作为新能源工程实践课的实践部分，我院新能源科学工程系全体同学于9月9日下午应邀参观了中电电气光伏（南京）有限公司的太阳能电池片生产车间。
中电电气（南京）光伏有限公司是一家世界领先的高效太阳能光伏电池组件制造商，世界一流的输配电及新能源供应商，同时也是江苏省百亿规模企业之一。公司总部位于中国江苏省南京市江宁经开区，由中电电气集团董事长陆廷秀先生与世界晶体硅太阳能电池转换效率保持者赵建华博士，于2004年共同创立，公司涵盖电池、组件到下游系统开发投资的一体化产业链布局。而今天我们要参观学习的，正是已经得到广泛应用的低成本晶体硅太阳能电池片的整个生产过程。该项目是国家803重大课题项目，“掌握效率20％以上太阳电池成套重大工艺及核心装备技术，简称拥有自主知识产权的高效晶体硅太阳电池示范生产线，形成批量产品”，本生产线已经在2015年实现光伏发电成本低于0.6元/度的目标，可以说引领了国内硅太阳电池水平整体提升。
参观前一周，公司R&D部门的研发工程师吕俊先生特意来到了我们的课堂上，为我们介绍了一些理论背景知识。首先他为我们详细介绍了广电组建的结构及生产工艺，接着通过举例，生动形象地为我们分析了太阳能电板的失效机理以及其对发电量和可靠性的影响，最后，他向我们介绍了中电电气光伏有限公司（SCUN）研发出的独特技术，并欢迎我们未来去公司做工程师。大家带着这样的基础理论和对公司生产现场的好奇，开始了这次的参观之旅。
进入车间前我们都穿上了简易工作服，鞋套口罩全副武装，虽然闷热但是却让人感到新奇有趣，同学们纷纷拍照留念，然后开始了本次参观学习之旅。每个车间都有工程师为我们作相应的介绍与解说。 
总体来说，晶体硅太阳能电池片的制造分六个工序：
1.制绒：
首先来到的是制绒车间，制绒的目的是使得表面光滑的原料——硅片在表面通过化学手段产生肉眼不可见的微小的绒毛状晶体结构。从而使得光在入射时，降低硅片的反射率，使得光通过反射而损失的比例减小，大大提升硅电池片吸收光的效率。通常来说，制作太阳能电池板的原料是单晶硅片或者多晶硅片，相应的在化学处理上也就有所不同。而这个车间制造的是单晶硅太阳能电池板，因此用碱制绒，依靠晶体硅在不同侧被碱腐蚀的速率不同，从而产生金字塔形的绒面，这一微结构通常小于5μm。来料首先会使用超声波清洗，去除表面油污杂质，而在碱处理过后，则会再次漂洗，之后经过酸洗，去除上一步碱处理过程中产生的二氧化硅，同时中和表面残留的碱。碱制绒这一步的时间与处理剂会严格控制使得原本重量在11g的硅片原料在制绒前后的差值要求在0.5g以内。
（图为制绒车间）
2.扩散：
这一步是整个制作流程的关键，在硅晶体中形成P—N结，没有P—N结，硅就没办法成为电池。在这一步之前首先要对电池片进行检查，不合格品要返工，否则进入扩散炉后就完全不能回收了。扩散通常是使用高温扩散炉，磷源在炉中挥发后通过控制温度会沉积在硅片表面，整个过程的时间和温度都由电脑严格控制。
（图为进入扩散炉之前经过检查合格的制绒完成的硅片）
3.刻蚀：
刻蚀这一步骤是为了对硅片的边缘进行化学处理，通过强氧化剂和酸来腐蚀硅片的边缘部分和背面，以去掉这些部位在上一步形成的P—N结，以及上一步可能形成的二氧化硅和五氧化二磷杂质。
4.镀膜：
为了进一步增加硅片对光的反射率，加强对光的吸收率，这一步我们需要在硅片表面镀上一层氮化硅膜，而这层膜的厚度会决定反射光的波长，从而决定我们看到的颜色。而膜的厚度可以通过工艺控制实现。大多数情况下，公司选择将膜做成蓝色，这是因为经过实践得出蓝色膜将对光吸收效率最高。这一步骤是将刻蚀完毕的硅片放入“石墨舟”中，中间的栅格将会放置硅片，每一个栅格的两端都会有电压差，而栅格中又会通入SiH4，NH3等气体，在电场作用下就会形成等离子气体，沉积在硅片的表面，从而形成氮化硅膜。
（图为石墨舟，来源自网络）
5.印刷：
印刷是指在经过前面多个处理步骤的硅片表面进行电路的印刷。中电公司有三条生产线，我们参观的是国产的印刷生产线。印刷材料采用的是铝与醇或树脂混合产生的铝浆，与同样方法生产的银浆。流水线在硅片表面按照设计好大小尺寸的涂好规定的方格线条，而后在高温环境下进行加热，使得铝浆银浆中的树脂和醇在高温下自行挥发去除，剩下的金属将迅速凝固成型。至此，一片成型的电池片就被制造出来了
6.包装入库：
我们没有被带到对制好的电池片进行包装的生产线进行参观，但是在销售给买家之前要先对这些电池进一步进行排列包装。最终成为可以使用的产品。
一星期前，通过吕俊先生关于光伏电池生产的讲解，我们了解了一些理论知识。通过本次实践活动参观，深入学习，我们亲自体会到了单晶硅太阳能电池片的整个生产流程，也看到到了在生产线上忙碌的员工们的不易，同时也对我国的太阳能电池片制作业乃至整个光伏产业有了新的认识。相信通过这种理论与实践结合的教学方式，同学们对自己的未来发展也有了新的思考。
印刷车间的一位工程师最后充满期盼的讲话尤使我印象深刻——尽管当下国内整个光伏产业一片欢腾蒸蒸日上，但我们始终都是被动引进国外的先进技术，其成本之巨不可想象。而现在我们参观的太阳能电池生产线是在在2005年就被发明出来的技术，现在来说已经相当成熟，而十年过去了，这种技术虽然不断地在改进，但是要突破其瓶颈也非常困难。如果今后又出现了新的比晶体硅更适合制造太阳能电池的材料并引起这项技术的更新换代，那我们很可能又要投入巨大的成本去引入这项技术，始终处于被动的状态，这其中的隐患引人深思。希望同学们能够励志改变现状，为我国的光伏产业注入自己的热血。
(图为此行结束拍照合影留念)
文字：丁睿 白明枭 杜月岷
摄影：陈捷
