大家好!今天让小编来大家介绍下关于光伏rie_晶澳跟隆基衰减的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.薄膜技术与薄膜材料的书信息22.晶澳跟隆基衰减
3.PERC、N型双面、黑硅—主流高效电池技术对比简析
4.国产十五家主要半导体设备厂商介绍
薄膜技术与薄膜材料的书信息2
书名:薄膜技术与薄膜材料(材料科学与工程系列)
书号:9787302274834
作者:田民波等
定价:49元
出版日期:2011-12-12
出版社:清华大学出版社 第1章 真空技术基础1
1.1 真空的基本知识1
1.1.1 真空定义1
1.1.2 真空度量单位2
1.1.3 真空区域划分4
1.1.4 气体与蒸气6
1.2 真空的表征7
1.2.1 气体分子运动论7
1.2.2 分子运动的平均自由程9
1.2.3 气流与流导12
1.3 气体分子与表面的相互作用13
1.3.1 碰撞于表面的分子数13
1.3.2 分子从表面的反射14
1.3.3 蒸发速率15
1.3.4 真空在薄膜制备中的作用16
习题17
第2章 真空泵与真空规19
2.1 真空泵19
2.1.1 油封机械泵20
2.1.2 扩散泵24
2.1.3 吸附泵29
2.1.4 溅射离子泵30
2.1.5 升华泵32
2.1.6 低温冷凝泵33
2.1.7 涡轮分子泵和复合涡轮泵34
2.1.8 干式机械泵36
2.2 真空测量仪器--总压强计37
2.2.1 麦克劳真空规39
2.2.2 热传导真空规40
2.2.3 电离真空计--电离规41
2.2.4 盖斯勒管46
2.2.5 隔膜真空规47
2.2.6 真空规的安装方法48
2.3 真空测量仪器--分压强计48
2.3.1 磁偏转型质谱计48
2.3.2 四极滤质器(四极质谱计)49
习题50
第3章 真空装置的实际问题52
3.1 排气的基础知识52
3.2 材料的放气53
3.3 排气时间的估算56
3.4 实用的排气系统57
3.4.1 离子泵系统57
3.4.2 扩散泵系统57
3.4.3 低温冷凝泵-分子泵系统57
3.4.4 残留气体59
3.5 检漏60
3.5.1 检漏方法60
3.5.2 检漏的实际操作62
3.6 大气温度与湿度对装置的影响63
3.7 烘烤用的内部加热器64
3.8 化学活性气体的排气65
3.8.1 主要装置及存在的问题66
3.8.2 排气系统及其部件66
习题68
第4章 气体放电和低温等离子体69
4.1 带电粒子在电磁场中的运动69
4.1.1 带电粒子在电场中的运动69
4.1.2 带电粒子在磁场中的运动70
4.1.3 带电粒子在电磁场中的运动71
4.1.4 磁控管和电子回旋共振73
4.2 气体原子的电离和激发73
4.2.1 碰撞--能量传递过程74
4.2.2 电离--正离子的形成77
4.2.3 激发--亚稳原子的形成80
4.2.4 回复--退激发光82
4.2.5 解离--分解为单个原子或离子84
4.2.6 附着--负离子的产生85
4.2.7 复合--中性原子或原子团的形成85
4.2.8 离子化学--活性粒子间的化学反应87
4.3 气体放电发展过程89
4.3.1 由非自持放电过渡到自持放电的条件90
4.3.2 电离系数?α?和二次电子发射系数?γ?91
4.3.3 帕邢定律及点燃电压的确定92
4.3.4 气体放电伏安特性曲线93
4.4 低温等离子体概述95
4.4.1 等离子体的定义95
4.4.2 等离子体的温度96
4.4.3 带电粒子的迁移运动和扩散运动97
4.4.4 等离子体的导电性99
4.4.5 等离子体的集体特性100
4.4.6 等离子体电位101
4.4.7 离子鞘层102
4.5 辉光放电103
4.6 弧光放电105
4.6.1 弧光放电类型105
4.6.2 弧光放电的基本特性106
4.7 高频放电107
4.7.1 高频功率的输入方法107
4.7.2 离子捕集和电子捕集108
4.7.3 自偏压109
4.8 低压力、高密度等离子体放电110
4.8.1 微波的传输及微波放电111
4.8.2 微波ECR放电111
4.8.3 螺旋波等离子体放电113
4.8.4 感应耦合等离子体放电114
习题115
第5章 薄膜生长与薄膜结构117
5.1 薄膜生长概述117
5.2 吸附、表面扩散与凝结118
5.2.1 吸附118
5.2.2 表面扩散123
5.2.3 凝结124
5.3 薄膜的形核与生长126
5.3.1 形核与生长简介126
5.3.2 毛吸理论(热力学界面能理论)129
5.3.3 统计或原子聚集理论134
5.4 连续薄膜的形成137
5.4.1 奥斯瓦尔多(Ostwald)吞并过程137
5.4.2 熔结过程138
5.4.3 原子团的迁移139
5.4.4 决定表面取向的Wullf理论139
5.5 薄膜的生长过程与薄膜结构140
5.5.1 薄膜生长的晶带模型140
5.5.2 纤维状生长模型142
5.5.3 薄膜的缺陷144
5.5.4 薄膜形成过程的计算机模拟145
5.6 非晶态薄膜148
5.7 薄膜的基本性质150
5.7.1 导电性150
5.7.2 电阻温度系数(TCR) 151
5.7.3 薄膜的密度151
5.7.4 经时变化152
5.7.5 电介质膜152
5.8 薄膜的粘附力和内应力153
5.8.1 薄膜的粘附力153
5.8.2 薄膜的内应力154
5.8.3 提高粘附力的途径155
5.9 电迁移156
习题158
第6章 真空蒸镀159
6.1 概述159
6.2 镀料的蒸发160
6.2.1 饱和蒸气压160
6.2.2 蒸发粒子的速度和能量164
6.2.3 蒸发速率和沉积速率165
6.3 蒸发源166
6.3.1 电阻加热蒸发源166
6.3.2 电子束蒸发源170
6.4 蒸发源的蒸气发射特性与基板配置173
6.4.1 点蒸发源173
6.4.2 小平面蒸发源174
6.4.3 实际蒸发源的发射特性及基板配置175
6.5 蒸镀装置及操作178
6.6 合金膜的蒸镀179
6.6.1 合金蒸发分馏现象180
6.6.2 瞬时蒸发(闪烁蒸发)法181
6.6.3 双源或多源蒸发法181
6.7 化合物膜的蒸镀181
6.7.1 透明导电膜(ITO)--In?2O?3-SnO?2系薄膜181
6.7.2 反应蒸镀法182
6.7.3 三温度法183
6.7.4 热壁法183
6.8 脉冲激光熔射(PLA) 184
6.8.1 脉冲激光熔射的原理184
6.8.2 脉冲激光熔射设备185
6.8.3 脉冲激光熔射制作氧化物超导膜186
6.9 分子束外延技术187
6.9.1 分子束外延的原理及特点187
6.9.2 分子束外延设备188
6.9.3 分子束外延技术的发展动向190
6.9.4 分子束外延的应用191
习题192
第7章 离子镀和离子束沉积193
7.1 离子镀原理及方式193
7.1.1 离子镀的原理193
7.1.2 不同的离子镀方式194
7.1.3 离子轰击在离子镀过程中的作用198
7.1.4 离子镀过程中的离化率问题202
7.1.5 离子镀的蒸发源203
7.2 几种典型的离子镀方式204
7.2.1 活性反应蒸镀(ARE) 204
7.2.2 空心阴极放电离子镀206
7.2.3 多弧离子镀208
7.3 离子束沉积210
7.3.1 离子束沉积的原理210
7.3.2 直接引出式和质量分离式212
7.3.3 离化团束沉积215
7.3.4 离子束辅助沉积219
7.4 离子束混合222
7.4.1 离子束混合原理222
7.4.2 静态混合223
7.4.3 动态混合223
习题225
第8章 溅射镀膜227
8.1 离子溅射227
8.1.1 荷能粒子与表面的相互作用227
8.1.2 溅射产额及其影响因素229
8.1.3 溅射原子的能量分布和角分布238
8.2 溅射镀膜方式242
8.2.1 直流二极溅射246
8.2.2 三极和四极溅射247
8.2.3 射频溅射249
8.2.4 磁控溅射--低温高速溅射251
8.2.5 溅射气压接近零的零气压溅射259
8.2.6 自溅射--深且超微细孔中的埋入262
8.2.7 RF-DC结合型偏压溅射267
8.2.8 ECR溅射268
8.2.9 对向靶溅射269
8.2.10 离子束溅射沉积270
8.3 溅射镀膜的实例273
8.3.1 Ta及其化合物膜的溅射沉积273
8.3.2 Al及Al合金膜的溅射沉积277
8.3.3 氧化物的溅射沉积:超导膜和ITO透明导电膜278
习题282
第9章 化学气相沉积(CVD) 284
9.1 化学气相沉积(CVD)概述284
9.1.1 定义284
9.1.2 CVD薄膜沉积过程285
9.1.3 主要的生成反应286
9.1.4 CVD的类型及装置289
9.1.5 CVD的应用290
9.2 热CVD292
9.2.1 热CVD的原理及特征292
9.2.2 热CVD装置和反应器294
9.2.3 常压CVD (NPCVD) 296
9.2.4 减压CVD(LPCVD)296
9.3 等离子体CVD(PCVD)298
9.3.1 PCVD的特征及应用298
9.3.2 PCVD装置301
9.3.3 高密度等离子体(HDP) CVD305
9.4 光CVD(photo CVD)306
9.4.1 激光化学气相沉积306
9.4.2 光化学气相沉积307
9.5 有机金属CVD (MOCVD) 309
9.6 金属CVD312
9.6.1 W-CVD312
9.6.2 Al-CVD313
9.6.3 Cu-CVD315
9.6.4 阻挡层--TiN-CVD316
9.7 半球形晶粒多晶Si-CVD (HSG-CVD) 317
9.8 铁电体的CVD318
9.9 低介电常数薄膜的CVD321
习题321
第10章 干法刻蚀323
10.1 干法刻蚀与湿法刻蚀323
10.1.1 刻蚀技术简介323
10.1.2 湿法刻蚀326
10.1.3 干法刻蚀328
10.2 等离子体刻蚀--激发反应气体刻蚀333
10.2.1 原理333
10.2.2 装置334
10.3 反应离子刻蚀(RIE) 335
10.3.1 原理及特征335
10.3.2 各种反应离子刻蚀方法337
10.3.3 装置343
10.3.4 软件343
10.3.5 Cu的刻蚀347
10.4 反应离子束刻蚀(RIBE) 348
10.4.1 聚焦离子束(FIB)设备及刻蚀加工349
10.4.2 束径1?mm左右的离子束设备及RIBE351
10.4.3 大束径离子束设备及RIBE352
10.5 气体离化团束(GCIB)加工技术354
10.5.1 GCIB加工原理354
10.5.2 GCIB设备355
10.5.3 GCIB加工的优点356
10.5.4 GCIB在微细加工中的应用357
10.6 微机械加工359
10.7 干法刻蚀用离子源的开发361
习题362
第11章 平坦化技术363
11.1 平坦化技术的必要性363
11.2 平坦化技术概要364
11.3 不发生凹凸的薄膜生长366
11.3.1 选择生长366
11.3.2 回流埋孔(溅射平坦化)366
11.3.3 通过埋入氧化物实现平坦化367
11.4 沉积同时进行加工防止凹凸发生的薄膜生长368
11.4.1 偏压溅射368
11.4.2 去除法(lift-off) 368
11.5 薄膜生长后经再加工实现平坦化369
11.5.1 涂布平坦化369
11.5.2 激光平坦化369
11.5.3 回流平坦化369
11.5.4 蚀刻平坦化370
11.5.5 阳极氧化与离子注入370
11.6 埋入技术实例370
11.7 化学机械研磨(CMP)技术372
11.8 气体离化团束(GCIB)加工平坦化373
11.9 大马士革法(Damascene)布线及平坦化374
11.10 平坦化技术与光刻制版术376
11.11 IC多层布线已进展到第四代378
习题382
第12章 表面改性及超硬膜383
12.1 表面改性383
12.1.1 何谓表面改性383
12.1.2 表面改性的手段384
12.1.3 表面改性的应用387
12.2 超硬膜用于切削刀具388
12.2.1 超硬膜的获得及应用388
12.2.2 如何选择镀层-基体系统390
12.2.3 超硬镀层改善刀具切削性能的机理393
习题396
第13章 能量及信号变换用薄膜与器件397
13.1 能量变换薄膜与器件397
13.1.1 光电变换薄膜材料397
13.1.2 光热变换薄膜材料401
13.1.3 热电变换薄膜材料403
13.1.4 热电子发射薄膜材料405
13.1.5 固体电解质薄膜材料405
13.1.6 超导薄膜器件407
13.2 传感器409
13.2.1 传感器的种类及材料409
13.2.2 薄膜传感器举例412
13.3 金刚石薄膜的应用415
13.3.1 金刚石薄膜的开发现状416
13.3.2 三极管及二极管417
13.3.3 传感器418
13.3.4 声表面波器件419
13.3.5 场发射平板显示器419
习题422
第14章 半导体器件、记录和存储用薄膜技术与薄膜材料424
14.1 半导体器件424
14.1.1 半导体集成电路元件中所用薄膜的种类和形成方法424
14.1.2 MOS器件及晶圆的大型化426
14.1.3 化合物半导体器件430
14.2 记录与存储431
14.2.1 光盘432
14.2.2 磁盘434
14.2.3 磁头435
习题438
第15章 平板显示器中的薄膜技术与薄膜材料442
15.1 平板显示器442
15.2 液晶显示器442
15.2.1 AM-LCD442
15.2.2 采用a-Si∶H TFT的AM-LCD448
15.2.3 TFT-LCD性能的改进和提高449
15.2.4 采用poly-Si TFT的AM-LCD以及低温poly-Si TFT制作技术451
15.2.5 LCD显示屏的封装技术455
15.3 等离子体平板显示器458
15.3.1 等离子体平板显示器的工作原理458
15.3.2 PDP的主要部件及材料459
15.3.3 MgO薄膜461
15.3.4 放电胞及障壁结构461
15.3.5 PDP显示器的产业化进展464
15.4 有机电致发光显示器(OLED)465
15.4.1 有机EL显示的工作原理465
15.4.2 有机EL显示器的特征467
15.4.3 小分子系和高分子系有机EL显示器468
15.4.4 有机EL显示器的结构及制作工艺469
15.4.5 有机EL显示器的产业化进展471
习题472
第16章 太阳电池中的薄膜技术与薄膜材料475
16.1 太阳电池的原理和薄膜太阳电池的优势475
16.1.1 太阳电池原理475
16.1.2 太阳电池的种类477
16.1.3 薄膜太阳电池的优势477
16.2 太阳电池和光伏发电的最新进展478
16.2.1 开发现状478
16.2.2 太阳电池开发路线图和促进开发、引入的对策480
16.2.3 对今后材料及技术开发的展望482
16.3 硅系薄膜太阳电池484
16.3.1 薄膜Si的材料特性484
16.3.2 薄膜Si太阳电池的制作工艺485
16.3.3 薄膜Si太阳电池的高效率化技术487
16.3.4 今后的课题489
16.4 CdTe太阳电池489
16.4.1 CdTe太阳电池的特征489
16.4.2 CdTe太阳电池的构造和制作方法490
16.4.3 今后的展望492
16.5 CIGS太阳电池492
16.5.1 CIGS太阳电池的结构及特长493
16.5.2 CIGS光吸收层的制膜法494
16.5.3 高效率化的措施495
16.5.4 集成型组件工程496
16.5.5 挠性CIGS太阳电池497
16.5.6 今后的课题499
16.6 超高效率多串结III-V族化合物半导体太阳电池499
16.6.1 多串结太阳电池实现高转换效率的可能性500
16.6.2 如何实现多串结太阳电池的高效率化501
16.6.3 多串结太阳电池高效率化的进展历程502
16.6.4 作为宇宙用太阳电池的实用化502
16.6.5 以低价格化为目标的集光型太阳电池503
16.6.6 多串结太阳电池的未来发展504
16.7 有机薄膜型太阳电池505
16.7.1 下一代太阳电池的希望505
16.7.2 有机系太阳电池的特征505
16.7.3 发电原理与元件结构505
16.7.4 高分子有机薄膜太阳电池506
16.7.5 小分子系有机薄膜太阳电池508
16.7.6 有机薄膜太阳电池的未来发展508
16.8 色素增感(染料敏化)太阳电池509
16.8.1 何谓色素增感(染料敏化)太阳电池509
16.8.2 电池构造及发电机制510
16.8.3 电池制作方法511
16.8.4 增感色素的结构512
16.8.5 太阳电池特性513
16.8.6 关于耐久性514
16.8.7 新的研究开发要素514
16.8.8 特长和可能的用途515
16.8.9 面向实用化的课题和今后展望515
习题516
第17章 白光LED固体照明与薄膜技术518
17.1 半导体固体发光器件的基础--发光过程518
17.2 发光二极管和蓝光LED519
17.2.1 III-V族化合物半导体LED519
17.2.2 蓝光LED芯片的结构及制作方法522
17.3 白光LED固体照明器件523
17.3.1 白光LED发光的几种实现方式523
17.3.2 白光LED的结构和构成要素525
17.3.3 白光LED的发光效率526
17.4 激光二极管526
习题527
参考文献529作者书系532
晶澳跟隆基衰减
众所周知,利用太阳能有许多优点,光伏发电将为人类提供主要的能源,但目前来讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,提高太阳电池的光电转换效率,降低生产成本应该是我们追求的最大目标,从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。据报道,目前在50~60微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%。利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。 下面从两个方面对多晶硅电池的工艺技术进行讨论。
2. 实验室高效电池工艺 实验室技术通常不考虑电池制作的成本和是否可以大规模化生产,仅仅研究达到最高效率的方法和途径,提供特定材料和工艺所能够达到的极限。2.1关于光的吸收对于光吸收主要是:(1)降低表面反射;(2)改变光在电池体内的路径;(3)采用背面反射。 对于单晶硅,应用各向异性化学腐蚀的方法可在(100)表面制作金字塔状的绒面结构,降低表面光反射。但多晶硅晶向偏离(100)面,采用上面的方法无法作出均匀的绒面,目前采用下列方法: [1]激光刻槽 用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构,在500~900nm光谱范围内,反射率为4~6%,与表面制作双层减反射膜相当。而在(100)面单晶硅化学制作绒面的反射率为11%。用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS/MgF2)电池的短路电流要提高4%左右,这主要是长波光(波长大于800nm)斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中,表面造成损伤同时引入一些杂质,要通过化学处理去除表面损伤层。该方法所作的太阳电池通常短路电流较高,但开路电压不太高,主要原因是电池表面积增加,引起复合电流提高。 [2]化学刻槽 应用掩膜(Si3N4或SiO2)各向同性腐蚀,腐蚀液可为酸性腐蚀液,也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液,该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状结构。据报道,该方法所形成的绒面对700~1030微米光谱范围有明显的减反射作用。但掩膜层一般要在较高的温度下形成,引起多晶硅材料性能下降,特别对质量较低的多晶材料,少子寿命缩短。应用该工艺在225cm2的多晶硅上所作电池的转换效率达到16.4%。掩膜层也可用丝网印刷的方法形成。 [3]反应离子腐蚀(RIE) 该方法为一种无掩膜腐蚀工艺,所形成的绒面反射率特别低,在450~1000微米光谱范围的反射率可小于2%。仅从光学的角度来看,是一种理想的方法,但存在的问题是硅表面损伤严重,电池的开路电压和填充因子出现下降。 [4]制作减反射膜层 对于高效太阳电池,最常用和最有效的方法是蒸镀ZnS/MgF2双层减反射膜,其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征,例如,表面是光滑面还是绒面,减反射工艺也有蒸镀Ta2O5, PECVD沉积 Si3N3等。ZnO导电膜也可作为减反材料。2.2金属化技术 在高效电池的制作中,金属化电极必须与电池的设计参数,如表面掺杂浓度、PN结深,金属材料相匹配。实验室电池一般面积比较小(面积小于4cm2),所以需要细金属栅线(小于10微米),一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。工业化大生产中也使用电镀工艺,但蒸发和光刻结合使用时,不属于低成本工艺技术。[1]电子束蒸发和电镀 通常,应用正胶剥离工艺,蒸镀Ti/Pa/Ag多层金属电极,要减小金属电极所引起的串联电阻,往往需要金属层比较厚(8~10微米)。缺点是电子束蒸发造成硅表面/钝化层介面损伤,使表面复合提高,因此,工艺中,采用短时蒸发Ti/Pa层,在蒸发银层的工艺。另一个问题是金属与硅接触面较大时,必将导致少子复合速度提高。工艺中,采用了隧道结接触的方法,在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层(一般厚度为20微米左右)应用功函数较低的金属(如钛等)可在硅表面感应一个稳定的电子积累层(也可引入固定正电荷加深反型)。另外一种方法是在钝化层上开出小窗口(小于2微米),再淀积较宽的金属栅线(通常为10微米),形成mushroom—like状电极,用该方法在4cm2 Mc-Si上电池的转换效率达到17.3%。目前,在机械刻槽表面也运用了Shallow angle (oblique)技术。2.3 PN结的形成技术 [1]发射区形成和磷吸杂 对于高效太阳能电池,发射区的形成一般采用选择扩散,在金属电极下方形成重杂质区域而在电极间实现浅浓度扩散,发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应,又使硅表面易于钝化。扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和掩埋扩散工艺。目前采用选择扩散,15×15cm2电池转换效率达到16.4%,n++、n+区域的表面方块电阻分别为20Ω和80Ω. 对于Mc—Si材料,扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的研究,较长时间的磷吸杂过程(一般3~4小时),可使一些Mc—Si的少子扩散长度提高两个数量级。在对衬底浓度对吸杂效应的研究中发现,即便对高浓度的衬第材料,经吸杂也能够获得较大的少子扩散长度(大于200微米),电池的开路电压大于638mv, 转换效率超过17%。 [2]背表面场的形成及铝吸杂技术 在Mc—Si电池中,背p+p结由均匀扩散铝或硼形成,硼源一般为BN、BBr、APCVD SiO2:B2O8等,铝扩散为蒸发或丝网印刷铝,800度下烧结所完成,对铝吸杂的作用也开展了大量的研究,与磷扩散吸杂不同,铝吸杂在相对较低的温度下进行。其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积,而在较高温度下,沉积的杂质易于溶解进入硅中,对Mc—Si产生不利的影响。到目前为至,区域背场已应用于单晶硅电池工艺中,但在多晶硅中,还是应用全铝背表面场结构。 [3]双面Mc—Si电池 Mc—Si双面电池其正面为常规结构,背面为N+和P+相互交叉的结构,这样,正面光照产生的但位于背面附近的光生少子可由背电极有效吸收。背电极作为对正面电极的有效补充,也作为一个独立的栽流子收集器对背面光照和散射光产生作用,据报道,在AM1.5条件下,转换效率超过19%。2.4 表面和体钝化技术 对于Mc—Si,因存在较高的晶界、点缺陷(空位、填隙原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物)对材料表面和体内缺陷的钝化尤为重要,除前面提到的吸杂技术外,钝化工艺有多种方法,通过热氧化使硅悬挂键饱和是一种比较常用的方法,可使Si-SiO2界面的复合速度大大下降,其钝化效果取决于发射区的表面浓度、界面态密度和电子、空穴的浮获截面。在氢气氛中退火可使钝化效果更加明显。采用PECVD淀积氮化硅近期正面十分有效,因为在成膜的过程中具有加氢的效果。该工艺也可应用于规模化生产中。应用Remote PECVD Si3N4可使表面复合速度小于20cm/s。
3 工业化电池工艺 太阳电池从研究室走向工厂,实验研究走向规模化生产是其发展的道路,所以能够达到工业化生产的特征应该是: [1]电池的制作工艺能够满足流水线作业; [2]能够大规模、现代化生产; [3]达到高效、低成本。 当然,其主要目标是降低太阳电池的生产成本。目前多晶硅电池的主要发展方向朝着大面积、薄衬底。例如,市场上可见到125×125mm2、150×150mm2甚至更大规模的单片电池,厚度从原来的300微米减小到目前的250、200及200微米以下。效率得到大幅度的提高。日本京磁(Kyocera)公司150×150的电池小批量生产的光电转换效率达到17.1%,该公司1998年的生产量达到25.4MW。 (1)丝网印刷及其相关技术 多晶硅电池的规模化生产中广泛使用了丝网印刷工艺,该工艺可用于扩散源的印刷、正面金属电极、背接触电极,减反射膜层等,随着丝网材料的改善和工艺水平的提高,丝网印刷工艺在太阳电池的生产中将会得到更加普遍的应用。 a.发射区的形成 利用丝网印刷形成PN结,代替常规的管式炉扩散工艺。一般在多晶硅的正面印刷含磷的浆料、在反面印刷含铝的金属浆料。印刷完成后,扩散可在网带炉中完成(通常温度在900度),这样,印刷、烘干、扩散可形成连续性生产。丝网印刷扩散技术所形成的发射区通常表面浓度比较高,则表面光生载流子复合较大,为了克服这一缺点,工艺上采用了下面的选择发射区工艺技术,使电池的转换效率得到进一步的提高。 b.选择发射区工艺 在多晶硅电池的扩散工艺中,选择发射区技术分为局部腐蚀或两步扩散法。局部腐蚀为用干法(例如反应离子腐蚀)或化学腐蚀的方法,将金属电极之间区域的重扩散层腐蚀掉。最初,Solarex应用反应离子腐蚀的方法在同一台设备中,先用大反应功率腐蚀掉金属电极间的重掺杂层,再用小功率沉积一层氮化硅薄膜,该膜层发挥减反射和电池表面钝化的双重作用。在100cm2的多晶上作出转换效率超过13%的电池。在同样面积上,应用两部扩散法,未作机械绒面的情况下转换效率达到16%。 c.背表面场的形成 背PN结通常由丝网印刷A浆料并在网带炉中热退火后形成,该工艺在形成背表面结的同时,对多晶硅中的杂质具有良好的吸除作用,铝吸杂过程一般在高温区段完成,测量结果表明吸杂作用可使前道高温过程所造成的多晶硅少子寿命的下降得到恢复。良好的背表面场可明显地提高电池的开路电压。 d.丝网印刷金属电极 在规模化生产中,丝网印刷工艺与真空蒸发、金属电镀等工艺相比,更具有优势,在目前的工艺中,正面的印刷材料普遍选用含银的浆料,其主要原因是银具有良好的导电性、可焊性和在硅中的低扩散性能。经丝网印刷、退火所形成的金属层的导电性能取决于浆料的化学成份、玻璃体的含量、丝网的粗糟度、烧结条件和丝网版的厚度。八十年度初,丝网印刷具有一些缺陷,ⅰ)如栅线宽度较大,通常大于150微米;ⅱ)造成遮光较大,电池填充因子较低;ⅲ)不适合表面钝化,主要是表面扩散浓度较高,否则接触电阻较大。目前用先进的方法可丝网印出线宽达50微米的栅线,厚度超过15微米,方块电阻为2.5~4mΩ,该参数可满足高效电池的要求。有人在15×15平方厘米的Mc—Si上对丝网印刷电极和蒸发电极所作太阳电池进行了比较,各项参数几乎没有差距。4 结束语 多晶硅电池的制作工艺不断向前发展,保证了电池的效率不断提高,成本下降,随着对材料、器件物理、光学特性认识的加深,导致电池的结构更趋合理,实验室水平和工业化大生产的距离不断缩小。丝网印刷和埋栅工艺为高效、低成本电池发挥了主要作用,高效Mc—Si电池组件已大量进入市场,目前的研究正致力于新性薄膜结构、廉价衬底上的电池等,面对用户,我们需要作的工作是实现更大批量的、低成本的生产,愿我们更加努力实现这一目标。
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一、PERC单晶电池
1、PERC单晶单面电池
常规单晶电池主要效率区间为19.8-20%,对应的组件功率为280W。为了进一步提升单晶电池效率,在电池背面增加了钝化层。通过背面钝化层的作用,电池的表面复合速率显著降低,电池的效率提升到20.8-21%,对应的组件功率由280W提升到290W。
和常规单晶电池工艺相比,PERC单晶电池主要增加了背面钝化、背面SiNx膜沉积和激光打孔三道工艺。其中激光打孔工艺是利用一定脉冲宽度的激光在去除部分覆盖在电池背面的钝化层和SiNx覆盖层,以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片形成有效接触,从而使光生电流可以通过Al层导出。因Al浆无法穿透SiNx层,其余未被激光去除的钝化层被覆盖在其上方的SiNx覆盖层保护,发挥降低表面复合速率,提升效率的作用。
通常背面的激光开孔面积约占电池片表面积的5-10%,如激光开孔面积过低,则光生电流在传输过程中电阻较大,从而产生较大的热损失,导致电流效率降低。如激光开孔面积过大,则钝化层无法有效发挥降低表面复合速率的作用,导致电池的效率无法有效提升。激光开孔工艺在电池片表面产生了5-10%的损伤。作为整片单一晶体,PERC单晶由于背面的完整晶体结构被破坏,有很大的隐裂或破碎的风险,晶体损伤可能导致硅片沿着此损伤整片碎裂。PERC单晶电池由于正反面金属结构不同所造成的2-5mm的翘曲,翘曲应力和激光损伤的联合作用下,PERC单晶电池的隐裂或破碎的风险将显著提高。
组件应用在光伏电站后,在整个生命周期内,组件都需要持续经受机械载荷或风载荷等考验。为了保证组件在光伏电站使用的可靠性,组件都需通过5400Pa机械载荷测试,行业标准是测试后组件功率的衰减量小于5%,因为激光开孔工艺造成的损伤导致硅片破碎几率增大,因此PERC单晶组件经过机械载荷测试后的衰减普遍大于5%,而常规单多晶组件的机械载荷测试功率衰减量普遍小于3%。可以看出PERC单晶组件的机械载荷衰减率明显高于其他组件产品。对光伏电站来说,在雪载荷和风载荷等的持续用下,PERC单晶组件从激光开孔点开始逐渐出现隐裂和破片,伴随的是组件功率的持续下降。PERC电池的高机械载荷衰减率PERC单晶组件的这一缺陷给光伏电站发电量带来了极大不确定性。为了缓解PERC单晶在机械载荷和隐裂方面的缺陷,行业采取在组件背面添加加固横梁的方式,并进行了采用加厚硅片来缓解隐裂的尝试,但这些方法均提高了组件的单瓦成本,与降低度电成本的大方向背道而驰。
光致衰减方面,多晶黑硅光衰约为1.5%,N型单晶基本没有光衰,而PERC单晶的光衰在2-10%之间,从而导致PERC单晶组件应用在光伏电站后很可能光电转换效率大幅下降,光伏电站发电量和收益率而随之大幅下降。
2、PERC单晶双面电池
PERC单晶单面电池的背面为全Al层,背面入射光线无法穿透该全Al层,因此PERC单晶单面电池只有正面可以吸收入射光进行光电转换。为了使PERC电池均有双面光电转换功能,行业改变了PERC电池的印刷工艺,将背面全Al层印刷工艺修改为背面局部Al层印刷工艺。该工艺是尽量保证背面Al浆印刷在激光开孔点处,以使光生电流仍然可以通过激光开孔点的Al层导出。
PERC单晶双面电池背面由全Al层改为局部Al层,因此背面的入射光可由未被Al层遮挡的区域进入电池,实现双面光电转换功能。由于激光开孔点仍然需要Al浆来疏导光生电流,因此背面的大部分区域任然覆盖了Al浆,因此和电池正面超过20%的光电转换效率相比,PERC单晶双面电池背面可吸收光线的区域有限,背面的光电转换效率预计在10-15%。同时由于背面由全Al层改为局部Al层,电池的正面效率可能会下降0.2-0.5%。
由于PERC单晶双面电池的工艺与PERC单晶单面电池的工艺并无明显区别,因此PERC单晶双面电池任然面临隐裂率高、机械载荷衰减率高、光致衰减率高等问题。对光伏电站来说,使用PERC单晶双面组件仍然有明显的可靠性风险,对保证电站收益率也是巨大的考验。
二、N型单晶双面电池
N型单晶双面电池在近年也逐步释放产能,从相关资料来看,国内若干主要企业均具有一定技术储备。这种电池的特点也是双面皆可吸收入射光线,从而提升电池和组件的发电量。目前有企业宣传该款电池的正面效率大于21%,背面效率大于19%。封装成组件后,正面功率接近300W,背面功率接近270W。结合各种应用场景,组件发电功率较高。和常规电池相比,该款电池主要增加了双面浆料印刷和硼元素掺杂(如旋涂、印刷高温推进和固态源扩散等)等工艺。目前国内主要企业储备的该产品技术基本都没有用到激光等工艺,因此整个电池制作工艺不对硅片造成额外损伤,组件可在各种使用条件下保持稳定性。此外,还具有无光致衰减、弱光响应好等特点。
P型单多晶电池正面印刷Ag栅线,背面整面印刷Al浆,因此电池正面和背面的金属结构和成分不对称,在丝网印刷烧结后电池片会产生2-5mm的翘曲,从而在电池内部产生应力,由于翘曲和应力的作用,P型单多晶电池的破片率明显提升。由此包括电池生产、组件生产和光伏电站组件中的电池破裂率均提升。N型单晶双面电池正背面均印刷Ag栅线且图形相近,因此N型单晶双面电池结构均有对称性,电池在丝网烧结印刷后不产生翘曲。此外,N型单晶双面电池的工艺流程中无激光等损伤,保持完整晶体结构。综合以上因素,N型单晶双面电池破片率更低。
由于N型单晶双面电池正背面均印刷银浆,因此该款银浆的耗量高于P型单多晶电池。在产能方面,N型电池与P型电池的相比还有差距。
三、多晶黑硅电池
多晶硅片中具有若干不同晶向的晶体,因此单晶广泛应用NaOH溶液各向异性制绒工艺并不适用于多晶制绒。目前通行的多晶硅制绒工艺主要是HF/HNO3混合溶液的缺陷腐蚀制绒法,此方法制绒后的硅片反射率约为18%,高于常规单晶制绒后11%的反射率,不利于多晶电池对入射光线的有效吸收。为了进一步降低多晶硅片制绒后的反射率,采用特殊制绒工艺在多晶硅片表面形成纳米结构,增加有效多晶硅片对入射光线的吸收。采用这种制绒工艺生产的多晶电池有更低的反射率,此方法制绒的多晶电池从肉眼来看比普通多晶电池更黑,因此这种工艺被称为黑硅制绒。
多晶黑硅制绒工艺主要有干法制绒和湿法制绒两种。干法黑硅制绒工艺为反应离子刻蚀法(Reactive Ion Etching,RIE),该方法是等离子体在电场作用下加速撞击硅片,在硅片表面形成纳米结构,从而降低多晶硅片的反射率。湿法黑硅制绒工艺为金属催化化学腐蚀法(Metal Catalyzed Chemical Etching,MCCE),该方法是在硅片表面附着金属,利用HF与强氧化剂混合溶液腐蚀硅片表面,附着在硅片表面的金属随着腐蚀过程而向下沉积,从而在硅片表面形成纳米结构,有效降低硅片表面的反射率。无论干法或是湿法黑硅制绒工艺,都可将多晶电池效率提升0.6%以上,采用多晶黑硅电池封装的组件功率也可从265W提升到275W。多晶黑硅电池的整个制作工艺简单,不对硅片造成额外的损伤,使多晶组件可在各种使用条件下保持可靠性,保证了多晶组件在光伏电站整个生命周期发电量的稳定。此外,多晶电池还具有光致衰减低的特点,多晶电池的光致衰减普遍低于1.5%,而PERC单晶电池的光致衰减为2-10%。可以看出,与PERC单晶电池相比,多晶黑硅的光致衰减率具有很好的优势。
在全球的晶体硅光伏产品中,多晶产品仍然占有50%以上的市场需求。多晶产品具有单瓦价格低、工艺成熟、组件可靠性高的特点,有效降低光伏电站风险,为光伏电站收益提供可靠保障。
结语
多晶黑硅电池和N型单晶双面电池在光致衰减率、破片率和机械载荷衰减率等方面均明显好于PERC单晶电池。因此相比于PERC单晶电池,多晶黑硅电池和N型单晶电池将为光伏电站带来更为稳定的发电量,光伏电站业主的投资回报也可以得到更好的保障。光伏电站作为预期运营25年、30年乃至更长时间的投资项目,除了组件初始功率外,还需要关注组件功率在整个电站生命周期的稳定性和衰减率,以保证稳定的投资回报。
前些天,我国本土半导体设备传来好消息,中微半导体设备(上海)有限公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机经台积电验证,性能优良,将用于全球首条5nm制程生产线。刻蚀机是芯片制造的关键装备之一,中微突破关键核心技术,让“中国制造”跻身刻蚀机国际第一梯队。
近年来,我国大陆半导体设备企业一直在努力追赶国际先进脚步。在多种设备领域有一定突破,除了上述中微半导体的5nm等离子体刻蚀机之外,有越来越多的产品可应用于14nm、7nm制程。
但是,国内设备与国外先进设备相比仍有较大差距,主要表现在两方面:一是有一定竞争力的产品在领先制程上的差距;二是部分产品完全没有竞争能力或尚未布局,比如国内光刻机落后许多代际,仅能达到90nm的光刻要求,国内探针台也处于研发阶段,尚未实现销售收入。
那么,在国家的扶持下,经过这么多年的发展,我国本土半导体设备各个细分领域的发展情况如何呢?相关企业都有哪些?发展到了什么程度呢?下面就来梳理一下。
北方华创
北方华创由七星电子和北方微电子战略重组而成。七星甴子主营清洗机、氧化炉、 气体质量控制器(MFC)等半导体装备及精密甴子元器件等业务,此外七星甴子还是国内真空设备、 新能源锂甴装备重要供应商。北方微甴子主营刻蚀设备(Etch)、物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)三类设备。
2010 年 3 月,七星甴子在深交所上市。 2016 年 8 月,七星甴子与北方微甴子实现战略重组,成为中国规模最大、产品体系最丰富、涉及领域最广的高端半导体工艺设备供应商,开成功引迚国家集成甴路产业基金(大基金)等战略投资者,实现了产业与资本的融合。 公司实际控制人是北京甴控,隶属于国资委。
2017 年 2 月,七星甴子正式更名为北方华创 科技 集团股仹有限公司,完成了内部整合,推出全新品牉“北方华创”,开形成了半导体装备、真空装备、新能源锂甴装备和高精密甴子元器件四大业务板块加集团总部的“4+1”经营管理模式。
北方华创的半导体装备亊业群主要包括刻蚀机、 PVD、 CVD、氧化炉、扩散炉、清洗机及质量流量控制器(MFC)等 7 大类半导体设备及零部件,面向集成甴路、先进封装等 8 个应用领域,涵盖了半导体生产前段工艺制程中的除光刻机外的大部分兲键装备。 客户包括中芯国际、华力微甴子、长江存储等国内一线半导体制造企业,以及长甴 科技 、 晶斱 科技 、华天 科技 等半导体封装厂商。
重组之后,北方华创业绩快速增长。2017 年实现营业收入 22.23 亿元,同比增长37.01%,归母净利润 1.26 亿元,同比增长 35.21%。 根据公司 2018 年半年报业绩快报,2018 年上半年公司实现营业收入13.95 亿元,同比增长 33.44%, 归母净利润 1.19 亿元,同比增长 125.44%。 随着下游晶圆厂投资加速, 公司半导体设备等觃模持续扩张。
长川 科技
长川 科技 是国内集成电路封装测试、晶圆制造及芯片设计环节测试设备主要供应商。 半导体测试设备主要包括分选机、 测试机和探针台三大类。自2008年4月成立以来,该公司率先实现了半导体测试设备(分选机和测试机) 的国产化, 并获得国内外众多一流集成电路企业的使用和认可。
该公司于 2012 年 2 月承担并完成国家“十二五”规划重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”中的高端封装设备与材料应用工程项目,并于 2015 年 3 月获得国家集成电路产业基金投资。
该公司的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国内领先、接近国外先进水平,同时售价低于国外同类型号产品,具备较高的性价比优势。 公司产品已进入国内主流封测企业, 如天水华天、 长电 科技 、 杭州士兰微、 通富微电等。 2017 年,该公司对外积极开拓市场, 设立台湾办事处,拓展台湾市场。
2013~2017年,长川 科技 营收实现了由 4,341 万元到 1.80 亿元的跨越,复合增速达39.75%。 2017 年,归属母公司净利润由992万元增长至 5,025 万元, 复合增速达31.48%。
中微半导体
中微半导体成立于 2004 年,是一家微加工高端设备公司, 经营范围包括研发薄膜制造设备和等离子体刻蚀设备、大面积显示屏设备等。该公司管理层技术底蕴深厚,大多有任职于应用材料、LAM和英特尔等全球半导体一流企业的经验。
中微半导体先后承担并圆满完成 65-45 纳米、 32-22 纳米、22-14 纳米等三项等离子介质刻蚀设备产品研制和产业化。 公司自主研发的等离子体刻蚀设备 Primo D-RIE 可用于加工 64/45/28 纳米氧化硅、氮化硅等电介质材料,介质刻蚀设备 Primo AD-RIE 可用于 22nm 及以下芯片加工,均已进入国内先进产线。中微半导体的介质刻蚀机已经完成了5nm 的生产。
晶盛机电
晶盛机电是一家专业从事半导体、光伏设备研发及制造的高新技术企业,是国内技术领先的晶体硅生长设备供应商。该公司专注于拥有自主品牌的晶体硅生长设备及其控制系统的研发、制造和销售,先后开发出拥有完全自主知识产权的直拉式全自动晶体生长炉、铸锭多晶炉产品。
该公司立足于“提高光电转化效率、降低发电成本”的光伏技术路线,实现了硅晶体生长“全自动、高性能、高效率、低能耗”国内领先、国际先进的技术优势。全自动单晶炉系列产品和 JSH800 型气致冷多晶炉产品分别被四部委评为国家重点新产品。同时公司积极向光伏产业链装备进行延伸,2015 年成功开发并销售了新一代单晶棒切磨复合一体机、单晶硅棒截断机、多晶硅块研磨一体机、多晶硅块截断机等多种智能化装备,并布局高效光伏电池装备和组件装备的研发。
该公司的晶体生长设备特别是单晶硅生长炉销售形势较好,主要是单晶光伏的技术路线获得认可,随着下游厂商的扩产,单晶的渗透率也逐步提升,带来对单晶硅生长炉的需求增加,该类产品收入已经占营业收入的 81%。
该公司主营业务伴随国内光伏产业的上升发展,给主营业务收入和利润带来显着增长,近两年的增长率均在 80%以上,另外,其毛利率水平和净利率水平也基本维持稳定。
上海微电子
上海微电子装备有限公司成立于2002年,主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发、生产、销售与服务,该公司产品可广泛应用于IC制造与先进封装、MEMS、TSV/3D、TFT-OLED等制造领域。
该公司主要产品包括:
600扫描光刻机系列—前道IC制造
基于先进的扫描光刻机平台技术,提供覆盖前道IC制造90nm节点以上大规模生产所需,包含90nm、130nm和280nm等不同分辨率节点要求的ArF、KrF及i-line步进扫描投影光刻机。该系列光刻机可兼容200mm和300mm硅片。
500步进光刻机系列—后道IC、MEMS制造
基于先进的步进光刻机平台技术,提供覆盖后道IC封装、MEMS/NEMS制造的步进投影光刻机。该系列光刻机采用高功率汞灯的ghi线作为曝光光源,其先进的逐场调焦调平技术对薄胶和厚胶工艺,以及TSV-3D结构等具有良好的自动适应性,并通过采用具有专利的图像智能识别技术,无需专门设计特殊对准标记。该系列设备具有高分辨率、高套刻精度和高生产率等一系列优点,可满足用户对设备高性能、高可靠性、低使用成本(COO)的生产需求。
200光刻机系列—AM-OLED显示屏制造
200系列投影光刻机综合采用先进的步进光刻机平台技术和扫描光刻机平台技术,专用于新一代AM-OLED显示屏的TFT电路制造。该系列光刻机不仅可用于基板尺寸为200mm × 200mm的工艺研发线,也可用于基板尺寸为G2.5(370mm × 470mm)和G4.5(730mm × 920mm)的AM-OLED显示屏量产线。
硅片边缘曝光机系列——芯片级封装工艺应用
SMEE开发的硅片边缘曝光机提供了满足芯片级封装工艺中对硅片边缘进行去胶处理的能力,设备可按照客户要求配置边缘曝光宽度、硅片物料接口形式、曝光工位等不同形式。设备同时兼容150mm、200mm和300mm等三种不同规格的硅片,边缘曝光精度可到达0.1mm。设备配置了高功率光源,具有较高的硅片面照度,提高了设备产率。
至纯 科技
至纯 科技 成立于 2000 年, 主要为电子、生物医药及食品饮料等行业的先进制造业企业提供高纯工艺系统的整体解决方案, 产品为高纯工艺设备和以设备组成的高纯工艺系统,覆盖设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、厂务托管、标定和维护保养等增值服务。
该公司在 2016年前产品约一半收入来自医药类行业,光伏、 LED 行业及半导体行业收入占比较小。 2016年以来,公司抓住半导体产业的发展机遇,逐步扩大其产品在半导体领域的销售占比, 2016和 2017 年来自半导体领域收入占公司营业收入比重分别为 50%和 57%,占据公司营业收入半壁江山。主攻半导体清洗设备。
该公司于 2015 年开始启动湿法工艺装备研发, 2016 年成立院士工作站, 2017 年成立独立的半导体湿法事业部至微半导体,目前已经形成了 UltronB200 和 Ultron B300 的槽式湿法清洗设备和 Ultron S200 和 Ultron S300 的单片式湿法清洗设备产品系列, 并取得 6 台的批量订单。
精测电子
武汉精测电子技术股份有限公司创立于 2006 年 4 月,并于 2016 年 11 月在创业板上市。公司主要从事平板显示检测系统的研发、生产与销售,在国内平板显示测试领域处于绝对领先地位, 主营产品包括:模组检测系统、面板检测系统、OLED 检测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备。近几年来,该公司积极对外投资,设立多家子公司,业务规模迅速扩张,进一步完善了产业布局。
该公司成立初期主要专注于基于电讯技术的信号检测,是国内较早开发出适用于液晶模组生产线的 3D 检测、基于 DP 接口的液晶模组生产线的检测和液晶模组生产线的 Wi-Fi 全无线检测产品的企业,目前该公司的 Module 制程检测系统的产品技术已处于行业领先水平。
2014 年,精测电子积极研发 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备,引进了宏濑光电和台湾光达关于 AOI 光学检测系统和平板显示自动化设备相关的专利等知识产权,使其在 Array制程和 Cell 制程的检测形成自有技术,初步形成了“光、机、电”技术一体化的优势。
精测电子2018年上半年财务报告显示,该公司收入主要来自 AOI 光学检测系统业务,占比 45.49%,毛利占比 41.94%;其次是模组检测系统业务,收入占比 23.33%,毛利占比 27.68%; OLED 检测系统和平面显示自动化设备收入占比分别为 14.29%和12.30%,毛利占比为 14.26%和 10.28%。
电子 科技 集团45所
中国电子 科技 集团公司第45研究所创立于1958年,2010年9月,中央机构编制委员会办公室批准45所第一名称更改为“北京半导体专用设备研究所”,第二名称仍保持“中国电子 科技 集团公司第四十五研究所”不变。
45所是国内专门从事军工电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点军工科研生产单位。
45所以光学细微加工和精密机械与系统自动化为专业方向,以机器视觉技术、运动控制技术、精密运动工作台与物料传输系统技术、精密零部件设计优化与高效制造技术、设备应用工艺研究与物化技术、整机系统集成技术等六大共性关键技术为支撑,围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域,开发出了电子材料加工设备、芯片制造设备、光/声/电检测设备、化学处理设备、先进封装设备、电子图形印刷设备、晶体元器件和光伏电池等八大类工艺设备和产品,服务于集成电路、光电元器件与组件、半导体照明和太阳能光伏电池四大行业.
上海睿励
睿励科学仪器(上海)有限公司是于2005年创建的合资公司,致力于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。主要生产用于65/28/14nm制程工艺控制的膜厚测量设备。
沈阳芯源
沈阳芯源微电子设备有限公司成立于2002年,由中科院沈阳自动化研究所引进国外先进技术投资创建。
芯源公司自主开发的单片匀胶机、显影机、喷胶机、去胶机、清洗机、湿法刻蚀机等设备广泛应用于半导体、先进封装、MEMS、LED等领域。
1.LED领域匀胶显影机:应用于LED芯片制造、PSS(图形化衬底)、MEMS、HCPV(高聚光型太阳能电池)、Waveguide(光波导)工艺的匀胶显影等工艺制程。
2.高端封装全自动涂胶显影机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的高黏度PR、PI、Epoxy的涂敷、显影工艺制程。
3.高端封装全自动喷雾式涂胶机: 广泛应用于TSV、MEMS、WLP等工艺制程。
4.单片湿法刻蚀机/去胶机/清洗机:广泛应用于先进封装BGA、Flip-Chip、WSP、CSP制程的刻蚀、去胶、清洗工艺制程。
5.前道堆叠式全自动涂胶显影机:应用于90nm光刻工艺、BARC涂覆、SOC、SOD、SOG等工艺制程。
盛美半导体
盛美半导体(ACM Research)是国内半导体清洗设备主要供应商,于1998年在美国硅谷成立,主要研发电抛光技术,2006 年成立上海子公司,专注于半导体清洗设备。2017年11月4日公司在美国纳斯达克上市。2017年公司营业收入3650万美元,同比增长33.2%,其中90%以上的营业收入来自于半导体清洗设备。2017 年研发投入占营业收入比例为14.1%。
由于声波清洗可能会造成晶片损伤,行业公司大多转向研发其他技术,盛美半导体另辟蹊径研发出空间交变相移兆声波清洗(SAPS)和时序能激气泡震荡兆声波清洗(TEBO)两项专利技术,可以实现无伤清洗。公司的清洗设备目前已经进入 SK 海力士、长江存储和上海华力等先进产线。
天津华海清科
天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。
华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。
中电科装备
中电科电子装备集团有限公司成立于2013年,是在中国电子 科技 集团公司2所、45所、48所基础上组建成立的二级成员单位,属中国电子 科技 集团公司独资公司,注册资金21亿元,该公司是我国以集成电路制造装备、新型平板显示装备、光伏新能源装备以及太阳能光伏产业为主的科研生产骨干单位,具备集成电路局部成套和系统集成能力以及光伏太阳能产业链整线交钥匙能力。
多年来,利用自身雄厚的科研技术和人才优势,形成了以光刻机、平坦化装备(CMP)、离子注入机、电化学沉积设备(ECD)等为代表的微电子工艺设备研究开发与生产制造体系,涵盖材料加工、芯片制造、先进封装和测试检测等多个领域;通过了ISO9001、GJB9001A、UL、CE、TüV、NRE等质量管理体系与国际认证。
沈阳拓荆
沈阳拓荆 科技 有限公司成立于2010年4月,是由海外专家团队和中科院所属企业共同发起成立的国家高新技术企业。拓荆公司致力于研究和生产薄膜设备,两次承担国家 科技 重大专项。2016年、2017年连续两年获评“中国半导体设备五强企业”。
该公司拥有12英寸PECVD(等离子体化学气相沉积设备)、ALD(原子层薄膜沉积设备)、3D NAND PECVD(三维结构闪存专用PECVD设备)三个完整系列产品,技术指标达到国际先进水平。产品广泛应用于集成电路前道和后道、TSV封装、光波导、LED、3D-NAND闪存、OLED显示等高端技术领域。
华海清科
天津华海清科机电 科技 有限公司成立于2013年,是天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略,为推动我国化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化成立的高 科技 企业。
华海清科主要从事CMP设备和工艺及配套耗材的研发、生产、销售与服务,核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室及业内专业人才,产品可广泛应用于极大规模集成电路制造、封装、微机电系统制造、晶圆平坦化、基片制造等领域。
以上就是我国大陆地区的主要半导体设备生产企业。
随着我国半导体产业的快速发展,对半导体设备的需求量越来越大,而本土半导体设备企业面临着供给与需求错配的情况。一方面,国内的半导体设备需求随着下游产线的扩张而迅速增加,大陆的半导体设备需求占全球半导体设备需求的比重较高;但另一方面,本土的设备供给存在着水平较为落后,国产化率不高的情况。
针对这一情形,在国家的大力支持下,国内设备企业需要积极布局,以在各细分设备领域实现突破。