Solceller

Solceller delas in i kristallint kisel och amorft kisel, bland vilka kristallina kiselceller kan delas in ytterligare i monokristallina celler och polykristallina celler;effektiviteten för monokristallint kisel skiljer sig från den för kristallint kisel.

Klassificering:

De vanligen använda solkristallina kiselcellerna i Kina kan delas in i:

Enkristall 125*125

Enkristall 156*156

Polykristallin 156*156

Enkristall 150*150

Enkristall 103*103

Polykristallin 125*125

Tillverkningsprocess:

Produktionsprocessen av solceller är uppdelad i inspektion av kiselskivor – ytstrukturering och betning – diffusionsövergång – defosforisering av kiselglas – plasmaetsning och betning – antireflektionsbeläggning – screentryck – Snabbsintring etc. Detaljerna är följande:

1. Inspektion av kiselskivor

Kiselwafers är bärare av solceller, och kvaliteten på kiselwafers avgör direkt omvandlingseffektiviteten för solceller.Därför är det nödvändigt att inspektera inkommande kiselskivor.Denna process används huvudsakligen för onlinemätning av vissa tekniska parametrar för kiselskivor, dessa parametrar inkluderar huvudsakligen ojämnheter på skivan, minoritetsbärarens livslängd, resistivitet, P/N-typ och mikrosprickor, etc. Denna grupp av utrustning är uppdelad i automatisk laddning och avlastning , överföring av kiselskivor, systemintegrationsdel och fyra detekteringsmoduler.Bland dem detekterar den fotovoltaiska kiselskivans detektor ojämnheten hos kiselskivans yta, och detekterar samtidigt utseendeparametrarna såsom storleken och diagonalen hos kiselskivan;mikrosprickdetekteringsmodulen används för att detektera de interna mikrosprickorna hos kiselskivan;Dessutom finns det två detektionsmoduler, en av onlinetestmodulerna används huvudsakligen för att testa bulkresistiviteten hos kiselskivor och typen av kiselskivor, och den andra modulen används för att detektera minoritetsbärarlivslängden för kiselskivor.Före upptäckten av minoritetsbärarens livslängd och resistivitet är det nödvändigt att detektera diagonalerna och mikrosprickorna på kiselskivan och automatiskt ta bort den skadade kiselskivan.Inspektionsutrustning för kiselwafer kan automatiskt ladda och lossa wafers och kan placera okvalificerade produkter i en fast position, vilket förbättrar inspektionsnoggrannheten och effektiviteten.

2. Ytan strukturerad

Framställningen av monokristallin kiselstruktur är att använda den anisotropiska etsningen av kisel för att bilda miljontals tetraedriska pyramider, det vill säga pyramidstrukturer, på ytan av varje kvadratcentimeter kisel.På grund av den multipla reflektionen och brytningen av infallande ljus på ytan ökar ljusabsorptionen och batteriets kortslutningsström och omvandlingseffektivitet förbättras.Den anisotropiska etslösningen av kisel är vanligtvis en varm alkalisk lösning.De tillgängliga alkalierna är natriumhydroxid, kaliumhydroxid, litiumhydroxid och etylendiamin.Det mesta av mockakislet framställs genom att använda en billig utspädd lösning av natriumhydroxid med en koncentration på cirka 1 %, och etsningstemperaturen är 70-85 °C.För att få en enhetlig mocka bör även alkoholer som etanol och isopropanol tillsättas lösningen som komplexbildare för att påskynda korrosionen av kisel.Innan mocka prepareras måste kiselskivan utsättas för preliminär ytetsning och ca 20-25 μm etsas med en alkalisk eller sur etslösning.Efter att mocka är etsad utförs allmän kemisk rengöring.De ytförberedda kiselskivorna bör inte förvaras i vatten under lång tid för att förhindra kontaminering, och bör spridas så snart som möjligt.

3. Diffusionsknut

Solceller behöver en PN-övergång med stor yta för att förverkliga omvandlingen av ljusenergi till elektrisk energi, och en diffusionsugn är en specialutrustning för tillverkning av solcellers PN-övergång.Den rörformiga diffusionsugnen består huvudsakligen av fyra delar: kvartsbåtens övre och nedre delar, avgaskammaren, ugnskroppsdelen och gasskåpsdelen.Diffusion använder i allmänhet fosforoxikloridvätskekälla som diffusionskälla.Lägg kiselskivan av P-typ i kvartsbehållaren i den rörformiga diffusionsugnen och använd kväve för att föra in fosforoxiklorid i kvartsbehållaren vid en hög temperatur på 850-900 grader Celsius.Fosforoxikloriden reagerar med kiselskivan för att erhålla fosfor.atom.Efter en viss tidsperiod kommer fosforatomer in i kiselskivans ytskikt runt om, och penetrerar och diffunderar in i kiselskivan genom mellanrummen mellan kiselatomerna och bildar gränsytan mellan halvledaren av N-typ och P- typ halvledare, det vill säga PN-övergången.PN-övergången som produceras med denna metod har god likformighet, ojämnheten i arkmotståndet är mindre än 10 %, och minoritetsbärarens livslängd kan vara längre än 10 ms.Tillverkning av PN-övergång är den mest grundläggande och kritiska processen vid solcellsproduktion.Eftersom det är bildandet av PN-övergången, återgår inte elektronerna och hålen till sina ursprungliga platser efter att de har flödat, så att en ström bildas, och strömmen dras ut av en tråd, som är likström.

4. Defosforyleringssilikatglas

Denna process används i produktionsprocessen av solceller.Genom kemisk etsning nedsänks kiselskivan i en fluorvätesyralösning för att producera en kemisk reaktion för att generera en löslig komplex blandning av hexafluorkiselsyra för att avlägsna diffusionssystemet.Ett skikt av fosfosilikatglas bildades på ytan av kiselskivan efter korsningen.Under diffusionsprocessen reagerar POCL3 med O2 för att bilda P2O5 som avsätts på ytan av kiselskivan.P2O5 reagerar med Si för att generera SiO2 och fosforatomer. På detta sätt bildas ett skikt av SiO2 innehållande fosforelement på ytan av kiselskivan, som kallas fosfosilikatglas.Utrustningen för att ta bort fosforsilikatglas består i allmänhet av huvudkroppen, rengöringstanken, servodrivsystemet, mekanisk arm, elektriskt styrsystem och automatiskt syradistributionssystem.De huvudsakliga kraftkällorna är fluorvätesyra, kväve, tryckluft, rent vatten, värmeavgasvind och avloppsvatten.Fluorvätesyra löser kiseldioxid eftersom fluorvätesyra reagerar med kiseldioxid för att generera flyktig kiseltetrafluoridgas.Om fluorvätesyran är för hög kommer kiseltetrafluoriden som produceras av reaktionen att reagera vidare med fluorvätesyran för att bilda ett lösligt komplex, hexafluorkiselsyra.

5. Plasmaetsning

Eftersom under diffusionsprocessen, även om rygg-mot-rygg-diffusion antas, kommer fosfor oundvikligen att spridas på alla ytor inklusive kanterna på kiselskivan.Fotogenererade elektroner som samlas på framsidan av PN-övergången kommer att flöda längs kantområdet där fosfor sprids till baksidan av PN-övergången, vilket orsakar en kortslutning.Därför måste det dopade kislet runt solcellen etsas för att ta bort PN-övergången vid cellkanten.Denna process görs vanligtvis med plasmaetsningstekniker.Plasmaetsning är i ett lågtryckstillstånd, modermolekylerna i den reaktiva gasen CF4 exciteras av radiofrekvenskraft för att generera jonisering och bilda plasma.Plasma består av laddade elektroner och joner.Under påverkan av elektroner kan gasen i reaktionskammaren absorbera energi och bilda ett stort antal aktiva grupper förutom att omvandlas till joner.De aktiva reaktiva grupperna når ytan av SiO2 på grund av diffusion eller under inverkan av ett elektriskt fält, där de reagerar kemiskt med ytan på materialet som ska etsas och bildar flyktiga reaktionsprodukter som separeras från ytan på materialet som ska etsas. etsade och pumpas ut ur kaviteten av vakuumsystemet.

6. Antireflexbeläggning

Reflexionsförmågan hos den polerade kiselytan är 35 %.För att minska ytreflektionen och förbättra cellens omvandlingseffektivitet är det nödvändigt att avsätta ett lager av kiselnitrid-antireflektionsfilm.I industriell produktion används ofta PECVD-utrustning för att förbereda antireflexfilmer.PECVD är plasmaförstärkt kemisk ångavsättning.Dess tekniska princip är att använda lågtemperaturplasma som energikälla, provet placeras på katoden av glödurladdningen under lågt tryck, glödurladdningen används för att värma provet till en förutbestämd temperatur, och sedan en lämplig mängd reaktiva gaser SiH4 och NH3 införs.Efter en serie kemiska reaktioner och plasmareaktioner bildas en film i fast tillstånd, det vill säga en kiselnitridfilm, på provets yta.I allmänhet är tjockleken på filmen avsatt med denna plasmaförstärkta kemiska ångavsättningsmetod cirka 70 nm.Filmer av denna tjocklek har optisk funktionalitet.Genom att använda principen om tunnfilmsinterferens kan ljusreflektionen minskas avsevärt, kortslutningsströmmen och batteriets effekt ökas avsevärt och effektiviteten förbättras också avsevärt.

7. screentryck

Efter att solcellen har gått igenom processerna texturering, diffusion och PECVD har en PN-övergång bildats, som kan generera ström under belysning.För att exportera den genererade strömmen är det nödvändigt att göra positiva och negativa elektroder på batteriets yta.Det finns många sätt att tillverka elektroder och screentryck är den vanligaste tillverkningsprocessen för att tillverka solcellselektroder.Screentryck är att trycka ett förutbestämt mönster på substratet med hjälp av prägling.Utrustningen består av tre delar: silver-aluminiumpastatryck på baksidan av batteriet, aluminiumpastatryck på baksidan av batteriet och silverpastatryck på framsidan av batteriet.Dess arbetsprincip är: använd silmönstrets nät för att penetrera slammet, applicera ett visst tryck på slamdelen av silen med en skrapa och flytta samtidigt mot den andra änden av silen.Bläcket kläms från nätdelen av den grafiska delen på substratet av gummiskrapan när den rör sig.På grund av pastans viskösa effekt fixeras avtrycket inom ett visst område, och skrapan är alltid i linjär kontakt med screentryckplåten och substratet under utskrift, och kontaktlinjen rör sig med skrapans rörelse för att slutföra tryckslaget.

8. snabb sintring

Den screentryckta silikonskivan kan inte användas direkt.Det måste snabbt sintras i en sintringsugn för att bränna bort det organiska hartsbindemedlet, vilket lämnar nästan rena silverelektroder som är tätt vidhäftade till kiselskivan på grund av glasets inverkan.När temperaturen på silverelektroden och det kristallina kislet når den eutektiska temperaturen, integreras de kristallina kiselatomerna i det smälta silverelektrodmaterialet i en viss proportion, vilket bildar den ohmska kontakten mellan de övre och nedre elektroderna och förbättrar den öppna kretsen spänning och fyllningsfaktor för cellen.Nyckelparametern är att få den att ha resistansegenskaper för att förbättra cellens omvandlingseffektivitet.

Sintringsugnen är indelad i tre steg: försintring, sintring och kylning.Syftet med försintringssteget är att sönderdela och bränna polymerbindemedlet i slammet, och temperaturen stiger långsamt i detta skede;i sintringsstadiet fullbordas olika fysikaliska och kemiska reaktioner i den sintrade kroppen för att bilda en resistiv filmstruktur, vilket gör den verkligt resistiv., temperaturen når en topp i detta skede;i kylnings- och kylningssteget kyls glaset, härdas och stelnar, så att den resistiva filmstrukturen är fast vidhäftad till substratet.

9. Kringutrustning

I processen för cellproduktion krävs också perifera anläggningar som strömförsörjning, kraft, vattenförsörjning, dränering, HVAC, vakuum och speciell ånga.Brandskydds- och miljöskyddsutrustning är också särskilt viktig för att säkerställa säkerhet och hållbar utveckling.För en solcellsproduktionslinje med en årlig effekt på 50MW är strömförbrukningen enbart för processen och kraftutrustningen cirka 1800KW.Mängden processrent vatten är cirka 15 ton per timme, och vattenkvalitetskraven uppfyller den tekniska standarden EW-1 för Kinas elektroniska vatten GB/T11446.1-1997.Mängden processkylvatten är också cirka 15 ton per timme, partikelstorleken i vattenkvaliteten bör inte vara större än 10 mikron och vattentillförseltemperaturen bör vara 15-20 °C.Vakuumavgasvolymen är ca 300M3/H.Samtidigt krävs också cirka 20 kubikmeter kvävelagringstankar och 10 kubikmeter syrelagertankar.Med hänsyn till säkerhetsfaktorerna för speciella gaser som silan, är det också nödvändigt att inrätta ett speciellt gasrum för att absolut säkerställa produktionssäkerheten.Dessutom är silanförbränningstorn och avloppsreningsstationer också nödvändiga anläggningar för cellproduktion.