Celule solare

Celulele solare sunt împărțite în siliciu cristalin și siliciu amorf, printre care celulele de siliciu cristalin pot fi împărțite în continuare în celule monocristaline și celule policristaline;randamentul siliciului monocristalin este diferit de cel al siliciului cristalin.

Clasificare:

Celulele de siliciu cristalin solar utilizate în mod obișnuit în China pot fi împărțite în:

Monocristal 125*125

Monocristal 156*156

Policristalin 156*156

Monocristal 150*150

Monocristal 103*103

Policristalin 125*125

Proces de fabricație:

Procesul de producție al celulelor solare este împărțit în inspecția plachetelor de siliciu – texturarea suprafeței și decaparea – joncțiunea de difuzie – defosforizarea sticlă de siliciu – gravarea cu plasmă și decaparea – acoperire antireflexie – serigrafie – sinterizare rapidă etc. Detaliile sunt următoarele:

1. Inspecția plachetelor de siliciu

Placile de siliciu sunt purtătoarele celulelor solare, iar calitatea plăcilor de siliciu determină în mod direct eficiența de conversie a celulelor solare.Prin urmare, este necesar să se inspecteze plăcile de siliciu care intră.Acest proces este utilizat în principal pentru măsurarea online a unor parametri tehnici ai plachetelor de siliciu, acești parametri includ în principal neuniformitatea suprafeței plachetei, durata de viață a purtătorului minoritar, rezistivitatea, tipul P/N și microfisurile etc. Acest grup de echipamente este împărțit în încărcare și descărcare automată. , transfer de plachete de siliciu, parte de integrare a sistemului și patru module de detectare.Printre acestea, detectorul fotovoltaic de placă de siliciu detectează denivelările suprafeței plachetei de siliciu și detectează simultan parametrii de aspect, cum ar fi dimensiunea și diagonala plachetei de siliciu;modulul de detectare a micro-fisurilor este utilizat pentru a detecta micro-fisurile interne ale plachetei de siliciu;în plus, există două module de detectare, unul dintre modulele de testare online este utilizat în principal pentru a testa rezistivitatea în vrac a plachetelor de siliciu și tipul de plachete de siliciu, iar celălalt modul este utilizat pentru a detecta durata de viață a purtătorului minoritar a plachetelor de siliciu.Înainte de detectarea duratei de viață a purtătorului minoritar și a rezistivității, este necesar să se detecteze diagonala și micro-fisurile plăcii de siliciu și să se îndepărteze automat placheta de siliciu deteriorată.Echipamentele de inspecție a napolitanelor de siliciu pot încărca și descărca automat napolitane și pot plasa produse necalificate într-o poziție fixă, îmbunătățind astfel acuratețea și eficiența inspecției.

2. Suprafata texturata

Pregătirea texturii de siliciu monocristalin este de a folosi gravarea anizotropă a siliciului pentru a forma milioane de piramide tetraedrice, adică structuri piramidale, pe suprafața fiecărui centimetru pătrat de siliciu.Datorită reflexiei și refracției multiple a luminii incidente pe suprafață, absorbția luminii este crescută, iar curentul de scurtcircuit și eficiența de conversie a bateriei sunt îmbunătățite.Soluția de gravare anizotropă a siliciului este de obicei o soluție alcalină fierbinte.Alcaliile disponibile sunt hidroxidul de sodiu, hidroxidul de potasiu, hidroxidul de litiu și etilendiamina.Cea mai mare parte a siliciului de piele intoarsa este preparata folosind o solutie ieftina diluata de hidroxid de sodiu cu o concentratie de aproximativ 1%, iar temperatura de gravare este de 70-85 °C.Pentru a obține o piele de căprioară uniformă, alcooli precum etanolul și izopropanolul ar trebui, de asemenea, adăugați la soluție ca agenți de complexare pentru a accelera coroziunea siliciului.Înainte ca pielea de căprioară să fie pregătită, placheta de siliciu trebuie supusă gravării preliminare a suprafeței și aproximativ 20-25 μm este gravată cu o soluție de gravare alcalină sau acidă.După ce pielea de căprioară este gravată, se efectuează curățarea chimică generală.Vaferele de siliciu pregătite la suprafață nu trebuie depozitate în apă pentru o perioadă lungă de timp pentru a preveni contaminarea și trebuie difuzate cât mai curând posibil.

3. Nod de difuzie

Celulele solare au nevoie de o joncțiune PN cu suprafață mare pentru a realiza conversia energiei luminoase în energie electrică, iar un cuptor de difuzie este un echipament special pentru fabricarea joncțiunii PN a celulelor solare.Cuptorul de difuzie tubular este compus în principal din patru părți: părțile superioare și inferioare ale bărcii de cuarț, camera de gaz de eșapament, partea corpului cuptorului și partea dulapului cu gaz.Difuzia folosește în general o sursă lichidă de oxiclorură de fosfor ca sursă de difuzie.Puneți placheta de siliciu de tip P în recipientul de cuarț al cuptorului de difuzie tubular și utilizați azot pentru a aduce oxiclorura de fosfor în recipientul de cuarț la o temperatură ridicată de 850-900 de grade Celsius.Oxiclorura de fosfor reacţionează cu placheta de siliciu pentru a obţine fosfor.atom.După o anumită perioadă de timp, atomii de fosfor intră în stratul de suprafață al plachetei de siliciu din jur și pătrund și difuzează în placheta de siliciu prin golurile dintre atomii de siliciu, formând interfața dintre semiconductorul de tip N și P- tip semiconductor, adică joncțiunea PN.Joncțiunea PN produsă prin această metodă are o uniformitate bună, neuniformitatea rezistenței foii este mai mică de 10%, iar durata de viață a purtătorului minoritar poate fi mai mare de 10 ms.Fabricarea joncțiunii PN este cel mai elementar și critic proces în producția de celule solare.Deoarece este formarea joncțiunii PN, electronii și găurile nu se întorc la locurile inițiale după curgere, astfel încât se formează un curent, iar curentul este extras de un fir, care este curent continuu.

4. Sticla silicata de defosforilare

Acest proces este utilizat în procesul de producție a celulelor solare.Prin gravare chimică, placheta de siliciu este scufundată într-o soluție de acid fluorhidric pentru a produce o reacție chimică pentru a genera un compus complex solubil acid hexafluorosilicic pentru a îndepărta sistemul de difuzie.Un strat de sticlă fosfosilicat s-a format pe suprafața plachetei de siliciu după joncțiune.În timpul procesului de difuzie, POCL3 reacționează cu O2 pentru a forma P2O5 care se depune pe suprafața plachetei de siliciu.P2O5 reacționează cu Si pentru a genera SiO2 și atomi de fosfor. În acest fel, pe suprafața plachetei de siliciu se formează un strat de SiO2 care conține elemente de fosfor, care se numește sticlă fosfosilicata.Echipamentul pentru îndepărtarea sticlei de silicat de fosfor este compus în general din corp principal, rezervor de curățare, sistem de servomotor, braț mecanic, sistem de control electric și sistem automat de distribuție a acidului.Principalele surse de energie sunt acidul fluorhidric, azotul, aerul comprimat, apa pură, vântul de evacuare a căldurii și apa reziduală.Acidul fluorhidric dizolvă silicea deoarece acidul fluorhidric reacționează cu siliciul pentru a genera tetrafluorură de siliciu gazoasă volatilă.Dacă acidul fluorhidric este excesiv, tetrafluorura de siliciu produsă de reacție va reacționa în continuare cu acidul fluorhidric pentru a forma un complex solubil, acid hexafluorosilic.

5. Gravare cu plasmă

Deoarece în timpul procesului de difuzie, chiar dacă se adoptă difuzia spate la spate, fosforul va fi inevitabil difuzat pe toate suprafețele, inclusiv pe marginile plachetei de siliciu.Electronii fotogenerați colectați pe partea frontală a joncțiunii PN vor curge de-a lungul zonei de margine în care fosforul este difuzat în partea din spate a joncțiunii PN, provocând un scurtcircuit.Prin urmare, siliciul dopat din jurul celulei solare trebuie să fie gravat pentru a îndepărta joncțiunea PN de la marginea celulei.Acest proces se face de obicei folosind tehnici de gravare cu plasmă.Gravarea cu plasmă este într-o stare de presiune scăzută, moleculele de bază ale gazului reactiv CF4 sunt excitate de puterea de radiofrecvență pentru a genera ionizare și a forma plasmă.Plasma este compusă din electroni și ioni încărcați.Sub impactul electronilor, gazul din camera de reacție poate absorbi energie și poate forma un număr mare de grupe active pe lângă faptul că este transformat în ioni.Grupările active reactive ajung la suprafața SiO2 prin difuzie sau sub acțiunea unui câmp electric, unde reacţionează chimic cu suprafaţa materialului de gravat, formând produse de reacţie volatile care se separă de suprafaţa materialului de gravat. gravate și sunt pompate din cavitate de sistemul de vid.

6. Acoperire anti-reflex

Reflexivitatea suprafeței de silicon lustruit este de 35%.Pentru a reduce reflexia suprafeței și a îmbunătăți eficiența de conversie a celulei, este necesar să se depună un strat de film antireflex din nitrură de siliciu.În producția industrială, echipamentele PECVD sunt adesea folosite pentru prepararea foliilor antireflex.PECVD este o depunere chimică de vapori îmbunătățită cu plasmă.Principiul său tehnic este de a utiliza plasmă la temperatură joasă ca sursă de energie, proba este plasată pe catodul descărcării strălucitoare sub presiune joasă, descărcarea strălucitoare este utilizată pentru a încălzi proba la o temperatură predeterminată și apoi o cantitate adecvată de se introduc gaze reactive SiH4 si NH3.După o serie de reacții chimice și reacții cu plasmă, pe suprafața probei se formează o peliculă în stare solidă, adică o peliculă de nitrură de siliciu.În general, grosimea filmului depus prin această metodă de depunere chimică în vapori îmbunătățită cu plasmă este de aproximativ 70 nm.Filmele de această grosime au funcționalitate optică.Folosind principiul interferenței filmului subțire, reflexia luminii poate fi redusă foarte mult, curentul de scurtcircuit și puterea bateriei sunt mult crescute, iar eficiența este, de asemenea, îmbunătățită considerabil.

7. serigrafie

După ce celula solară a trecut prin procesele de texturare, difuzie și PECVD, s-a format o joncțiune PN, care poate genera curent sub iluminare.Pentru a exporta curentul generat, este necesar să se realizeze electrozi pozitivi și negativi pe suprafața bateriei.Există multe moduri de a face electrozi, iar serigrafia este cel mai comun proces de producție pentru fabricarea electrozilor pentru celule solare.Serigrafia este de a imprima un model predeterminat pe substrat prin intermediul embosării.Echipamentul constă din trei părți: imprimare cu pastă de argint-aluminiu pe spatele bateriei, imprimare cu pastă de aluminiu pe spatele bateriei și imprimare cu pastă de argint pe partea din față a bateriei.Principiul său de funcționare este: utilizați plasa modelului ecranului pentru a pătrunde în suspensie, aplicați o anumită presiune pe partea de șlam a ecranului cu o racletă și deplasați-vă spre celălalt capăt al ecranului în același timp.Cerneala este stoarsă din plasa porțiunii grafice pe substrat de racletă pe măsură ce se mișcă.Datorită efectului vâscos al pastei, amprenta este fixată într-un anumit interval, iar racleta este întotdeauna în contact liniar cu placa de serigrafie și substratul în timpul imprimării, iar linia de contact se mișcă odată cu mișcarea racletei pentru a finaliza. cursa de imprimare.

8. sinterizare rapidă

Placa de siliciu serigrafiată nu poate fi utilizată direct.Trebuie sinterizat rapid într-un cuptor de sinterizare pentru a arde liantul de rășină organică, lăsând electrozi de argint aproape pur, care sunt strâns lipiți de placa de siliciu datorită acțiunii sticlei.Când temperatura electrodului de argint și a siliciului cristalin atinge temperatura eutectică, atomii de siliciu cristalin sunt integrați într-o anumită proporție în materialul electrodului de argint topit, formând astfel contactul ohmic al electrodului superior și inferior și îmbunătățind circuitul deschis. tensiunea și factorul de umplere al celulei.Parametrul cheie este de a face ca acesta să aibă caracteristici de rezistență pentru a îmbunătăți eficiența de conversie a celulei.

Cuptorul de sinterizare este împărțit în trei etape: pre-sinterizare, sinterizare și răcire.Scopul etapei de pre-sinterizare este de a descompune și arde liantul polimeric în suspensie, iar temperatura crește lent în această etapă;în etapa de sinterizare, diferite reacții fizice și chimice sunt finalizate în corpul sinterizat pentru a forma o structură de film rezistiv, făcându-l cu adevărat rezistiv., temperatura atinge un vârf în această etapă;în etapa de răcire și răcire, sticla este răcită, întărită și solidificată, astfel încât structura filmului rezistiv să fie lipită fix de substrat.

9. Periferice

În procesul de producție a celulelor, sunt necesare și facilități periferice, cum ar fi alimentarea cu energie, alimentarea cu apă, drenaj, HVAC, vid și abur special.Echipamentele de protecție împotriva incendiilor și de protecție a mediului sunt, de asemenea, deosebit de importante pentru a asigura siguranța și dezvoltarea durabilă.Pentru o linie de producție de celule solare cu o putere anuală de 50 MW, consumul de energie al echipamentelor de proces și de putere este de aproximativ 1800 kW.Cantitatea de apă pură de proces este de aproximativ 15 tone pe oră, iar cerințele de calitate a apei îndeplinesc standardul tehnic EW-1 al apei de calitate electronică din China GB/T11446.1-1997.Cantitatea de apă de răcire de proces este, de asemenea, de aproximativ 15 tone pe oră, dimensiunea particulelor în calitatea apei nu trebuie să fie mai mare de 10 microni, iar temperatura de alimentare cu apă ar trebui să fie de 15-20 °C.Volumul de evacuare a vidului este de aproximativ 300M3/h.Totodată, sunt necesari aproximativ 20 de metri cubi de rezervoare de stocare a azotului și 10 metri cubi de rezervoare de stocare a oxigenului.Ținând cont de factorii de siguranță ai gazelor speciale precum silanul, este necesară și amenajarea unei camere speciale de gaz pentru a asigura absolut siguranța producției.În plus, turnurile de ardere cu silan și stațiile de tratare a apelor uzate sunt, de asemenea, instalații necesare pentru producerea celulelor.