Solarne ćelije

Solarne ćelije se dijele na kristalni silicijum i amorfni silicijum, među kojima se ćelije kristalnog silicija mogu dalje podijeliti na monokristalne ćelije i polikristalne ćelije; efikasnost monokristalnog silicijuma je drugačija od one kristalnog silicijuma.

klasifikacija:

Često korištene solarne kristalne silicijumske ćelije u Kini mogu se podijeliti na:

Monokristal 125*125

Monokristal 156*156

Polikristalni 156*156

Monokristal 150*150

Monokristal 103*103

Polikristalni 125*125

Proces proizvodnje:

Proces proizvodnje solarnih ćelija podijeljen je na pregled silicijumskih pločica – teksturiranje površine i kiseljenje – difuzioni spoj – defosforizacija silikonskog stakla – plazma jetkanje i luženje – antirefleksni premaz – sitotisak – brzo sinterovanje, itd. Detalji su sljedeći:

1. Inspekcija silikonskih pločica

Silicijumske pločice su nosioci solarnih ćelija, a kvalitet silicijumskih pločica direktno određuje efikasnost konverzije solarnih ćelija. Stoga je potrebno pregledati ulazne silikonske pločice. Ovaj proces se uglavnom koristi za online mjerenje nekih tehničkih parametara silicijumskih pločica, ovi parametri uglavnom uključuju neravninu površine pločice, životni vijek manjinskih nosača, otpornost, tip P/N i mikropukotine, itd. Ova grupa opreme je podijeljena na automatsko punjenje i istovar. , prijenos silikonske pločice, dio za sistemsku integraciju i četiri modula za detekciju. Među njima, fotonaponski detektor silicijumske pločice detektuje neravnine površine silicijumske pločice, i istovremeno detektuje parametre izgleda kao što su veličina i dijagonala silicijumske pločice; modul za detekciju mikro-pukotina se koristi za detekciju unutrašnjih mikro-pukotina silikonske pločice; Osim toga, postoje dva modula za detekciju, jedan od modula za online testiranje se uglavnom koristi za testiranje otpornosti silicijumskih pločica i vrste silikonskih pločica, a drugi modul se koristi za detekciju životnog vijeka manjinskog nosioca silikonskih pločica. Prije detekcije životnog vijeka i otpora manjinskih nosača, potrebno je detektirati dijagonale i mikropukotine silikonske pločice, te automatski ukloniti oštećenu silikonsku pločicu. Oprema za inspekciju silikonskih pločica može automatski učitavati i istovarati pločice i može postaviti nekvalificirane proizvode u fiksni položaj, čime se poboljšava točnost i efikasnost inspekcije.

2. Površinska tekstura

Priprema teksture monokristalnog silicijuma je korišćenje anizotropnog jetkanja silicijuma za formiranje miliona tetraedarskih piramida, odnosno piramidalnih struktura, na površini svakog kvadratnog centimetra silicijuma. Zbog višestruke refleksije i prelamanja upadne svjetlosti na površini, apsorpcija svjetlosti je povećana, a struja kratkog spoja i efikasnost konverzije baterije su poboljšani. Otopina silicija za anizotropno jetkanje je obično vruća alkalna otopina. Dostupne alkalije su natrijum hidroksid, kalijum hidroksid, litijum hidroksid i etilendiamin. Većina antilop silicijuma priprema se korištenjem jeftine razrijeđene otopine natrijevog hidroksida s koncentracijom od oko 1%, a temperatura jetkanja je 70-85 °C. Da bi se dobila ujednačena antilop, u otopinu treba dodati i alkohole kao što su etanol i izopropanol kao sredstva za stvaranje kompleksa za ubrzavanje korozije silicija. Prije nego što se antilop pripremi, silikonska pločica se mora podvrgnuti prethodnom površinskom nagrizanju, a oko 20-25 μm nagrizati alkalnim ili kiselim rastvorom za jetkanje. Nakon što je antilop jetkan, vrši se generalno hemijsko čišćenje. Površinski pripremljene silikonske pločice ne treba dugo čuvati u vodi kako bi se spriječila kontaminacija, te ih treba što prije raspršiti.

3. Difuzijski čvor

Solarnim ćelijama je potreban PN spoj velike površine da bi se ostvarila konverzija svjetlosne energije u električnu energiju, a difuzijska peć je posebna oprema za proizvodnju PN spoja solarnih ćelija. Cjevasta difuziona peć uglavnom se sastoji od četiri dijela: gornjeg i donjeg dijela kvarcnog čamca, komore za ispušne plinove, dijela tijela peći i dijela plinskog ormara. Difuzija općenito koristi tečni izvor fosfor oksiklorida kao izvor difuzije. Stavite silikonsku pločicu tipa P u kvarcni spremnik cijevne difuzione peći i upotrijebite dušik da unesete fosforni oksihlorid u kvarcnu posudu na visokoj temperaturi od 850-900 stepeni Celzijusa. Fosforov oksihlorid reaguje sa silicijumskom pločicom da bi se dobio fosfor. atom. Nakon određenog vremenskog perioda, atomi fosfora ulaze u površinski sloj silicijumske pločice sa svih strana, prodiru i difundiraju u silicijumsku pločicu kroz praznine između atoma silicijuma, formirajući međuprostor između N-tipa poluprovodnika i P- tipa poluprovodnika, odnosno PN spoja. PN spoj proizveden ovom metodom ima dobru uniformnost, neujednačenost otpora lima je manja od 10%, a vijek trajanja manjinskog nosioca može biti veći od 10 ms. Izrada PN spoja je najosnovniji i najkritičniji proces u proizvodnji solarnih ćelija. Budući da se radi o formiranju PN spoja, elektroni i rupe se nakon protoka ne vraćaju na svoja prvobitna mjesta, tako da se stvara struja, a struja se izvlači žicom, koja je jednosmjerna struja.

4. Defosforilacijsko silikatno staklo

Ovaj proces se koristi u procesu proizvodnje solarnih ćelija. Hemijskim jetkanjem, silicijumska pločica se uranja u rastvor fluorovodonične kiseline da bi se proizvela hemijska reakcija za stvaranje rastvorljivog kompleksnog jedinjenja heksafluorosilicijsku kiselinu da bi se uklonio difuzioni sistem. Sloj fosfosilikatnog stakla formiran je na površini silikonske pločice nakon spajanja. Tokom procesa difuzije, POCL3 reaguje sa O2 i formira P2O5 koji se taloži na površini silicijumske pločice. P2O5 reaguje sa Si i stvara atome SiO2 i fosfora. Na taj način se na površini silicijumske pločice formira sloj SiO2 koji sadrži fosforne elemente, a koji se naziva fosfosilikatno staklo. Oprema za uklanjanje fosfor-silikatnog stakla se uglavnom sastoji od glavnog tijela, rezervoara za čišćenje, servo pogonskog sistema, mehaničke ruke, električnog upravljačkog sistema i automatskog sistema za distribuciju kiseline. Glavni izvori energije su fluorovodonična kiselina, dušik, komprimirani zrak, čista voda, toplinski izduvni vjetar i otpadne vode. Fluorovodonična kiselina otapa silicijum jer fluorovodonična kiselina reaguje sa silicijumom i stvara isparljivi gas silicijum tetrafluorid. Ako je fluorovodonična kiselina prevelika, silicijum tetrafluorid proizveden reakcijom će dalje reagovati sa fluorovodoničnom kiselinom da bi se formirao rastvorljivi kompleks, heksafluorosilicijsku kiselinu.

5. Plazma graviranje

Budući da će tokom procesa difuzije, čak i ako se prihvati difuzija back-to-back, fosfor će neizbježno biti difundiran na svim površinama uključujući ivice silicijumske pločice. Fotogenerisani elektroni prikupljeni na prednjoj strani PN spoja će teći duž rubnog područja gdje je fosfor difundiran na stražnju stranu PN spoja, uzrokujući kratki spoj. Stoga, dopirani silicijum oko solarne ćelije mora biti urezan kako bi se uklonio PN spoj na rubu ćelije. Ovaj proces se obično izvodi tehnikama plazma jetkanja. Jetkanje plazmom je u stanju niskog pritiska, matične molekule reaktivnog gasa CF4 pobuđuju se radiofrekventnom snagom da generišu jonizaciju i formiraju plazmu. Plazma se sastoji od nabijenih elektrona i jona. Pod uticajem elektrona, gas u reakcionoj komori može apsorbovati energiju i formirati veliki broj aktivnih grupa pored toga što se pretvara u jone. Aktivne reaktivne grupe difuzijom ili pod dejstvom električnog polja dospevaju na površinu SiO2, gde hemijski reaguju sa površinom materijala koji se nagriza, i formiraju hlapljive produkte reakcije koji se odvajaju od površine materijala koji se nagriza. urezane i ispumpane iz šupljine pomoću vakuumskog sistema.

6. Anti-refleksni premaz

Reflektivnost polirane površine silikona je 35%. Da bi se smanjila površinska refleksija i poboljšala efikasnost konverzije ćelije, potrebno je nanijeti sloj antirefleksnog filma od silicijum nitrida. U industrijskoj proizvodnji, PECVD oprema se često koristi za pripremu antirefleksnih filmova. PECVD je plazma poboljšano hemijsko taloženje pare. Njegov tehnički princip je korištenje plazme niske temperature kao izvora energije, uzorak se postavlja na katodu usijanog pražnjenja pod niskim pritiskom, užareno pražnjenje se koristi za zagrijavanje uzorka na unaprijed određenu temperaturu, a zatim odgovarajuću količinu uvode se reaktivni gasovi SiH4 i NH3. Nakon niza kemijskih reakcija i plazma reakcija, na površini uzorka nastaje film čvrstog stanja, odnosno film silicijum nitrida. Općenito, debljina filma nanesenog ovom metodom kemijskog taloženja parom koja je poboljšana plazmom iznosi oko 70 nm. Filmovi ove debljine imaju optičku funkcionalnost. Koristeći princip interferencije tankog filma, refleksija svjetlosti se može uvelike smanjiti, struja kratkog spoja i izlaz baterije su znatno povećani, a efikasnost je također značajno poboljšana.

7. sito štampa

Nakon što je solarna ćelija prošla kroz procese teksturiranja, difuzije i PECVD-a, formiran je PN spoj koji može generirati struju pod osvjetljenjem. Za eksport generisane struje potrebno je napraviti pozitivne i negativne elektrode na površini baterije. Postoji mnogo načina za izradu elektroda, a sitotisak je najčešći proizvodni proces za izradu elektroda solarnih ćelija. Sito štampa je štampanje unapred određenog uzorka na podlozi pomoću utiskivanja. Oprema se sastoji od tri dela: štampa srebrno-aluminijum paste na poleđini baterije, štampa aluminijumske paste na zadnjoj strani baterije i štampa srebrne paste na prednjoj strani baterije. Njegov princip rada je: koristiti mrežicu sita za prodiranje u kašu, izvršiti određeni pritisak na kašasti dio sita pomoću strugača i istovremeno se pomjeriti prema drugom kraju sita. Tinta se istiskuje iz mreže grafičkog dijela na podlogu pomoću brisača dok se kreće. Zbog viskoznog efekta paste, otisak je fiksiran unutar određenog raspona, a brisač je uvijek u linearnom kontaktu sa pločom za sitotisak i podlogom tokom štampe, a kontaktna linija se pomiče pomjeranjem brisača do završetka hod štampanja.

8. brzo sinterovanje

Silikonska pločica sa sitoštampom ne može se koristiti direktno. Potrebno ga je brzo sinterovati u peći za sinterovanje da bi se sagorelo vezivo organske smole, ostavljajući skoro čiste srebrne elektrode koje su blisko prianjale za silicijumsku pločicu usled delovanja stakla. Kada temperatura srebrne elektrode i kristalnog silicijuma dostigne eutektičku temperaturu, atomi kristalnog silicija se integriraju u rastopljeni materijal srebrne elektrode u određenom omjeru, čime se formira omski kontakt gornje i donje elektrode i poboljšava otvoreni krug napon i faktor punjenja ćelije. Ključni parametar je da ima karakteristike otpornosti kako bi se poboljšala efikasnost konverzije ćelije.

Peć za sinterovanje je podeljena u tri faze: predsinterovanje, sinterovanje i hlađenje. Svrha faze predsinterovanja je da se razgradi i spali polimerno vezivo u suspenziji, a temperatura u ovoj fazi polako raste; u fazi sinterovanja, različite fizičke i hemijske reakcije se dovršavaju u sinterovanom telu kako bi se formirala otporna filmska struktura, što ga čini zaista otpornim. , temperatura dostiže vrhunac u ovoj fazi; u fazi hlađenja i hlađenja, staklo se hladi, stvrdnjava i učvršćuje, tako da je otporna filmska struktura čvrsto prianjana za podlogu.

9. Periferni uređaji

U procesu proizvodnje ćelija potrebni su i periferni objekti kao što su napajanje, struja, vodosnabdijevanje, drenaža, HVAC, vakuum i specijalna para. Zaštita od požara i oprema za zaštitu životne sredine takođe su posebno važni za osiguranje bezbednosti i održivog razvoja. Za proizvodnu liniju solarnih ćelija sa godišnjom snagom od 50MW, potrošnja energije samo procesne i energetske opreme je oko 1800KW. Količina tehnološke čiste vode je oko 15 tona na sat, a zahtjevi za kvalitetom vode zadovoljavaju tehnički standard EW-1 za kinesku vodu elektroničkog kvaliteta GB/T11446.1-1997. Količina procesne rashladne vode je također oko 15 tona na sat, veličina čestica u kvaliteti vode ne smije biti veća od 10 mikrona, a temperatura dovoda vode treba biti 15-20 °C. Zapremina vakuumskog izduvavanja je oko 300M3/H. Istovremeno, potrebno je i oko 20 kubnih metara rezervoara za skladištenje azota i 10 kubnih metara rezervoara kiseonika. Uzimajući u obzir faktore sigurnosti specijalnih plinova kao što je silan, potrebno je postaviti i posebnu plinsku prostoriju kako bi se apsolutno osigurala sigurnost proizvodnje. Osim toga, tornjevi za sagorijevanje silana i stanice za tretman otpadnih voda također su neophodni objekti za proizvodnju ćelija.