Слънчеви клетки

Слънчевите клетки се разделят на кристален силиций и аморфен силиций, сред които кристалните силициеви клетки могат да бъдат допълнително разделени на монокристални клетки и поликристални клетки;ефективността на монокристалния силиций е различна от тази на кристалния силиций.

Класификация:

Често използваните слънчеви кристални силициеви клетки в Китай могат да бъдат разделени на:

Монокристал 125*125

Монокристал 156*156

Поликристална 156*156

Монокристал 150*150

Монокристал 103*103

Поликристална 125*125

Производствен процес:

Производственият процес на слънчеви клетки е разделен на инспекция на силициеви пластини – повърхностно текстуриране и ецване – дифузионно съединение – дефосфоризиране на силициево стъкло – плазмено ецване и ецване – антирефлексно покритие – ситопечат – Бързо синтероване и т.н. Подробностите са както следва:

1. Проверка на силиконова пластина

Силициевите пластини са носителите на слънчевите клетки, а качеството на силициевите пластини директно определя ефективността на преобразуване на слънчевите клетки.Следователно е необходимо да се проверяват входящите силиконови пластини.Този процес се използва главно за онлайн измерване на някои технически параметри на силициеви пластини, тези параметри включват главно неравности на повърхността на пластините, живот на миноритарния носител, съпротивление, тип P/N и микропукнатини и т.н. Тази група оборудване е разделена на автоматично зареждане и разтоварване , трансфер на силиконова пластина, част за системна интеграция и четири модула за откриване.Сред тях детекторът за фотоволтаични силициеви пластини открива неравностите на повърхността на силиконовата пластина и едновременно с това открива параметрите на външния вид като размера и диагонала на силиконовата пластина;модулът за откриване на микропукнатини се използва за откриване на вътрешните микропукнатини на силиконовата пластина;освен това има два модула за откриване, единият от модулите за онлайн тестване се използва главно за тестване на обемното съпротивление на силициевите пластини и вида на силициевите пластини, а другият модул се използва за откриване на живота на малцинствения носител на силициевите пластини.Преди откриването на живота на малцинствения носител и съпротивлението е необходимо да се открият диагоналните и микропукнатините на силиконовата пластина и автоматично да се отстрани повредената силициева пластина.Оборудването за инспекция на силициеви вафли може автоматично да зарежда и разтоварва вафли и може да поставя неквалифицирани продукти във фиксирана позиция, като по този начин подобрява точността и ефективността на инспекцията.

2. Текстурирана повърхност

Приготвянето на монокристална силициева текстура е да се използва анизотропно ецване на силиций за формиране на милиони тетраедрични пирамиди, тоест пирамидални структури, на повърхността на всеки квадратен сантиметър силиций.Благодарение на многократното отражение и пречупване на падащата светлина върху повърхността, абсорбцията на светлина се увеличава и токът на късо съединение и ефективността на преобразуване на батерията се подобряват.Анизотропният ецващ разтвор на силиций обикновено е горещ алкален разтвор.Наличните алкали са натриев хидроксид, калиев хидроксид, литиев хидроксид и етилендиамин.По-голямата част от велурения силиций се получава чрез използване на евтин разреден разтвор на натриев хидроксид с концентрация около 1%, а температурата на ецване е 70-85 °C.За да се получи равномерен велур, алкохоли като етанол и изопропанол също трябва да се добавят към разтвора като комплексообразуващи агенти за ускоряване на корозията на силиция.Преди да се подготви велурът, силиконовата пластина трябва да бъде подложена на предварително повърхностно ецване и около 20-25 μm се ецва с алкален или кисел разтвор за ецване.След ецване на велура се извършва общо химическо почистване.Подготвените на повърхността силиконови пластини не трябва да се съхраняват във вода за дълго време, за да се предотврати замърсяване, и трябва да се разпръснат възможно най-скоро.

3. Дифузионен възел

Слънчевите клетки се нуждаят от PN преход с голяма площ, за да реализират преобразуването на светлинната енергия в електрическа енергия, а дифузионната пещ е специално оборудване за производство на PN преход на слънчеви клетки.Тръбната дифузионна пещ се състои главно от четири части: горната и долната част на кварцовата лодка, камерата за изгорели газове, частта на тялото на пещта и частта на газовия шкаф.Дифузията обикновено използва течен източник на фосфорен оксихлорид като източник на дифузия.Поставете силиконовата пластина P-тип в кварцовия контейнер на тръбната дифузионна пещ и използвайте азот, за да донесете фосфорен оксихлорид в кварцовия контейнер при висока температура от 850-900 градуса по Целзий.Фосфорният оксихлорид реагира със силиконовата пластина, за да се получи фосфор.атом.След определен период от време фосфорните атоми навлизат в повърхностния слой на силициевата пластина отвсякъде и проникват и дифундират в силициевата пластина през пролуките между силициевите атоми, образувайки интерфейса между N-тип полупроводник и P- тип полупроводник, тоест PN преходът.PN преходът, произведен по този метод, има добра еднородност, неравномерността на съпротивлението на листа е по-малко от 10%, а животът на незначителния носител може да бъде по-голям от 10 ms.Производството на PN преход е най-основният и критичен процес в производството на слънчеви клетки.Тъй като това е образуването на PN прехода, електроните и дупките не се връщат на първоначалните си места след протичане, така че се образува ток и токът се изтегля от проводник, който е постоянен ток.

4. Дефосфорилирано силикатно стъкло

Този процес се използва в процеса на производство на слънчеви клетки.Чрез химическо ецване силиконовата пластина се потапя в разтвор на флуороводородна киселина, за да се получи химическа реакция за генериране на разтворимо комплексно съединение хексафлуоросилициева киселина за отстраняване на дифузионната система.Слой от фосфорносиликатно стъкло се образува върху повърхността на силиконовата пластина след съединението.По време на процеса на дифузия POCL3 реагира с O2, за да образува P2O5, който се отлага върху повърхността на силиконовата пластина.P2O5 реагира със Si, за да генерира SiO2 и фосфорни атоми. По този начин върху повърхността на силиконовата пластина се образува слой от SiO2, съдържащ фосфорни елементи, който се нарича фосфорносиликатно стъкло.Оборудването за отстраняване на фосфорно силикатно стъкло обикновено се състои от основно тяло, резервоар за почистване, система за серво задвижване, механична ръка, електрическа система за управление и система за автоматично разпределение на киселината.Основните източници на енергия са флуороводородна киселина, азот, сгъстен въздух, чиста вода, топлинен вятър и отпадъчни води.Флуороводородната киселина разтваря силициев диоксид, тъй като флуороводородна киселина реагира със силициев диоксид, за да генерира летлив газ силициев тетрафлуорид.Ако флуороводородната киселина е в излишък, силициевият тетрафлуорид, получен от реакцията, допълнително ще реагира с флуороводородна киселина, за да образува разтворим комплекс, хексафлуоросилициева киселина.

5. Плазмено ецване

Тъй като по време на процеса на дифузия, дори ако се приеме обратна дифузия, фосфорът неизбежно ще се разпръсне върху всички повърхности, включително ръбовете на силиконовата пластина.Фотогенерираните електрони, събрани от предната страна на PN прехода, ще текат по протежение на ръба, където фосфорът се разпръсква към задната страна на PN прехода, причинявайки късо съединение.Следователно легираният силиций около слънчевата клетка трябва да бъде гравиран, за да се премахне PN преходът на ръба на клетката.Този процес обикновено се извършва с помощта на техники за плазмено ецване.Плазменото ецване е в състояние на ниско налягане, изходните молекули на реактивния газ CF4 се възбуждат от радиочестотна мощност за генериране на йонизация и образуване на плазма.Плазмата се състои от заредени електрони и йони.Под въздействието на електрони газът в реакционната камера може да абсорбира енергия и да образува голям брой активни групи в допълнение към превръщането им в йони.Активните реактивни групи достигат до повърхността на SiO2 поради дифузия или под действието на електрическо поле, където реагират химически с повърхността на материала, който ще се ецва, и образуват летливи реакционни продукти, които се отделят от повърхността на материала, който ще бъде гравиран. гравирани и се изпомпват от кухината от вакуумната система.

6. Антирефлексно покритие

Коефициентът на отразяване на полираната силиконова повърхност е 35%.За да се намали повърхностното отражение и да се подобри ефективността на преобразуване на клетката, е необходимо да се нанесе слой от антирефлексен филм от силициев нитрид.В промишленото производство оборудването PECVD често се използва за приготвяне на антирефлексни филми.PECVD е плазмено усилено химическо отлагане на пари.Неговият технически принцип е да използва нискотемпературна плазма като източник на енергия, пробата се поставя върху катода на тлеещия разряд под ниско налягане, тлеещият разряд се използва за нагряване на пробата до предварително определена температура и след това подходящо количество от въвеждат се реактивни газове SiH4 и NH3.След поредица от химични реакции и плазмени реакции, върху повърхността на пробата се образува филм в твърдо състояние, тоест филм от силициев нитрид.Като цяло, дебелината на филма, отложен чрез този плазмено-усилен метод на химическо отлагане на пари, е около 70 nm.Филмите с тази дебелина имат оптична функционалност.Използвайки принципа на тънкослойната интерференция, отразяването на светлината може да бъде значително намалено, токът на късо съединение и мощността на батерията са значително увеличени, а ефективността също е значително подобрена.

7. ситопечат

След като слънчевата клетка е преминала през процесите на текстуриране, дифузия и PECVD, е образуван PN преход, който може да генерира ток при осветяване.За да се изнесе генерираният ток, е необходимо да се направят положителни и отрицателни електроди на повърхността на батерията.Има много начини за производство на електроди, а ситопечатът е най-разпространеният производствен процес за производство на електроди за слънчеви клетки.Ситопечатът е отпечатване на предварително определен модел върху субстрата чрез щамповане.Оборудването се състои от три части: печат със сребърна алуминиева паста на гърба на батерията, печат с алуминиева паста на гърба на батерията и печат със сребърна паста на предната страна на батерията.Неговият принцип на работа е: използвайте мрежата на модела на ситото, за да проникнете в суспензията, приложете определен натиск върху частта на ситото със скрепер със скрепер и се придвижете към другия край на ситото в същото време.Мастилото се изстисква от мрежата на графичната част върху субстрата от чистачката, докато се движи.Поради вискозния ефект на пастата, отпечатъкът се фиксира в определен диапазон и чистачката винаги е в линеен контакт със ситопечатната форма и субстрата по време на печат, а контактната линия се движи с движението на чистачката, за да завърши печатния щрих.

8. бързо синтероване

Силициевата пластина със ситопечат не може да се използва директно.Той трябва бързо да бъде синтерован в пещ за синтероване, за да изгори свързващото вещество от органична смола, оставяйки почти чисти сребърни електроди, които са плътно прилепнали към силиконовата пластина поради действието на стъклото.Когато температурата на сребърния електрод и кристалния силиций достигне евтектична температура, атомите на кристалния силиций се интегрират в разтопения сребърен електроден материал в определена пропорция, като по този начин образуват омичен контакт на горния и долния електрод и подобряват отворената верига напрежение и фактор на запълване на клетката.Ключовият параметър е да има съпротивителни характеристики, за да подобри ефективността на преобразуване на клетката.

Пещта за синтероване е разделена на три етапа: предварително синтероване, синтероване и охлаждане.Целта на етапа на предварително синтероване е да се разложи и изгори полимерното свързващо вещество в суспензията и температурата се повишава бавно на този етап;в етапа на синтероване различни физични и химични реакции се завършват в синтерованото тяло, за да се образува структура на резистивен филм, което го прави наистина резистивен., температурата достига пик в този етап;в етапа на охлаждане и охлаждане стъклото се охлажда, втвърдява и втвърдява, така че структурата на резистивния филм да е неподвижно залепена към субстрата.

9. Периферни устройства

В процеса на производство на клетки са необходими и периферни съоръжения като захранване, захранване, водоснабдяване, дренаж, ОВК, вакуум и специална пара.Оборудването за противопожарна защита и защита на околната среда също е особено важно за осигуряване на безопасност и устойчиво развитие.За линия за производство на слънчеви клетки с годишна мощност от 50 MW, консумацията на енергия само на процеса и оборудването за захранване е около 1800 KW.Количеството технологична чиста вода е около 15 тона на час, а изискванията за качество на водата отговарят на техническия стандарт EW-1 на китайската електронен клас вода GB/T11446.1-1997.Количеството вода за охлаждане на процеса също е около 15 тона на час, размерът на частиците в качеството на водата не трябва да бъде по-голям от 10 микрона, а температурата на подаваната вода трябва да бъде 15-20 °C.Обемът на вакуумните изгорели газове е около 300M3/H.В същото време са необходими и около 20 кубически метра резервоари за съхранение на азот и 10 кубични метра резервоари за съхранение на кислород.Като се вземат предвид факторите на безопасност на специалните газове като силан, също е необходимо да се създаде специално газово помещение, за да се гарантира абсолютно безопасността на производството.В допълнение, кулите за изгаряне на силан и станциите за пречистване на отпадни води също са необходими съоръжения за производство на клетки.