作为引领中国外贸增长的“新三样”（电动汽车、光伏产品、锂电池）之一，光伏行业2022年交出了耀眼的成绩单。中国光伏行业协会发布的多个方面数据显示，2022年，中国光伏产品（硅片、电池片、组件）出口总额约512.5亿美元，同比增长80.3%。

  今天，盖斯帕克和您聊一聊，电子特气材料在这么庞大的光伏产业中，又该如何应用？

  电子特气，也称作电子化工材料，指为电子工业配套的精细化工材料，具有纯度高、品种多、单品种使用量比较小的特点。

  电子特气是发展电子工业的重要支撑材料之一，其质量的好坏，不但直接影响电子科技类产品的质量，而且对微电子制造技术的产业化有重大影响。

  电子工业的发展要求电子特气产业与之同步，因此，电子特气变成全球各国为发展电子工业而优化开发的关键材料之一。

  光伏太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池三种。

  硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，一般都采用表面积构化、发射区钝化、分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。

  提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，实验室成果也有20%以上的。

  单晶硅太阳能电池的特点是转换效率高，在大规模应用和工业生产里仍占据主导地位。虽然其转换效率高，但是制作单晶硅太阳能电池需要大量的高纯度硅材料，且工艺复杂，电耗很大，且太阳能电池组件平面利用率低，致使单晶硅成本价格居高不下。要想大幅度降低其成本是十分艰难的。

  多晶硅薄膜太阳能电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层作为太阳能电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳能电池的高性能和稳定能力，而且材料的用量大幅度下降，明显的降低了电池成本。

  多晶硅薄膜太阳能电池的工作原理与其它太阳能电池一样，是基于太阳光和半导体材料的作用而形成光伏效应。

  3.高品质银和银铝浆料，确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性

  薄膜太阳能电池指用单质元素薄膜、无机化合物薄膜或者有机材料薄膜等制作的太阳能电池。通常其厚度约为1-2μm。

  这些薄膜通常用化学气相沉积、真空蒸镀、辉光发电、溅射等方法制得。薄膜太阳能电池具有轻质、耐用、简单等优点。

  根据所用半导体的类型，薄膜太阳能电池主要有以下三类：非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒。

  非晶硅薄膜太阳能电池具有吸光率高、重量轻、工艺简单、低成本和低能耗等优点，但是转换效率偏低且随时间而衰退；

  碲化镉薄膜太阳能电池具有成本低、转换效率高且稳定性很高的优势，是技术上发展较快的一种薄膜太阳能电池；

  铜铟镓硒薄膜太阳能电池由于材料有近似最佳的光学能隙、吸收率高、抗辐射能力强和稳定能力好等特点，被国际上成为最有希望获得大规模应用的太阳能电池之一。

  晶体硅太阳能电池制造的常规工艺最重要的包含：硅片清洗、绒面制备、扩散制结、等离子周边刻蚀、去磷硅玻璃、PECVD减反射膜制备、电极印刷及烘干、烧结、Laser和分选测试等。晶体硅太阳能电池制造工艺流程示意图如图1所示。

  非晶硅薄膜电池的生产的全部过程由清洗透明导电玻璃（TCO）、第一次激光刻划、等离子增强化学气相沉积（PECVD）、第二次激光刻划、磁控溅射镀膜、封装测试、热老化等步骤组成。非晶硅薄膜太阳能电池制造工艺流程示意图如下图所示。

  在太阳能电池的制作的完整过程中用到的气体不到25中，尽管不到半导体制造所用气体的一半，但其用量远大于半导体行业。

  硅烷作为一种提供硅组分的气体源，是易燃、有毒性气体，可用来制造高纯度多晶硅、单晶硅、微晶硅、非晶硅、氮化硅、氧化硅、异质硅、各种金属硅化物，是将硅分子附着于电池表面最有效的方式。因其高纯度和能实现精细控制，已成为许多其他硅源没有任何办法取代的重要特种气体。

  高纯度氨气是有刺激性恶臭的无色气体。极易溶于水。高纯氨气是强腐蚀性有毒物质，对皮肤和眼睛有强烈腐蚀的作用，产生严重疼痛性灼伤。高纯氨和硅烷在较高温度下，经化学气相沉积生成氮化硅减反射膜用于表面钝化和减少光的反射，钝化可以去掉硅电池表面的悬空键和降低表面态，以此来降低表面复合损失，提高太阳能电池的光转换效率。

  高纯氨的质量直接影响材料的光学性能和电学性能乃至器件的常规使用的寿命。实际上，只要氨中水含量达到万分之一，水基本上就完全代替氨从而和硅烷反应，反应生成的是SiO2而不是Si3N4，这样就不足以满足电子工业严格要求的工艺条件了，其中的原因主要在于水比氨更容易与硅烷反应结合，生成的SiO2也比Si3N4更稳定。

  硫酸、王水、酸性和碱性过氧化氢溶液等是光伏太阳能制造中的“清洗剂”。硅片的洁净度和表面状态对光电转换效率的影响很大，是生产中的重点工序，通过这一些化学清洗剂能够达到去污的目的。硅片在切割过程中表面留有大约10-20μm的锯后损伤层，对制绒有特别大的影响，因此在制绒前必须将其除去。生产中主要是通过HF、HNO3、HCI等对硅片进行腐蚀处理。

  硅可与氢氧化钠、氢氧化钾等碱的溶液起作用，生成硅酸盐并放出氢气。出于经济上的考虑，通常用较廉价的NaOH溶液。碱腐蚀的硅片表面虽没酸腐蚀光亮平整，但制成的电池性能完全相同，目前，国内外在硅太阳电池生成中的应用表面，由于碱腐蚀液成本较低，对环境污染较小，是较理想的硅表面腐蚀液，另外碱腐蚀还能够适用于硅片的减薄技术，制造薄型硅太阳电池。

  氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、联氨和乙二胺、硝酸、氢氟酸等碱性溶液在光伏太阳能电池制造中用于制绒工序。制绒是硅太阳能电池生成的一道工序，通过将光滑如镜的表面腐蚀成凹凸不平的表面结构，延长光在电池表面的传播路径，减少光反射造成的光损失，来提升太阳能电池对光的吸收效率。同时绒面也能对以后组件封装的光匹配有比较大的帮助，能够大大减少组件封装的损耗。

  各向异性腐蚀即腐蚀速度随单品的不同结晶方向而变化，一般说来，晶面间的共价键密度越高，也就越难腐蚀。硅的各向异性腐蚀液通常用热的碱性溶液，工业电池的生产中，通常使用廉价的氢氧化钠稀溶液（浓度为1%-2%）来制备绒面硅，腐蚀温度为80℃左右，为了获得均匀的绒面，还应在溶液中添加醇类，如无水乙醇或异丙醇（IPA）等作为络合剂，加快硅的腐蚀。

  扩散制结过程是在一块基体材料上生成导电类型不同的扩散层，它和制结前的表面处理均是电池制作的完整过程中的关键工序。制结方法工业上主要是采用热扩散法，扩散的目的是为了形成P-N结，它是光电转换的核心。液态源扩散有三氯氧磷液态源扩散和硼的液态源扩散，它是通过气体携带法将杂质代入扩散炉内实现扩散。

  硅烷、磷化氢、硼烷、氢气等，作为沉积气体，用于非晶硅薄膜太阳能电池制造。有三种主要制造方法：反应溅射法、低压化学气相沉积法（LPCVD）和等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）。三种主要的制备方法中，PECVD法最为成熟，在低温下就可以制备非晶硅太阳能电池。PECVD是在沉积室内建立高压电场，反应气体在一定气压和高压电场作用下，产生辉光放电，反应气体被激发成非常活泼的分子、原子、离子和原子团构成的等离子体，大幅度的降低了沉积反应温度，加速了化学反应过程，提高了沉积速率。沉积非晶硅N层用磷化氢和硅烷、沉积非晶硅I层用硅烷和氢气、沉积P层用硼烷、氢气、硅烷等材料。

  含氟电子特气或强腐蚀性酸碱常作为光伏太阳能电池制造中的刻蚀剂。刻蚀作为太阳能电池生产中的第三道工序其主要的作用就是去除扩散后硅片四周的N型硅，防止漏电。目前晶体硅太阳能电池一般都会采用干法和湿法两种刻蚀方法。干法刻蚀是采用高频辉光放电反应，使反应气体激活成活性粒子，如原子或游离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位，在那里与被刻蚀材料来反应，形成挥发性生成物而被去除。它的优点是快速的刻蚀速率同时可获得良好的物理形貌。

  刻蚀气体有CF4、NF3等，这些过程的刻蚀速率受制于较低的F•浓度，因此，刻蚀效率较低，如果在其中加入O2，Si和SiO2则刻蚀速率会增加。湿法刻蚀是通过化学反应，由滚轮的携带药液在硅片非绒面刻蚀，经过一次硅片180度的旋转从而形成一个刻痕，将所处位置的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的，同时进行选择性的刻蚀将扩散深的PN结变成一定深度的浅PN结，最后经过HF酸槽去除扩散流程产生的磷硅玻璃层。湿法刻蚀用到的化学品有硝酸、氢氟酸、氢氧化钾等。

  随着我国科学技术的持续不断的发展，各个行业对技术的要求不断的提高，而对于电子特气行业也逐渐意识到生产技术水准不断提升的重要性。随之各种先进的生产技术被运用到电子特气当中，这对行业的发展有着极大的意义。

  从以上内容能够准确的看出，光伏太阳能生产制造中所用到的气体，与半导体制造所用气体一样，不可或缺且极大多数属于危险性气体，都要安设气路控制管理系统以保证人身安全及生产质量。

  盖斯帕克作为半导体、光伏太阳能制造等高新行业的上游厂商，为它们提供整套、全面的气路系统解决方案，保障气体的纯度，赋能行业提高生产的稳定性、人员的安全性。13年的行业经验，让我们积累了丰富的经验以及雄厚的技术实力，如果您有亟待解决的气路问题，随便什么时间都能联系我们！