Сонячні елементи

Сонячні батареї поділяються на кристалічний кремній і аморфний кремній, серед яких кристалічні кремнієві елементи можна далі розділити на монокристалічні та полікристалічні елементи;ефективність монокристалічного кремнію відрізняється від ефективності кристалічного кремнію.

Класифікація:

Сонячні кристалічні кремнієві елементи, які зазвичай використовуються в Китаї, можна розділити на:

Монокристал 125*125

Монокристал 156*156

Полікристал 156*156

Монокристал 150*150

Монокристал 103*103

Полікристал 125*125

Процес виготовлення:

Процес виробництва сонячних елементів поділяється на перевірку кремнієвих пластин – текстурування поверхні та травлення – дифузійний з’єднання – кремнієве скло дефосфоризації – плазмове травлення та травлення – покриття проти відблиску – трафаретний друк – швидке спікання тощо. Деталі такі:

1. Перевірка кремнієвих пластин

Кремнієві пластини є носіями сонячних елементів, і якість кремнієвих пластин безпосередньо визначає ефективність перетворення сонячних елементів.Тому необхідно перевіряти кремнієві пластини, що надходять.Цей процес в основному використовується для онлайн-вимірів деяких технічних параметрів кремнієвих пластин, ці параметри в основному включають нерівність поверхні пластини, термін служби неосновних носіїв, питомий опір, тип P/N та мікротріщини тощо. Ця група обладнання поділяється на автоматичне завантаження та розвантаження , перенесення кремнієвої пластини, частина системної інтеграції та чотири модулі виявлення.Серед них фотоелектричний детектор кремнієвої пластини виявляє нерівності поверхні кремнієвої пластини та одночасно визначає параметри зовнішнього вигляду, такі як розмір і діагональ кремнієвої пластини;модуль виявлення мікротріщин використовується для виявлення внутрішніх мікротріщин кремнієвої пластини;крім того, є два модулі виявлення, один із модулів онлайн-тестування в основному використовується для перевірки об’ємного питомого опору кремнієвих пластин і типу кремнієвих пластин, а інший модуль використовується для визначення часу життя неосновних носіїв кремнієвих пластин.Перед виявленням часу життя та питомого опору неосновних носіїв необхідно виявити діагональні та мікротріщини кремнієвої пластини та автоматично видалити пошкоджену кремнієву пластину.Обладнання для перевірки кремнієвих пластин може автоматично завантажувати та вивантажувати пластини, а також може розміщувати некваліфіковані продукти у фіксованому положенні, тим самим підвищуючи точність та ефективність перевірки.

2. Текстурована поверхня

Підготовка текстури монокристалічного кремнію полягає у використанні анізотропного травлення кремнію для формування мільйонів тетраедричних пірамід, тобто пірамідних структур, на поверхні кожного квадратного сантиметра кремнію.Завдяки багаторазовому відображенню і заломленню падаючого світла на поверхні збільшується поглинання світла, а струм короткого замикання та ефективність перетворення батареї покращуються.Розчин анізотропного травлення кремнію зазвичай є гарячим лужним розчином.Доступними лугами є гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид літію та етилендіамін.Більшість кремнію для замші отримують з використанням недорогого розбавленого розчину гідроксиду натрію з концентрацією близько 1%, а температура травлення становить 70-85 °C.Щоб отримати однорідну замшу, спирти, такі як етанол та ізопропанол, також слід додати до розчину як комплексоутворювач для прискорення корозії кремнію.Перед підготовкою замші кремнієва пластина повинна бути піддана попередньому поверхневому травленню, причому близько 20-25 мкм протруєно лужним або кислотним травильних розчином.Після травлення замші проводиться генеральне хімічне очищення.Кремнієві пластини, підготовлені поверхнею, не слід зберігати у воді тривалий час, щоб запобігти забрудненню, і їх слід якомога швидше розсіяти.

3. Дифузійний вузол

Сонячні батареї потребують PN-переходу великої площі для реалізації перетворення світлової енергії в електричну, а дифузійна піч є спеціальним обладнанням для виготовлення PN-переходу сонячних елементів.Трубчаста дифузійна піч в основному складається з чотирьох частин: верхньої та нижньої частин кварцового човна, камери для вихлопних газів, частини корпусу печі та частини газової шафи.Дифузія зазвичай використовує рідке джерело оксихлориду фосфору як джерело дифузії.Помістіть кремнієву пластину P-типу в кварцовий контейнер трубчастої дифузійної печі та за допомогою азоту додайте оксихлорид фосфору в кварцовий контейнер при високій температурі 850-900 градусів Цельсія.Оксихлорид фосфору реагує з кремнієвою пластиною, отримуючи фосфор.атом.Через певний проміжок часу атоми фосфору проникають у поверхневий шар кремнієвої пластини з усіх боків, проникають і дифундують у кремнієву пластину через проміжки між атомами кремнію, утворюючи межу розділу між напівпровідником N-типу та P- типу напівпровідника, тобто PN-переходу.PN-перехід, отриманий цим методом, має добру однорідність, нерівномірність опору пластини становить менше 10%, а час життя неосновних носіїв може перевищувати 10 мс.Виготовлення PN-переходу є основним і критичним процесом у виробництві сонячних елементів.Оскільки це утворення PN-переходу, електрони та дірки не повертаються на свої початкові місця після протікання, так що утворюється струм, який витягується дротом, який є постійним струмом.

4. Дефосфорилювання силікатного скла

Цей процес використовується в процесі виробництва сонячних елементів.За допомогою хімічного травлення кремнієву пластину занурюють у розчин фтористоводневої кислоти для проведення хімічної реакції з утворенням розчинної комплексної сполуки гексафторкремнієвої кислоти для видалення дифузійної системи.Після з’єднання на поверхні кремнієвої пластини утворився шар фосфоросилікатного скла.Під час процесу дифузії POCL3 реагує з O2, утворюючи P2O5, який осідає на поверхні кремнієвої пластини.P2O5 реагує з Si, утворюючи SiO2 і атоми фосфору. Таким чином на поверхні кремнієвої пластини утворюється шар SiO2, що містить фосфорні елементи, який називається фосфорилікатним склом.Обладнання для видалення фосфористо-силікатного скла, як правило, складається з основного корпусу, бака для очищення, системи сервоприводу, механічної руки, електричної системи керування та автоматичної системи розподілу кислоти.Основними джерелами енергії є фтористоводнева кислота, азот, стиснене повітря, чиста вода, відпрацьоване тепло та стічні води.Плавикова кислота розчиняє кремнезем, оскільки плавикова кислота реагує з кремнеземом, утворюючи летючий газ тетрафторид кремнію.Якщо фтористоводневої кислоти надлишок, тетрафторид кремнію, що утворюється в результаті реакції, далі реагуватиме з фтористоводневою кислотою з утворенням розчинного комплексу гексафторкремнієвої кислоти.

5. Плазмове травлення

Оскільки під час процесу дифузії, навіть якщо прийнято дифузію «спина до спини», фосфор неминуче буде дифундувати на всіх поверхнях, включаючи краї кремнієвої пластини.Фотогенеровані електрони, зібрані на передній стороні PN-переходу, будуть текти вздовж крайової області, де фосфор розсіюється, до задньої сторони PN-переходу, викликаючи коротке замикання.Таким чином, легований кремній навколо сонячної батареї повинен бути витравлений, щоб видалити PN-перехід на краю клітини.Цей процес зазвичай виконується за допомогою техніки плазмового травлення.Плазмове травлення відбувається в стані низького тиску, вихідні молекули реактивного газу CF4 збуджуються потужністю радіочастот для генерації іонізації та утворення плазми.Плазма складається із заряджених електронів та іонів.Під впливом електронів газ у реакційній камері може поглинати енергію та утворювати велику кількість активних груп, а також перетворюватися на іони.Активні реакційноздатні групи досягають поверхні SiO2 завдяки дифузії або під дією електричного поля, де вони хімічно реагують з поверхнею матеріалу, що підлягає травленню, і утворюють леткі продукти реакції, які відокремлюються від поверхні матеріалу, який підлягає травленню. травляться, і відкачуються з порожнини вакуумною системою.

6. Антиблікове покриття

Коефіцієнт відбиття поверхні полірованого кремнію становить 35%.Щоб зменшити поверхневе відображення та підвищити ефективність перетворення комірки, необхідно нанести шар плівки з антивідблиску нітриду кремнію.У промисловому виробництві обладнання PECVD часто використовується для виготовлення антиблікових плівок.PECVD — це хімічне осадження з парової фази, посилене плазмою.Його технічний принцип полягає у використанні низькотемпературної плазми як джерела енергії, зразок поміщається на катод тліючого розряду під низьким тиском, тліючий розряд використовується для нагрівання зразка до заданої температури, а потім відповідна кількість вводяться реактивні гази SiH4 і NH3.Після серії хімічних і плазмових реакцій на поверхні зразка утворюється твердотільна плівка, тобто плівка нітриду кремнію.Загалом товщина плівки, нанесеної за допомогою цього методу хімічного осадження з газової фази з підсиленням плазми, становить близько 70 нм.Плівки такої товщини мають оптичні функції.Використовуючи принцип інтерференції тонкої плівки, можна значно зменшити відбиття світла, значно збільшити струм короткого замикання та потужність батареї, а також значно покращити ефективність.

7. трафаретний друк

Після того, як сонячний елемент пройшов процеси текстурування, дифузії та PECVD, утворився PN-перехід, який може генерувати струм під час освітлення.Щоб експортувати генерований струм, необхідно зробити позитивний і негативний електроди на поверхні акумулятора.Існує багато способів виготовлення електродів, і трафаретний друк є найпоширенішим виробничим процесом виготовлення електродів для сонячних батарей.Трафаретний друк полягає у нанесенні на підкладку заданого малюнка за допомогою тиснення.Обладнання складається з трьох частин: срібно-алюмінієвий друк на задній панелі батареї, алюмінієвий друк на задній панелі батареї та друк срібною пастою на передній частині батареї.Його принцип роботи такий: використовуйте сітку візерунка сита, щоб проникнути в суспензію, застосовуйте певний тиск на суспензійну частину сита скребком і одночасно рухайтеся до іншого кінця сита.Під час руху ракель видавлює чорнило з сітки графічної частини на підкладку.Завдяки в'язкому ефекту пасти відбиток фіксується в певному діапазоні, і ракель завжди знаходиться в прямому контакті з формою трафаретного друку та підкладкою під час друку, а лінія контакту рухається разом з рухом ракеля, щоб завершити друкарський штрих.

8. швидке спікання

Кремнієву пластину з трафаретним друком не можна використовувати безпосередньо.Її потрібно швидко спекати в печі для спікання, щоб спалити сполучну органічну смолу, залишаючи майже чисті срібні електроди, які щільно прилягають до кремнієвої пластини завдяки дії скла.Коли температура срібного електрода та кристалічного кремнію досягає евтектичної температури, атоми кристалічного кремнію інтегруються в розплавлений матеріал срібного електрода в певній пропорції, таким чином утворюючи омічний контакт верхнього та нижнього електродів і покращуючи розімкнутий контур. напруга і коефіцієнт заповнення комірки.Ключовий параметр полягає в тому, щоб він мав характеристики опору для підвищення ефективності перетворення клітини.

Піч спікання ділиться на три етапи: попереднє спікання, спікання та охолодження.Метою етапу попереднього спікання є розкладання та спалювання полімерного сполучного в суспензії, і на цьому етапі температура підвищується повільно;на стадії спікання різні фізичні та хімічні реакції завершуються в спеченому тілі з утворенням резистивної плівкової структури, що робить її справді резистивною., на цьому етапі температура досягає піку;на стадії охолодження та охолодження скло охолоджується, загартовується та твердіє, щоб структура резистивної плівки міцно прикріпилася до підкладки.

9. Периферійні пристрої

У процесі виробництва клітин також потрібні периферійні засоби, такі як електропостачання, електроживлення, водопостачання, дренаж, вентиляція, вентиляція, кондиціонування, вакуум та спеціальна пара.Обладнання протипожежного захисту та захисту навколишнього середовища також є особливо важливими для забезпечення безпеки та сталого розвитку.Для виробничої лінії сонячних елементів із річною потужністю 50 МВт, споживання електроенергії лише технологічним та енергетичним обладнанням становить близько 1800 кВт.Кількість технологічної чистої води становить близько 15 тонн на годину, а вимоги до якості води відповідають технічному стандарту EW-1 електронної води Китаю GB/T11446.1-1997.Кількість технологічної охолоджувальної води також становить близько 15 тонн на годину, розмір частинок у якості води не повинен перевищувати 10 мікрон, а температура води, що подається, повинна бути 15-20 °C.Обсяг вакуумного вихлопу становить близько 300 м3/год.При цьому також потрібно близько 20 кубометрів резервуарів для зберігання азоту та 10 кубометрів резервуарів для зберігання кисню.Беручи до уваги фактори безпеки спеціальних газів, таких як силан, також необхідно створити спеціальну газову кімнату, щоб абсолютно забезпечити безпеку виробництва.Крім того, башти для спалювання силану та станції очищення стічних вод також є необхідними об’єктами для виробництва клітин.