所涉及企业数量依次大幅增加，光伏市场产业链呈金字塔形结构。形象的产业链见下图

在整个产业链中，硅料尤其是高纯度的硅料毛利率最高。由于近年来光伏产业的快速发展，硅料出现供不应求的状况，硅料的价格更是节节攀升。2008年初从以工业硅为原料提纯后所得的多晶硅价格已经上涨至约300美元/公斤，部分高纯度多晶硅甚至达到500美元/公斤。其次是硅片生产的利润率较高，而组件生产和工程安装利润率最低，约为10%左右。

目前我国太阳能光伏产业已经形成比较完整的产业链，特别是在太阳能电池制造方面已经达到了国际先进水平。光伏产业主要分为晶体硅与薄膜电池两大类，其产业链分别为：晶体硅产业链，和薄膜电池产业链。

赛维LDK其产业链主要专注于晶体硅产业链，其中以多晶硅为其产业链中的支柱。

4.三大工艺介绍

4.1硅料工艺（改良西门子法）

制备多晶硅的方法在国际上一般有改良西门子法——闭环式三氯氢硅氢还原法、硅烷法——硅烷热分解法、流化床法、气液沉积法等等。

赛维LDK马洪硅料厂首炉硅料于今年八月出炉，与大多数的太阳能科技公司一样，赛维LDK也采用了改良西门子法制备多晶硅料。

改良西门子法的主要流程如上图所示，主要分为一下几个步骤：

（1）石英砂在电弧炉中冶炼提纯到98%并生成工业硅，

其化学反应SiO2+C→Si+CO2↑

（2）为了满足高纯度的需要，必须进一步提纯。把工业硅粉碎并用无水氯化氢(HCl)与之反应在一个流化床反应器中，生成拟溶解的三氯氢硅(SiHCl3)。

其化学反应Si+HCl→SiHCl3+H2↑

反应温度为300度，该反应是放热的。同时形成气态混合物

(Н2,НСl,SiНСl3,SiCl4,Si)。

（3）第二步骤中产生的气态混合物还需要进一步提纯，需要分解:过滤硅粉，冷凝SiНСl3,SiCl4，而气态Н2,НСl返回到反应中或排放到大气中。然后分解冷凝物

SiНСl3,SiCl4，净化三氯氢硅（多级精馏）。

（4）净化后的三氯氢硅采用高温还原工艺，以高纯的SiHCl3在H2气氛中还原沉积而生成多晶硅。

其化学反应SiHCl3+H2→Si+HCl。

多晶硅的反应容器为密封的，用电加热硅池硅棒（直径5-10毫米，长度1.5-2米，数量80根），在1050-1100度在棒上生长多晶硅，直径可达到150-200毫米。

这样大约三分之一的三氯氢硅发生反应，并生成多晶硅。剩余部分

Н2,НСl,SiНС13,SiCl4从反应容器中分离。这些混合物进行低温分离，或再利用，或返回到整个反应中。

改良西门子法将尾气中的各种组分全部进行回收利用，这样就可以大大低降低原料的消耗。同时，由于改良西门子法是一个闭路循环系统，多晶硅生产中的各种物料得到充分的利用，排出的废料极少，相对传统西门子法而言，污染得到了控制，保护了环境。

生产高纯多晶硅时，所需用到的硅芯需特别拉制，一般为单晶，对其的纯度要求比较高。

4.2硅片工艺

硅片的准备过程从硅锭开始，到清洁的抛光片结束，以能够在绝好的环境中使用。期间，从一单晶硅棒到加工成数片能满足特殊要求的硅片要经过很多流程和清洗步骤。除了有许多工艺步骤之外，整个过程几乎都要在无尘的环境中进行。

制备符合硅器件和太阳能电池制作要求的多晶硅或单晶硅片的工艺，包括开方、滚磨、切割、研磨、倒角、化学腐蚀、抛光，以及几何尺寸和表面质量检测等工序。

硅片工艺主要用到了一些物理的方法。

多晶硅片的生产流程包括：多晶原料清洗、检测→坩埚喷涂→多晶铸锭→硅锭剖方→硅块检验→去头尾→磨面、倒角→粘胶→切片→硅片脱胶→硅片清洗→硅片检验→硅片包装→硅片入库。如下图所示：

4.3电池片工艺

如上如所示，在赛维LDK，由硅片厂生产好的硅片经过分选进入到电池制造车间，因为其主要的产品是多晶硅太阳能电池，因此，其太阳能电池片的处理主要有如下几个步骤：

（1）去除损伤层

硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。

（2）表面制绒

就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般

采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。LDK的多晶硅同样的是采用酸腐蚀的方法制绒。

（3）扩散制结（P扩散）

扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。

其扩散原理可用下式表示：

4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2↑

2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓

反应过程中Si和O2足量与POCl3反应生成P后附着于芯片上，过程中反应温度为800℃~900℃。

磷原子通过扩散进入硅片。反应过程中Si和O2均过量，POCl3完全反应，反应过程中有废气P2O5、Cl2（G3）产生。

（4）边缘刻蚀、清洗

扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。

（5）沉积减反射层

沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。

（6）丝网印刷上下电极

电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。，最早采用真空蒸镀或化学电镀技术，而现在普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。

（7）共烧形成金属接触：

晶体硅太阳电池要通过三次印刷金属浆料，传统工艺要用二次烧结才能形成良好的带有金属电极欧姆接触，共烧工艺只需一次烧结，同时形成上下电极的欧姆接触。在太阳电池丝网印刷电极制作中，通常采用链式烧结炉进行快速烧结。

（8）电池片测试：

完成的电池片经过测试分档进行归类。将生产好的电池片依据质量标准分为几个档次，主要测量的参数有：I-V曲线，短路电流I，开路电压V，峰值功率，

峰值功率点电压、电流，定电压点电流，填充因子，转换效率，串联电阻，并联电阻，太阳电池温度，光强度等

三、实习总结

这次实习从11月13日开始至11月20日结束，虽然只有短暂的一个星期，但是收获还是很大的。在短暂的实习期间，把认识实习参观过的感兴趣的与课堂上所学到的理论知识相结合，带着存在已久的疑问耐心听公司的工程师和技术主管或总监讲解，尤其是CTO万总的讲解，被那种激情所感染，有一种茅塞顿开的感觉，毕竟，理论知识与实际工艺相差还是有一段距离的，这也正是实习的美妙之处，让人有一种柳暗花明又一村的感觉。

在感慨于赛维LDK--全球最大的多晶硅生产基地如何庞大之余，学习到了一些从课堂上学不到的东西。通过这次实习，我的收获主要有：

1、很大地增强了自己对于光伏行业的认识。对光伏行业的悲观不应该停留在当下的眼光，而应从更加长远的角度考虑。从长远的角度来看，光伏利用显然是一种时代的趋势。于此同时，由于技术的持续突破和创新，我们有理由相信，在不远的将来，或许就在我们当中，太阳能光伏利用会像如今的只能手机一样广泛的普及。或许那时候，柔性太阳能电池的应用已成熟，智能家居只能生活将不再是一个梦。

2、对于一些工艺有了更加深刻的认识，更正了自己以前从课堂上得来的一些观念。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”在学校里学的很多课程，感觉自己学到了很多实用的东西，比较牢固地掌握了基本的理论知识。但是到了真的工业生产中，真的要与生产实际结合起来的时候才发现自己学的还不够，因为理想与现实总会存在点差距。而这差距，也正是工艺工程师们日夜奔波所以缩小的。

在学校中取得了不错的成绩并不能说明什么问题，经过实习才发现自己还是很无知，缺少很多知识，理论和实践相差实在是太远了。看来我们要学的东西实在是太多了，不仅要学好理论知识，还要会运用这些理论知识解决工程上的问题。

3、体会到了先进的管理制度的重要性。严谨的工作作风，安全是最重要的一件事，我们要牢记“安全第一，预防为主”，这与学校的理念是不谋而合的。在学校，学生是第一位最重要的财富；在企业，员工在第一位，员工是最重要的资本，提高安全意识更是我们的必修课，已在我们每个同学心中打上深深的烙印。

4、在给我们进行的素质拓展培训是让人印象深刻的。让我极大地体会到作为受过高等教育的大学生，光只有知识是不够的，实践操作能力、动手能力、团队组织能力、团队协作能力在个人的职业生涯中同样扮演着十分重要的作用。习惯了在校园里安逸的我们在这样的活动中很容易暴露我们的缺陷。但是暴露缺陷始终是好的，我们应当在这方面也有所加强，为往后的职业道路添砖加瓦，毕竟，迟早有一天我们是要走出校园开始工作的。

在赛维LDK实习的最后一天进行的公共礼仪课程，也是针对性地为还在大学校园中的我们进行讲解。让我学习到，如何遵守一些公共礼仪，如何更好地举手投足，如何更好地成为以为Gentleman。