湿法黑硅论坛 更新版本

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感谢南京纳鑫新材料有限公司 副总经理 侯成成 与光伏变迁见证者 群友们的互动，感谢李晓红 女士 的辛勤整理。

南京纳鑫黑硅技术发展状况：现在已经成功研发出了绒面尺寸均匀、黑度高、无色差的黑硅制绒技术，目前已经有两条实验线批量测试，另外已签约15条湿法黑硅制绒线，每天最高产量达8万片，将于九月份开始初陆续交付使用。

长期以来，多晶太阳电池表面反射率较高的难题一直得不到有效解决，制约了电池效率的进一步提升。湿法黑硅技术成功解决了这一难题，突破了这方面的效率限制。该技术既适用于砂浆切割硅片，也适用于金刚线切硅片，是降本增效的利器，将来势必成为多晶电池的标配技术。











































1、湿法黑硅的原理？

答：利用Ag /Ag+系统能量远低于硅的价带边缘，Ag+从硅的价带中得到电子，从而被还原。Ag颗粒在硅表面实现占位，在H2O2与HF体系下，银颗粒边缘的硅被交替氧化腐蚀，银颗粒下沉，从而实现“挖洞”，实现硅片表面呈现全黑形貌，Ag+起到了一个辅助挖孔的作用，然后通过洗涤银颗粒、孔洞修饰等步骤，使反射率与扩散、钝化等工序完美结合。

纳鑫公司采用第二代低浓度Ag+加添加剂辅助挖孔，成本低，外观色差小，绒面均匀，解决了高浓度Ag造成的挖孔深浅不一， Ag离子污染等问题。制绒后的硅片反射率在12~18之间可控。

第一代：单纯银离子诱导挖孔。缺点：银离子浓度高，制备绒面色差大，银污染重，处理成本增加。由于需要较高银浓度才能实现挖孔，且由于《110》、《111》晶面键能大小不一样，挖孔深浅不一致，最终导致绒面色差大。

第二代：低浓度银离子诱导挖孔+辅助制绒添加剂。辅助添加剂的引入带来的优势：1.银离子浓度低，成本低，废液处理成本低，硅片污染风险小；2.各晶面能均匀深挖孔，制备出绒面色差小，黑度高，根据扩孔时间的长短可将绒面反射率控制在12-19%。为与后续工艺的匹配，一般反射率控制在18%左右。

2、湿法黑硅与常规制绒有哪些不同？设备和药液配方等各方面上有哪些不同？

答：湿法黑硅是利用金属诱导原理，与常规的HF/HNO3体系有很大的不同，工艺也要较常规复杂。主要是利用重金属与辅助剂协同作用实现表面织构化，目前黑硅主要是利用槽式设备实现，首先是利用碱溶液去损伤层（0.25~0.3g）和去污，有利于后续的镀银，而且制成凹凸结构，有利于陷光，再用HF和H2O2及添加剂辅助挖孔形成微纳米结构的黑绒面，结构不规整，反射率低于10%，再用HF/HNO3修饰成600nm~1um的蜂窝状凹凸绒面。 另外用H2O2和NH3H2O多道工序去除Ag，因此槽子会相对比较多。链式设备还没有成熟方案，湿法黑硅采取所有药剂为全自动补加方案，全过程无需人工干预。

与常规高浓度酸制绒相比，我们的湿法黑硅工艺主要以碱反应为主，酸反应为辅，主要包括以下四个步骤：粗抛、挖孔、脱银、扩孔。

碱粗抛：这道工序的减薄量约为0.25-0.3g，损伤层及表面污垢的去除；1、有利于后续的镀银挖孔；2、形成了凸起结构，有利于形成优异的陷光结构；3、更重要的是减少了HF/HNO3的用量。

挖孔：形成不规整的微纳米结构，此时绒面反射率小于10%,仅有5-6%。

脱银：三道除银溶液：氨水+双氧水溶液除银

扩孔：低浓度HF/HNO3反应形成600-700nm的凸凹结构，类似蜂窝结构。

3、湿法黑硅与常规制绒工艺相比会给其他工序造成影响吗？如果有，有哪些？需要注意什么？

答：黑硅绒面只需在PE工序做适当调整，在扩散、钝化和印刷方面进行优化，全线工艺流程不需太大变动。实验表明，板P效果要优于管P，反射率低（14~16%）应优先选择板P，反射率高的优先选择管P（17~19%）。

4、湿法黑硅（MCCE）现处于实验阶段方面，技术尚不成熟，且电池片外观颜色不均，厂商反应色差问题严重、如何解决？

答：目前我公司的湿法黑硅工艺路线，已在改装的两条试验线上正常批量运行，效果良好。板P效率提高0.4~0.6%，管P提高0.2~0.4%。并且不存在色差问题。另外已签约15条湿法黑硅制绒线每天最高产量达8万片，并与本月已经陆续交付使用。

5、转换效率提升较低（提升0.2%-0.4%），且存在重金属污染等问题，量产的话是否环评可以通过？

答：黑硅项目主要是解决多晶金刚线硅片使用问题，其目的是降低单位电池成本，效率的提高是兼顾的，并且按照目前电池售价，提升效率带来的收益远远小于硅片成本降低所带来的收益。并且经两条试验线批量运行结果显示，效率提升还有一定空间。目前我司的黑硅方案中除了Ag，没有其它重金属，且Ag的使用量极少，另外，本工艺还采用重金属离子捕捉剂回收废水中Ag，使其排放含量远低于国标排放标准0.5mg/L，所以环评不存在问题。

6、湿法黑硅的成本？

答：目前除去设备折旧与运营成本外，添加剂成本约为0.1元/片，批量生产后，还有一定的降价空间。常规制绒化学药剂成本约为0.06元/片左右，但是我们的酸用量只有常规的三分之一， 因此采用黑硅工艺在药剂方实际增加成本约0.08元左右。同时由于HNO3用量的大幅下降，外围废气（用硫化钠处理氮氧化和物）废水处理成本也将下降，因此实际运行相对于普通制绒药剂增加成本应低于0.08元。

7、湿法黑硅一般存在大小绒面，大绒面的均匀性怎么解决？表面残留怎么解决？

答：目前我司提供的方案制备的绒面大小均匀，均匀控制在600~700nm之间，由于添加剂辅助作用各个晶面均匀挖孔，因此不存在色差问题。我们采用三道 NH3H2O加H2O2除银工序，绒面表面产生的Ag颗粒以及银离子均已经清洗干净，经检测，表面Ag残留每片小于2PPB。从电池的转换效率和并联电阻、漏电流等电性能指标（不低于常规电池）就可以看出（同时仪器检测制绒后已经检测不出金属物残留）。

8、能做出的绒面高宽比是多少？多少是最优的？

答：绒面高宽比可以通过扩孔温度及时间的长短来调节，最优高宽比暂时不便透露。

9、黑硅制绒前对硅片表面先常规制绒的利于弊？

答：我们的湿法黑硅工艺无需预先常规制绒，直接进行碱去损伤层。

10、黑硅湿法制绒会不会引入新的杂质，怎么除去以及检测？

答：生产过程中使用了Ag，我们采用三道NH3H2O加H2O2除银工序，严格按照工艺手册进行，残留物完全在电池生产的要求范围之内，Ag残留每片小于2PPB。关于残留物的检测只能按照富集溶出的方法，用原子吸收光谱测试。

11、黑硅制绒中去损伤层的厚度和减薄量参考？

答：去损伤层的厚度双面合计约为6~8um，减薄量每片总体0.4~0.45g，主要体现在碱初抛0.25~0.3g，挖孔0.03~0.06g，扩孔0.05~0.1g，随着金刚线切割技术的不断提高，硅片损伤层减小，减薄量会相应减少。

12、黑硅制绒后怎么对硅片进行进一步清洗？

答：黑硅设备已经设定了清洗方案，无需再进行清洗。

13、黑硅制绒后硅片在镀膜工序的调节与匹配？

答：只需简单调整膜厚与折射率，目前推荐工艺膜厚是86nm，折射率是2.08，最优方案还需各自厂家产线不断优化，总体差异不大 。

14、湿法黑硅与干法黑硅组件端CTM有多大差异？

答：由于两种方案都是靠提升电流来实现提高效率，另外湿法黑硅工艺在提升电流的基础上也兼顾提升了开路电压， CTM（cell to moudle）值较常规电池会降低，但是我们发现我们黑硅电池的串联电阻（Rs）值更小，也一定弥补了CTM值。

15、黑硅废水处理的方案和成本？

答：由于废水中的金属含量已经低于排放标准，另外设备上本身配有Ag辅助回收装置，不需重建新的废水处理系统

16、现有污水处理系统能否使用，正是要改造？

答：可以使用，不需要。

17、湿法和干法的成本比较（包括废水、废气处理成本）？

答：设备方面干法目前是湿法的2.5-3倍价格，制绒工序还需其他工艺处理，包括预制绒、RIE后清洗残留物等，干法成本远高于湿法成本，另外湿法的产能远远大于干法。如果采用单面制绒，产能将翻倍。

18、湿法黑硅需要不需要特殊制绒添加剂？目前市面上有哪几家可用的添加剂？

答：需要特殊添加剂，这也是我们的方案做出的电池效率稳定，外观无色差、无晶花问题的关键所在。由于我们方案中的添加剂属于最新研究成果，市面上没有相关替代添加剂。我们本着与客户合作共赢的原则，所以客户无需担忧独家供应无法议价的问题。

19、湿法电池在组件封装的损失是多少，组件端需要多久来解决这个问题？

答：客户数据显示CTM值比常规电池低不到0.5，我们建议使用采用短波长增透玻璃、EVA等材料封装，选用电导率更高的组件辅材，如焊带、汇流条、接线盒、线缆等。

20、湿法黑硅多少个槽？19个还是25个？有什么区别？

答：目前纳鑫公司采用的是27个槽的工艺，其中有多个并列槽，目的是提高产能，后期工艺升级，槽体数量会相应减少。

21、没有地方及原来链式设备怎么利用？

答：采用槽式加链式的工艺，槽式主要用于初抛和挖孔，链式后续的扩孔等工艺，目前工艺正在优化，预计在半年后推出。关于场地问题，设备厂家已经开发区U型设备，可以部分解决场地问题。

22、黑硅添加剂添加剂厂家有哪些？

答:添加剂是纳鑫研发的，纳鑫专业致力于单晶、多晶制绒添加剂的研发和销售。

23、制绒槽有多少个？工艺时间及控制温度是多少？

答:有预制绒和制绒两道工序，预制绒也就是挖孔，制绒就是所谓的扩孔。

24、黑硅与扩散工艺的匹配？

答: 正常扩散就好

25、怎么确定金属完全去除干净？

答：原子吸收光谱仪，实测数据每片2ppb，而且电参数据表面没有漏电。

26、封装损失低0.5指的是什么？功率电池效率还是组件效率？

答:组件封装CTM差值。

27、想问一下两台实验线的良率数据。

答:现在还在批量测试，寻找最佳工艺参数。

28、后续是PERC胜出还是黑硅呢？PERC和黑硅额成本如何啊？

答：PERC与黑硅工艺不冲突，大家知道一个是在电池正面做文章，一个是在背面，不存在竞争关系，我们希望黑硅叠加PERC使光伏平价上网更近一步。据我们了解PERC电池目前在单晶上提高效率方面优势比较明显，在多晶上无优势。但是投资远远大于黑硅，综合经济效益远低于黑硅。

29、湿法为什么在板P与管P上有差异呢？

答： 管P和板P的差异是我们在产线上得出来的结果，我们专业做添加剂，至于后续工艺及设备参数调整不是特别专业，这需要跟电池厂家共同合作，需要最佳参数。

30、黑硅化学成本据说是0.118，总成本价是0.165元。添加剂的成本0.1元左右？

答：这个大家有误解，在添加剂方面我们承诺是每片成本增加约0.1元，但是我们的工艺相对于常规工艺在酸的使用量上有大幅下降，外围环保成本也将下降，因此湿法黑硅相对于常规制绒总的药剂成本增加约0.08元（添加剂与各种类的酸碱都已经计算在内）。

31、挖孔的温度多少？

答：25°~40°

32、检测Ag是否去除干净的光谱办法是贵公司提供测试？

答：我们也是到第三方检测机构或高校测试，自己买设备成本太大。

33、破坏性的应该就是做EDX了？

答：也可以。

34、前面黑硅提剔除了折旧和运营成本，运营成本估计增加多少元/片，或者说有没有综合成本数据？

答：运营成本我们没有核算过，毕竟每个厂家都不一样，我们目前没有综合成本数据。我们的添加剂成本大概在0.1左右，所有试剂加起来0.08左右，将来批量走的话还有一定的降价空间。

追问：成本0.1元是每片还是每瓦？

答：每片

35、按照你们的说法，这个添加剂里面已经包含Ag离子了？

答：已经包含Ag了。

36、添加剂里面包含的5种，黑硅制绒全部包含了？价格大概在多少。

答：湿法黑硅27个槽，每个种添加剂用途不一样，分别在不同的槽中。

37、添湿法黑硅电池工艺比常规工艺还多了哪些工序

答：不增加，制绒结束，正常做电池片好了。

38、如果黑硅制绒片，用扩散正常工艺生产，方阻偏低，是否意味着Ag残留?

答：我们的Ag浓度非常低，这是技术的关键所在，Ag我们已经洗的很干净，方阻低可能是绒面结构变化引起磷沉积速度和扩散速度变化所致。

39、里面的金属不会超标吗？

答：不会。

40、黑硅论坛，专利问题？日本三菱公司和大阪大学宣称拥有湿法黑硅相关专利且被中国，美国认可。中国企业使用这个技术做成电池组件后，如何应对产品外销的专利问题

答：我们的工艺已经申请中国专利，正在报国际专利，因此我们的黑硅工艺具有完全自主知识产权，我们也会保护好自己的专利。

41、追问：日本厂商的设备与我们的比有优势吗？对电池片制绒这块？

答：我没有见过他们的设备，所以我不太好回答。但我觉得同等条件下，我们还是选择国产的更有优势。工艺完全成熟后，设备价格会越来越低的，其实我觉得黑硅最大的优势还是金刚线切割降成本这一块。

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