Solceller

Solceller deles inn i krystallinsk silisium og amorft silisium, blant hvilke krystallinske silisiumceller kan deles videre inn i monokrystallinske celler og polykrystallinske celler;effektiviteten til monokrystallinsk silisium er forskjellig fra krystallinsk silisium.

Klassifisering:

De vanligste solkrystallinske silisiumcellene i Kina kan deles inn i:

Enkeltkrystall 125*125

Enkeltkrystall 156*156

Polykrystallinsk 156*156

Enkeltkrystall 150*150

Enkeltkrystall 103*103

Polykrystallinsk 125*125

Produksjonsprosess:

Produksjonsprosessen av solceller er delt inn i inspeksjon av silisiumwafer – overflateteksturering og beising – diffusjonsforbindelse – defosforisering silisiumglass – plasmaetsing og beising – antirefleksjonsbelegg – silikontrykk – Rask sintring osv. Detaljene er som følger:

1. Inspeksjon av silisiumwafer

Silisiumskiver er bærere av solceller, og kvaliteten på silisiumskiver bestemmer direkte konverteringseffektiviteten til solceller.Derfor er det nødvendig å inspisere innkommende silisiumskiver.Denne prosessen brukes hovedsakelig for online måling av noen tekniske parametere for silisiumskiver, disse parameterne inkluderer hovedsakelig waferoverflateujevnheter, minoritetsbærerlevetid, resistivitet, P/N-type og mikrosprekker, etc. Denne utstyrsgruppen er delt inn i automatisk lasting og lossing , silisiumwaferoverføring, systemintegrasjonsdel og fire deteksjonsmoduler.Blant dem oppdager den fotovoltaiske silisiumwaferdetektoren ujevnheten i overflaten til silisiumplaten, og oppdager samtidig utseendeparametrene som størrelsen og diagonalen til silisiumplaten;mikrosprekkedeteksjonsmodulen brukes til å oppdage de interne mikrosprekkene til silisiumplaten;i tillegg er det to deteksjonsmoduler, en av online testmodulene brukes hovedsakelig til å teste bulk-resistiviteten til silisiumskiver og typen silisiumskiver, og den andre modulen brukes til å oppdage minoritetsbærerlevetiden til silisiumskiver.Før deteksjonen av minoritetsbærerens levetid og resistivitet, er det nødvendig å oppdage diagonalen og mikrosprekkene til silisiumplaten, og automatisk fjerne den skadede silisiumplaten.Inspeksjonsutstyr for silisiumwafer kan automatisk laste og losse wafere, og kan plassere ukvalifiserte produkter i en fast posisjon, og dermed forbedre inspeksjonsnøyaktigheten og effektiviteten.

2. Overflate teksturert

Fremstillingen av monokrystallinsk silisiumtekstur er å bruke anisotropisk etsing av silisium for å danne millioner av tetraedriske pyramider, det vil si pyramidestrukturer, på overflaten av hver kvadratcentimeter silisium.På grunn av den multiple refleksjonen og brytningen av innfallende lys på overflaten, økes absorpsjonen av lys, og kortslutningsstrømmen og konverteringseffektiviteten til batteriet forbedres.Den anisotropiske etseløsningen av silisium er vanligvis en varm alkalisk løsning.De tilgjengelige alkaliene er natriumhydroksid, kaliumhydroksid, litiumhydroksid og etylendiamin.Mesteparten av semsket silisium fremstilles ved å bruke en rimelig fortynnet løsning av natriumhydroksid med en konsentrasjon på ca. 1 %, og etsetemperaturen er 70-85 °C.For å oppnå et jevnt semsket skinn, bør alkoholer som etanol og isopropanol også tilsettes til løsningen som kompleksdannende midler for å akselerere korrosjonen av silisium.Før semsket skinn klargjøres, må silisiumplaten utsettes for foreløpig overflateetsing, og ca. 20-25 μm etses med en alkalisk eller sur etseløsning.Etter at semsket skinn er etset, utføres generell kjemisk rengjøring.De overflatepreparerte silisiumskivene bør ikke lagres i vann over lengre tid for å hindre forurensning, og bør spres så raskt som mulig.

3. Diffusjonsknute

Solceller trenger et stort PN-kryss for å realisere konverteringen av lysenergi til elektrisk energi, og en diffusjonsovn er et spesialutstyr for å produsere PN-krysset til solceller.Den rørformede diffusjonsovnen består hovedsakelig av fire deler: øvre og nedre del av kvartsbåten, avgasskammeret, ovnskroppsdelen og gassskapdelen.Diffusjon bruker vanligvis fosforoksyklorid væskekilde som diffusjonskilde.Sett P-type silisiumplaten i kvartsbeholderen til den rørformede diffusjonsovnen, og bruk nitrogen for å bringe fosforoksyklorid inn i kvartsbeholderen ved en høy temperatur på 850-900 grader Celsius.Fosforoksykloridet reagerer med silisiumplaten for å oppnå fosfor.atom.Etter en viss tid kommer fosforatomer inn i overflatelaget til silisiumskiven fra hele veien, og trenger inn og diffunderer inn i silisiumplaten gjennom hullene mellom silisiumatomene, og danner grensesnittet mellom N-type halvlederen og P- type halvleder, det vil si PN-krysset.PN-krysset produsert ved denne metoden har god ensartethet, ujevnheten i arkmotstanden er mindre enn 10 %, og minoritetsbærerens levetid kan være større enn 10 ms.Fremstilling av PN-kryss er den mest grunnleggende og kritiske prosessen i solcelleproduksjon.Fordi det er dannelsen av PN-krysset, vender ikke elektronene og hullene tilbake til sine opprinnelige steder etter å ha strømmet, slik at det dannes en strøm, og strømmen trekkes ut av en ledning, som er likestrøm.

4. Defosforyleringssilikatglass

Denne prosessen brukes i produksjonsprosessen av solceller.Ved kjemisk etsing blir silisiumplaten nedsenket i en flussyreløsning for å produsere en kjemisk reaksjon for å generere en løselig kompleks forbindelse heksafluorkiselsyre for å fjerne diffusjonssystemet.Et lag av fosfosilikatglass dannet på overflaten av silisiumplaten etter krysset.Under diffusjonsprosessen reagerer POCL3 med O2 for å danne P2O5 som avsettes på overflaten av silisiumplaten.P2O5 reagerer med Si for å generere SiO2 og fosforatomer. På denne måten dannes et lag med SiO2 inneholdende fosforelementer på overflaten av silisiumplaten, som kalles fosfosilikatglass.Utstyret for fjerning av fosforsilikatglass består vanligvis av hoveddelen, rensetanken, servodrivsystemet, mekanisk arm, elektrisk kontrollsystem og automatisk syrefordelingssystem.Hovedkraftkildene er flussyre, nitrogen, trykkluft, rent vann, varmeeksosvind og avløpsvann.Flussyre løser opp silika fordi flussyre reagerer med silika for å generere flyktig silisiumtetrafluoridgass.Hvis flussyren er for høy, vil silisiumtetrafluoridet som produseres ved reaksjonen reagere ytterligere med flussyren for å danne et løselig kompleks, heksafluorkiselsyre.

5. Plasma-etsing

Siden under diffusjonsprosessen, selv om rygg-til-rygg-diffusjon er vedtatt, vil fosfor uunngåelig bli diffundert på alle overflater inkludert kantene på silisiumplaten.Fotogenererte elektroner samlet på forsiden av PN-krysset vil strømme langs kantområdet hvor fosfor diffunderes til baksiden av PN-krysset, og forårsake kortslutning.Derfor må det dopede silisiumet rundt solcellen etses for å fjerne PN-krysset ved cellekanten.Denne prosessen utføres vanligvis ved bruk av plasmaetsingsteknikker.Plasmaetsing er i lavtrykkstilstand, modermolekylene til den reaktive gassen CF4 eksiteres av radiofrekvenskraft for å generere ionisering og danne plasma.Plasma er sammensatt av ladede elektroner og ioner.Under påvirkning av elektroner kan gassen i reaksjonskammeret absorbere energi og danne et stort antall aktive grupper i tillegg til å bli omdannet til ioner.De aktive reaktive gruppene når overflaten av SiO2 på grunn av diffusjon eller under påvirkning av et elektrisk felt, hvor de reagerer kjemisk med overflaten av materialet som skal etses, og danner flyktige reaksjonsprodukter som skiller seg fra overflaten til materialet som skal etses. etset, og pumpes ut av hulrommet av vakuumsystemet.

6. Antirefleksbelegg

Refleksjonsevnen til den polerte silisiumoverflaten er 35 %.For å redusere overflaterefleksjonen og forbedre konverteringseffektiviteten til cellen, er det nødvendig å avsette et lag med silisiumnitrid antirefleksjonsfilm.I industriell produksjon brukes ofte PECVD-utstyr til å lage antirefleksjonsfilmer.PECVD er plasmaforsterket kjemisk dampavsetning.Dets tekniske prinsipp er å bruke lavtemperaturplasma som energikilde, prøven plasseres på katoden til glødeutladningen under lavt trykk, glødeutladningen brukes til å varme opp prøven til en forhåndsbestemt temperatur, og deretter en passende mengde reaktive gasser SiH4 og NH3 introduseres.Etter en rekke kjemiske reaksjoner og plasmareaksjoner dannes en faststofffilm, det vil si en silisiumnitridfilm, på overflaten av prøven.Generelt er tykkelsen på filmen avsatt ved denne plasmaforsterkede kjemiske dampavsetningsmetoden omtrent 70 nm.Filmer av denne tykkelsen har optisk funksjonalitet.Ved å bruke prinsippet om tynnfilmsinterferens kan lysrefleksjonen reduseres kraftig, kortslutningsstrømmen og batteriets utgang økes kraftig, og effektiviteten er også betydelig forbedret.

7. silketrykk

Etter at solcellen har gått gjennom prosessene med teksturering, diffusjon og PECVD, er det dannet et PN-kryss, som kan generere strøm under belysning.For å eksportere den genererte strømmen, er det nødvendig å lage positive og negative elektroder på overflaten av batteriet.Det er mange måter å lage elektroder på, og silketrykk er den vanligste produksjonsprosessen for å lage solcelleelektroder.Silketrykk er å trykke et forhåndsbestemt mønster på underlaget ved hjelp av preging.Utstyret består av tre deler: sølv-aluminium-pasta-trykk på baksiden av batteriet, aluminium-pasta-trykk på baksiden av batteriet, og sølv-pasta-trykk på forsiden av batteriet.Arbeidsprinsippet er: bruk nettingen til silmønsteret for å trenge gjennom slurryen, legg et visst trykk på slurrydelen av skjermen med en skrape, og beveg deg mot den andre enden av skjermen samtidig.Blekket presses fra netten til den grafiske delen på underlaget av nalen mens den beveger seg.På grunn av den viskøse effekten av pastaen, er avtrykket festet innenfor et visst område, og nalen er alltid i lineær kontakt med silketrykkplaten og underlaget under utskrift, og kontaktlinjen beveger seg med bevegelsen til nalen for å fullføre trykkstreken.

8. rask sintring

Den skjermtrykte silisiumplaten kan ikke brukes direkte.Det må raskt sintres i en sintringsovn for å brenne av det organiske harpiksbindemidlet, og etterlater nesten rene sølvelektroder som er tett festet til silisiumplaten på grunn av glassets virkning.Når temperaturen på sølvelektroden og det krystallinske silisiumet når den eutektiske temperaturen, integreres de krystallinske silisiumatomene i det smeltede sølvelektrodematerialet i en viss andel, og danner derved den ohmske kontakten til de øvre og nedre elektrodene, og forbedrer den åpne kretsen spenning og fyllingsfaktor for cellen.Nøkkelparameteren er å få den til å ha motstandsegenskaper for å forbedre konverteringseffektiviteten til cellen.

Sintringsovnen er delt inn i tre stadier: forsintring, sintring og avkjøling.Formålet med forsintringstrinnet er å dekomponere og brenne polymerbindemidlet i slurryen, og temperaturen stiger sakte på dette trinnet;i sintringsstadiet fullføres ulike fysiske og kjemiske reaksjoner i det sintrede legemet for å danne en resistiv filmstruktur, noe som gjør den virkelig resistiv., temperaturen når en topp i dette stadiet;i avkjølings- og avkjølingstrinnet blir glasset avkjølt, herdet og størknet, slik at den resistive filmstrukturen festes fast til underlaget.

9. Periferiutstyr

I prosessen med celleproduksjon kreves det også perifere fasiliteter som strømforsyning, strøm, vannforsyning, drenering, HVAC, vakuum og spesiell damp.Brannvern og miljøvernutstyr er også spesielt viktig for å sikre sikkerhet og bærekraftig utvikling.For en solcelleproduksjonslinje med en årlig effekt på 50MW er strømforbruket til prosess- og kraftutstyret alene ca. 1800KW.Mengden av prosessrent vann er ca. 15 tonn per time, og vannkvalitetskravene oppfyller EW-1 tekniske standard for Kinas elektroniske vann GB/T11446.1-1997.Mengden prosesskjølevann er også ca. 15 tonn i timen, partikkelstørrelsen i vannkvaliteten bør ikke være større enn 10 mikron, og vanntilførselstemperaturen bør være 15-20 °C.Vakuumeksosvolumet er omtrent 300M3/H.Samtidig kreves det også ca. 20 kubikkmeter nitrogenlagertanker og 10 kubikkmeter oksygenlagertanker.Med tanke på sikkerhetsfaktorene til spesielle gasser som silan, er det også nødvendig å sette opp et spesielt gassrom for absolutt å sikre produksjonssikkerhet.I tillegg er silanforbrenningstårn og avløpsrensestasjoner også nødvendige anlegg for celleproduksjon.