Солнечные батареи

Солнечные элементы делятся на кристаллический кремний и аморфный кремний, среди которых элементы кристаллического кремния можно разделить на монокристаллические элементы и поликристаллические элементы;эффективность монокристаллического кремния отличается от эффективности кристаллического кремния.

Классификация:

Обычно используемые солнечные кристаллические кремниевые элементы в Китае можно разделить на:

Монокристалл 125*125

Монокристалл 156*156

Поликристаллический 156*156

Монокристалл 150*150

Монокристалл 103*103

Поликристаллический 125*125

Производственный процесс:

Процесс производства солнечных элементов делится на проверку кремниевых пластин – текстурирование и травление поверхности – диффузионный переход – дефосфорацию кремниевого стекла – плазменное травление и травление – просветляющее покрытие – трафаретную печать – быстрое спекание и т. д. Подробности следующие:

1. Проверка кремниевой пластины

Кремниевые пластины являются носителями солнечных элементов, и качество кремниевых пластин напрямую определяет эффективность преобразования солнечных элементов.Поэтому необходимо проверять поступающие кремниевые пластины.Этот процесс в основном используется для онлайн-измерения некоторых технических параметров кремниевых пластин, эти параметры в основном включают неровности поверхности пластины, срок службы неосновных носителей, удельное сопротивление, тип P/N, микротрещины и т. д. Эта группа оборудования разделена на автоматическую загрузку и разгрузку. , передача кремниевых пластин, часть системной интеграции и четыре модуля обнаружения.Среди них фотоэлектрический детектор кремниевых пластин обнаруживает неровности поверхности кремниевой пластины и одновременно обнаруживает такие параметры внешнего вида, как размер и диагональ кремниевой пластины;модуль обнаружения микротрещин используется для обнаружения внутренних микротрещин кремниевой пластины;Кроме того, имеется два модуля обнаружения: один из модулей онлайн-тестирования в основном используется для проверки объемного удельного сопротивления кремниевых пластин и типа кремниевых пластин, а другой модуль используется для определения срока службы неосновных носителей кремниевых пластин.Перед определением срока службы и удельного сопротивления неосновных носителей необходимо обнаружить диагональные и микротрещины кремниевой пластины и автоматически удалить поврежденную кремниевую пластину.Оборудование для проверки кремниевых пластин может автоматически загружать и выгружать пластины, а также размещать неквалифицированные продукты в фиксированном положении, тем самым повышая точность и эффективность проверки.

2. Текстурированная поверхность

Подготовка текстуры монокристаллического кремния заключается в использовании анизотропного травления кремния для формирования миллионов тетраэдрических пирамид, то есть пирамидальных структур, на поверхности каждого квадратного сантиметра кремния.Из-за многократного отражения и преломления падающего света на поверхности увеличивается поглощение света, а ток короткого замыкания и эффективность преобразования батареи улучшаются.Раствор анизотропного травления кремния обычно представляет собой горячий щелочной раствор.Доступными щелочами являются гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид лития и этилендиамин.Большую часть замшевого кремния готовят с использованием недорогого разбавленного раствора гидроксида натрия концентрацией около 1%, температура травления 70-85°С.Для получения однородной замши в раствор следует также добавлять спирты, такие как этанол и изопропанол, в качестве комплексообразователей для ускорения коррозии кремния.Перед приготовлением замши кремниевую пластину необходимо подвергнуть предварительному травлению поверхности и протравить примерно 20-25 мкм щелочным или кислым травильным раствором.После травления замши проводится генеральная химическая чистка.Кремниевые пластины с подготовленной поверхностью не следует хранить в воде в течение длительного времени, чтобы предотвратить загрязнение, и их следует как можно скорее распылить.

3. Диффузионный узел.

Солнечным элементам необходим PN-переход большой площади для реализации преобразования энергии света в электрическую, а диффузионная печь — это специальное оборудование для изготовления PN-перехода солнечных элементов.Трубчатая диффузионная печь в основном состоит из четырех частей: верхней и нижней частей кварцевой лодочки, камеры выхлопных газов, части корпуса печи и части газового шкафа.При диффузии обычно в качестве источника диффузии используется жидкий источник оксихлорида фосфора.Поместите кремниевую пластину P-типа в кварцевый контейнер трубчатой ​​диффузионной печи и используйте азот для подачи оксихлорида фосфора в кварцевый контейнер при высокой температуре 850-900 градусов Цельсия.Оксихлорид фосфора реагирует с кремниевой пластиной с получением фосфора.атом.Через определенный промежуток времени атомы фосфора входят в поверхностный слой кремниевой пластины со всех сторон, проникают и диффундируют в кремниевую пластину через зазоры между атомами кремния, образуя границу раздела между полупроводником N-типа и P-образным полупроводником. полупроводникового типа, то есть PN-перехода.PN-переход, полученный этим методом, имеет хорошую однородность, неоднородность поверхностного сопротивления составляет менее 10%, а время жизни неосновных носителей может превышать 10 мс.Изготовление PN-перехода — самый основной и важный процесс в производстве солнечных элементов.Поскольку это формирование PN-перехода, электроны и дырки не возвращаются на свои исходные места после прохождения, так что образуется ток, и ток вытягивается по проводу, который является постоянным током.

4. Дефосфорилирование силикатного стекла.

Этот процесс используется в процессе производства солнечных элементов.При химическом травлении кремниевая пластина погружается в раствор плавиковой кислоты для проведения химической реакции с образованием растворимого комплексного соединения гексафторкремниевой кислоты для удаления диффузионной системы.После спая на поверхности кремниевой пластины образуется слой фосфоросиликатного стекла.В процессе диффузии POCL3 реагирует с O2 с образованием P2O5, который осаждается на поверхности кремниевой пластины.P2O5 реагирует с Si с образованием атомов SiO2 и фосфора. Таким образом, на поверхности кремниевой пластины образуется слой SiO2, содержащий фосфорные элементы, который называется фосфоросиликатным стеклом.Оборудование для удаления фосфоросиликатного стекла обычно состоит из основного корпуса, резервуара для очистки, системы сервопривода, механического рычага, электрической системы управления и автоматической системы распределения кислоты.Основными источниками энергии являются плавиковая кислота, азот, сжатый воздух, чистая вода, тепловыхлопные газы и сточные воды.Плавиковая кислота растворяет кремнезем, поскольку плавиковая кислота реагирует с кремнеземом с образованием летучего газообразного тетрафторида кремния.Если плавиковая кислота избыток, тетрафторид кремния, образующийся в результате реакции, будет далее реагировать с плавиковой кислотой с образованием растворимого комплекса - гексафторкремниевой кислоты.

5. Плазменное травление.

Поскольку в процессе диффузии, даже если применяется обратная диффузия, фосфор неизбежно будет диффундировать по всем поверхностям, включая края кремниевой пластины.Фотогенерированные электроны, собранные на передней стороне PN-перехода, будут течь вдоль краевой области, где фосфор диффундирует к задней стороне PN-перехода, вызывая короткое замыкание.Поэтому легированный кремний вокруг солнечного элемента необходимо протравить, чтобы удалить PN-переход на краю элемента.Этот процесс обычно выполняется с использованием методов плазменного травления.Плазменное травление происходит в состоянии низкого давления, исходные молекулы химически активного газа CF4 возбуждаются радиочастотной энергией, вызывая ионизацию и образуя плазму.Плазма состоит из заряженных электронов и ионов.Под воздействием электронов газ в реакционной камере может не только превращаться в ионы, но и поглощать энергию и образовывать большое количество активных групп.Активные реакционноспособные группы достигают поверхности SiO2 за счет диффузии или под действием электрического поля, где они химически вступают в химическую реакцию с поверхностью травимого материала и образуют летучие продукты реакции, которые отделяются от поверхности подвергаемого травлению материала. травятся и откачиваются из полости вакуумной системой.

6. Антибликовое покрытие

Отражательная способность полированной поверхности кремния составляет 35%.Чтобы уменьшить поверхностное отражение и повысить эффективность преобразования ячейки, необходимо нанести слой просветляющей пленки из нитрида кремния.В промышленном производстве для изготовления просветляющих пленок часто используют оборудование PECVD.PECVD — это химическое осаждение из паровой фазы, усиленное плазмой.Его технический принцип заключается в использовании низкотемпературной плазмы в качестве источника энергии, образец помещается на катод тлеющего разряда под низким давлением, тлеющий разряд используется для нагрева образца до заданной температуры, а затем соответствующего количества вводятся химически активные газы SiH4 и NH3.После серии химических реакций и плазменных реакций на поверхности образца образуется твердотельная пленка — пленка нитрида кремния.В целом толщина пленки, нанесенной этим методом плазменно-усиленного химического осаждения из паровой фазы, составляет около 70 нм.Пленки такой толщины обладают оптической функциональностью.Используя принцип интерференции тонкой пленки, можно значительно уменьшить отражение света, значительно увеличить ток короткого замыкания и выходную мощность батареи, а также значительно повысить эффективность.

7. трафаретная печать

После того, как солнечный элемент прошел процессы текстурирования, диффузии и PECVD, сформировался PN-переход, который может генерировать ток при освещении.Чтобы экспортировать вырабатываемый ток, необходимо сделать на поверхности аккумулятора положительные и отрицательные электроды.Существует много способов изготовления электродов, и трафаретная печать является наиболее распространенным производственным процессом изготовления электродов солнечных элементов.Трафаретная печать – это нанесение заданного рисунка на подложку посредством тиснения.Оборудование состоит из трех частей: печать серебряно-алюминиевой пастой на задней стороне аккумулятора, печать алюминиевой пастой на задней стороне батареи и печать серебряной пастой на передней части батареи.Принцип его работы: используйте сетку сита для проникновения в суспензию, приложите определенное давление к шламовой части сита с помощью скребка и одновременно двигайтесь к другому концу сита.Чернила выдавливаются из сетки графической части на подложку ракелем при его движении.Из-за вязкого эффекта пасты отпечаток фиксируется в определенном диапазоне, ракель всегда находится в линейном контакте с пластиной для трафаретной печати и подложкой во время печати, а линия контакта перемещается вместе с движением ракеля для завершения. печатный ход.

8. быстрое спекание

Кремниевую пластину с трафаретной печатью нельзя использовать напрямую.Его необходимо быстро спекать в печи для спекания, чтобы выжечь связующее из органической смолы, в результате чего остаются почти чистые серебряные электроды, которые плотно прилегают к кремниевой пластине под действием стекла.Когда температура серебряного электрода и кристаллического кремния достигает эвтектической температуры, атомы кристаллического кремния в определенной пропорции интегрируются в расплавленный серебряный электродный материал, тем самым образуя омический контакт верхнего и нижнего электродов и улучшая разомкнутую цепь. напряжение и коэффициент заполнения ячейки.Ключевым параметром является обеспечение характеристик сопротивления для повышения эффективности преобразования ячейки.

Печь для спекания разделена на три этапа: предварительное спекание, спекание и охлаждение.Целью этапа предварительного спекания является разложение и сжигание полимерного связующего в суспензии, при этом температура на этом этапе медленно повышается;На этапе спекания в спеченном теле завершаются различные физические и химические реакции, образующие резистивную пленочную структуру, что делает ее действительно резистивной., на этом этапе температура достигает пика;На этапе охлаждения и охлаждения стекло охлаждается, затвердевает и затвердевает, так что структура резистивной пленки прочно прикрепляется к подложке.

9. Периферийные устройства

В процессе производства элементов также требуются периферийные объекты, такие как электроснабжение, электропитание, водоснабжение, дренаж, система отопления, вентиляции и кондиционирования, вакуум и специальный пар.Оборудование противопожарной защиты и защиты окружающей среды также имеет особое значение для обеспечения безопасности и устойчивого развития.Для линии по производству солнечных элементов годовой производительностью 50 МВт энергопотребление только технологического и силового оборудования составляет около 1800 кВт.Объем технологической чистой воды составляет около 15 тонн в час, а требования к качеству воды соответствуют техническому стандарту EW-1 китайской электронной воды GB/T11446.1-1997.Количество технологической охлаждающей воды также составляет около 15 тонн в час, размер частиц в качественной воде не должен превышать 10 микрон, температура подачи воды должна быть 15-20°С.Объем вакуумного выхлопа составляет около 300 м3/ч.В то же время также требуется около 20 кубических метров резервуаров для хранения азота и 10 кубических метров резервуаров для хранения кислорода.Принимая во внимание факторы безопасности специальных газов, таких как силан, также необходимо оборудовать специальную газовую комнату, чтобы абсолютно обеспечить безопасность производства.Кроме того, башни для сжигания силана и станции очистки сточных вод также являются необходимыми объектами для производства клеток.