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太阳能电池生产废气污染物及处理措施 　　[摘要] 根据太阳能电池生产工艺，分析生产过程中产生的废气及污染物，论述了废气治理措施。 　　[关键词] 太阳能电池生产 废气污染物 治理 　　 　　 　　太阳能电池是一种将光能转换为电能的光电元件，其基本构造是由P型和N型半导体接合而成。在太阳光的照射下，P型半导体内电子激发出来留下空穴，与N型半导体间形成电位差，如果在P型和N型半导体的外部用导线将电极连接起来，形成一个回路，将产生电流。太阳能电池是在半导体种掺入不同的杂质，做成P型和N型半导体，一般以高纯度的硅片为基材，通过对清洗、制绒、磷扩散、沉积、印刷、烧结、封装等工序制得。 　　1 太阳能电池生产工艺 　　福建省某太阳能电池生产企业已经建成25MW太阳能电池生产项目，该项目太阳能电池的生产工艺流程及废气产污环节见图1。 　　1.1 硅片清洗 　　硅片表面常常会粘附油污、灰尘等杂质，在制作太阳能电池前应先用纯水进行多次清洗。 　　1.2 制绒 　　制绒是对硅片进行腐蚀，使硅片表面形成密集的金字塔型角锥体绒面，以减少光的反射率。制绒液可采用氢氟酸和硝酸混合的酸液，或氢氧化钠溶液。酸液在使用过程将挥发酸性废气。 　　1.3 磷扩散 　　磷扩散实质是硅片形成PN结，三氯氧磷是磷扩散用得较多的一种扩散源。 　　把硅片放进扩散炉的石英容器内，在810℃～860℃的高温下，氧气和三氯氧磷在扩散炉中发生如下反应，反应生成的磷原子通过扩散进入硅片。扩散产生的废气主要为Cl2。 　　4POCl3+3O2→2P2O5+6Cl2↑ 　　2P2O5+5Si→5SiO2+4P↓ 　　1.4 等离子刻蚀 　　硅片在磷扩散过程中，其边缘将不可避免地扩散上磷，这将造成太阳能电池的短路。因此，必须去除太阳能电池周边的掺杂硅。通常采用等离子刻蚀技术完成这一工艺。 　　等离子刻蚀是在真空状态下，反应气体CF4和O2在射频功率的激发下，完全电离并形成等离子体。等离子体由于在电场作用下扩散到达硅片表面，和Si发生化学反应，反应生成高温的SiF4将脱离被刻蚀物质表面，经真空泵抽出，与空气中水蒸汽接触，发生如下反应： 　　SiF4+2H2Oreg;SiO2+4HF 　　1.5 去PSG???磷硅玻璃）清洗 　　刻蚀后的硅片送入去PSG清洗机，采用氢氟酸和硝酸混合的腐蚀液，去除硅片表面含有磷元素的SiO2，即磷硅玻璃。硅片经去PSG清洗后，再由纯水清洗。酸性腐蚀液在去PSG清洗过程将挥发酸性废气。 　　1.6 镀减反射膜 　　为减少硅片表面反射，提高电池的转换效率，需要沉积一层氮化硅减反射膜。多数太阳能电池生产企业采用PECVD（即等离子增强型化学气相沉积）设备制备减反射膜。 　　将硅片放置在PECVD设备内，保持低压状态同时升温至450℃，通入的SiH4和NH3经高频光放电反应生成Si3N4，并沉积在硅片表面形成固态薄膜，即氮化硅薄膜。 　　SiH4 + NH3 reg; Si3N4 + H2↑ 　　反应结束后，将设备内腔未发生反应的SiH4、NH3和反应生成的H2一同由抽风设施排出PECVD设备。 　　1.7 丝网印刷 　　硅片已经完成PN结的制造，可以在光照下产生电流。为了使电流导出，还需在电池表面制作正、负电极。丝网印刷是制作太阳能电池电极常用的方法。丝网印刷是采用压印的方式将预定的浆料印刷在硅片上，丝网印刷的浆料一般有3种，为银铝浆、铝浆印刷和银浆。印刷浆料中含有有机溶剂和有机添加剂（如乙基纤维素、环氧树脂等）。因此，在印刷过程可能有少量的有机废气挥发出来。 　　1.8 烧结 　　经过丝网印刷后的硅片需经烧结炉快速烧结，主要是将浆料中的有机树脂粘合剂燃烧掉，浆料中金属玻璃态物质粘合、固化在硅片上。在烧结工序中，浆料中的有机溶剂和有机物的燃烧分解产物将挥发出来。 　　1.9 封装 　　通过导线将太阳能电池片串联或并联焊接成独立电源单元，再封装成太阳能电池组件，可提高太阳能电池抗击强度，防止其破损。 　　2 太阳能电池生产废气 　　太阳能电池生产中废气污染物分析如下： 　　2.1 酸性废气。主要来自制绒和去磷硅玻璃工序产生的HF、NOX等酸性气态污染物。 　　2.2 扩散废气。扩散工序产生的废气主要是Cl2。 　　2.3 刻蚀废气。刻蚀废气中的污染物主要为HF、CO2和少量的SiO2。 　　2.4 PECVD废气。PECVD废气主要为未发生反应的SiH4、NH3和反应生成的H2。 　　2.5 印刷废气和烧结废气。印刷和烧结工序废气主要是由于浆料中的有机溶剂等物质挥发的有机气态物质，有机物的产生情况与浆料的成分、含量等因素密切相关。 　　3 废气处理设施 　　25MW太阳能电池生产项目配