氮氣喺光伏行業嘅應用與製程技術分析
氮氣（N₂）係光伏技術與太陽能電池製造流程中不可或缺嘅惰性氣體。由矽料變成電池組件嘅各個環節，氮氣用途非常廣泛：由矽片製備到電池擴散退火，再到最終模組封裝，都需要穩定純淨嘅氮氣氣氛。特別係針對高效率光伏產品，製程對氣氛純度控制要求極高——例如需要使用純度達99.999%（五個9）嘅電子級氮氣，確保氧氣同水分含量維持喺ppm級甚至更低。本文將深入分析氮氣喺光伏行業三大主要應用場景（矽片製備、擴散退火、模組封裝）中的角色，同時探討兩種主要制氮技術（PSA變壓吸附制氮機與深冷空分）嘅原理與優劣比較，並說明光伏製程對低氧、低水氣氛控制嘅標準需求。
引言
- 氮氣（N₂）係光伏技術與太陽能電池製造流程中不可或缺嘅惰性氣體。由矽料變成電池組件嘅各個環節，氮氣用途非常廣泛：由矽片製備到電池擴散退火，再到最終模組封裝，都需要穩定純淨嘅氮氣氣氛。特別係針對高效率光伏產品，製程對氣氛純度控制要求極高——例如需要使用純度達99.999%（五個9）嘅電子級氮氣，確保氧氣同水分含量維持喺ppm級甚至更低。本文將深入分析氮氣喺光伏行業三大主要應用場景（矽片製備、擴散退火、模組封裝）中的角色，同時探討兩種主要制氮技術（PSA變壓吸附制氮機與深冷空分）嘅原理與優劣比較，並說明光伏製程對低氧、低水氣氛控制嘅標準需求。
光伏製造中氮氣嘅主要應用場景
矽片製備階段嘅氮氣應用
- 喺矽片製備階段（包括矽錠切片、表面清洗、晶圓儲存等工序），氮氣主要扮演保護性氣氛嘅角色。由於高純度矽片表面好容易同氧氣、水汽發生反應而形成氧化層或吸濕污染，生產環境需要保持嚴格嘅低氧低濕條件。矽片切割清洗完成後會立即存放喺充滿惰性氮氣嘅密閉櫃入面，透過持續充氮可以排除氧氣並降低水汽含量，防止矽片表面氧化或受潮變質。此外，蝕刻制絨、超淨清洗等工序中，亦會使用氮氣吹掃乾燥，提高矽片嘅潔淨度。氮氣喺呢度主要負責打造潔淨、無氧、低水嘅製造環境，從源頭上保障太陽能電池矽片嘅品質。
擴散與退火製程嘅氮氣保護
- 喺太陽能電池片嘅擴散同退火工序中，氮氣係必不可少嘅保護氣氛。電池擴散係指將摻雜源（例如POCl₃或BBr₃）喺高溫下擴散進矽片表面，形成P-N結。過程中高純氮氣既係載體氣體，又提供惰性環境，避免過多氧氣導致矽片表面過度氧化。退火階段則常用氮氣或氮氫混合氣（Forming Gas）進行缺陷修復與摻雜驅入，氮氣喺呢度確保環境穩定無污染。對於金屬化燒結等工序，氮氣能避免銀漿、鋁漿氧化，確保電極導電性能。一般而言，擴散/退火工序所需氮氣純度需達99.999%級，氧含量低於ppm級，露點低於-70℃。
電池組件封裝環節嘅惰性氣氛
- 喺光伏組件封裝階段，氮氣同樣重要。電池片焊接、EVA層壓封裝過程中，需要通入氮氣以降低氧氣同水分殘留。氮氣環境能防止組件內部金屬互連條氧化，減緩封裝膠膜老化，提升組件使用壽命。焊接環節亦會用氮氣作為保護氣，令焊點更加穩定牢固。封裝階段雖然對氮氣純度要求稍低，但一般仍需達到99.9%以上，露點-40℃以下，以確保模組長期穩定。
PSA變壓吸附制氮機與深冷空分技術對比
深冷空分制氮技術
- 深冷空分通過將空氣壓縮、液化，然後利用沸點差異進行精餾分離，獲得高純氮氣。其優點係氮氣純度高（≥99.999%）、產氣量大，適合超大型光伏產業園。缺點係投資高、能耗大、維護複雜，通常用於規模龐大或需要同時產氧嘅場合。
PSA變壓吸附制氮技術
- PSA制氮機利用碳分子篩對氧氮嘅選擇性吸附原理，交替加壓/減壓實現連續制氮。其優點係設備簡單、啟停靈活、投資低、適合中小型工廠現場使用。缺點係氮氣純度一般為99.9%~99.99%，若需達到99.999%以上，需加裝脫氧純化系統。PSA裝置更加經濟靈活，非常適合光伏電池生產線常規需求。
技術比較
純度：深冷≥99.999%，PSA 99.9~99.99%，經純化後可達99.999%。
產量：深冷適合萬級Nm³/h以上大規模，PSA適合幾十至幾千Nm³/h。
能耗：中小規模PSA更經濟，大規模連續運行深冷更具優勢。
維護：深冷複雜需專業團隊，PSA簡單維護方便。
光伏製程對氣氛控制嘅要求
光伏製程對氮氣提出嚴格要求，包括：
氧含量低於ppm級，部分工序要求<1 ppm。
水含量需達到露點-70℃以下。
氣體需潔淨無塵，避免微粒污染。
壓力與流量穩定，確保工藝均勻性。
結論
氮氣係光伏行業嘅「隱形守護者」，為矽片製備、退火擴散、模組封裝提供惰性保護，保障太陽能電池嘅品質與效率。根據產線規模，中小型工廠更適合使用PSA變壓吸附制氮機，大型基地則可選擇深冷空分。未來隨住光伏技術向高效化發展，對氮氣純度同供應穩定性嘅要求會進一步提高，而制氮技術將持續成為光伏產業嘅基礎保障。
