Células solares

As células solares divídense en silicio cristalino e silicio amorfo, entre os que as células de silicio cristalino poden dividirse en células monocristalinas e células policristalinas;a eficiencia do silicio monocristalino é diferente da do silicio cristalino.

Clasificación:

As células solares de silicio cristalino de uso común en China pódense dividir en:

Cristal único 125*125

Cristal único 156*156

Policristalino 156*156

Cristal único 150*150

Cristal único 103*103

Policristalino 125*125

Proceso de fabricación:

O proceso de produción de células solares divídese en inspección de obleas de silicio - texturación superficial e decapado - unión de difusión - vidro de silicio de desfosforización - gravado e decapado por plasma - revestimento antirreflexo - serigrafía - sinterización rápida, etc. Os detalles son os seguintes:

1. Inspección de obleas de silicio

As obleas de silicio son as portadoras das células solares, e a calidade das obleas de silicio determina directamente a eficiencia de conversión das células solares.Polo tanto, é necesario inspeccionar as obleas de silicio entrantes.Este proceso utilízase principalmente para a medición en liña dalgúns parámetros técnicos das obleas de silicio, estes parámetros inclúen principalmente a irregularidade da superficie da oblea, a vida útil do portador minoritario, a resistividade, o tipo P/N e as microfisuras, etc. Este grupo de equipos divídese en carga e descarga automática. , transferencia de obleas de silicio, parte de integración do sistema e catro módulos de detección.Entre eles, o detector fotovoltaico de obleas de silicio detecta a irregularidade da superficie da oblea de silicio e, ao mesmo tempo, detecta os parámetros de aparencia como o tamaño e a diagonal da oblea de silicio;o módulo de detección de microgrietas úsase para detectar as microgrietas internas da oblea de silicio;Ademais, hai dous módulos de detección, un dos módulos de proba en liña úsase principalmente para probar a resistividade masiva das obleas de silicio e o tipo de obleas de silicio, e o outro módulo úsase para detectar a vida útil do portador minoritario das obleas de silicio.Antes de detectar a vida útil e a resistividade dos portadores minoritarios, é necesario detectar a diagonal e as microfechas da oblea de silicio e eliminar automaticamente a oblea de silicio danada.Os equipos de inspección de obleas de silicio poden cargar e descargar automaticamente as obleas e poden colocar produtos non cualificados nunha posición fixa, mellorando así a precisión e a eficiencia da inspección.

2. Superficie texturizada

A preparación da textura de silicio monocristalino consiste en utilizar o gravado anisótropo do silicio para formar millóns de pirámides tetraédricas, é dicir, estruturas piramidais, na superficie de cada centímetro cadrado de silicio.Debido á reflexión múltiple e á refracción da luz incidente na superficie, a absorción da luz aumenta e mellórase a corrente de curtocircuíto e a eficiencia de conversión da batería.A solución de gravado anisótropo do silicio adoita ser unha solución alcalina quente.Os álcalis dispoñibles son hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio e etilendiamina.A maior parte do silicio de camurça prepárase usando unha solución diluida de hidróxido de sodio cunha concentración de aproximadamente 1%, e a temperatura de gravado é de 70-85 °C.Para obter unha camurça uniforme, tamén se deben engadir á solución alcoholes como etanol e isopropanol como axentes complexantes para acelerar a corrosión do silicio.Antes de preparar a ante, a oblea de silicio debe someterse a un gravado superficial preliminar e uns 20-25 μm son gravados cunha solución de gravado alcalina ou ácida.Despois de gravar a ante, realízase unha limpeza química xeral.As obleas de silicio preparadas na superficie non deben almacenarse na auga durante moito tempo para evitar a contaminación e deben difundirse o antes posible.

3. Nó de difusión

As células solares necesitan unha unión PN de gran área para realizar a conversión de enerxía luminosa en enerxía eléctrica, e un forno de difusión é un equipo especial para fabricar a unión PN das células solares.O forno de difusión tubular está composto principalmente por catro partes: a parte superior e inferior do barco de cuarzo, a cámara de gas de escape, a parte do corpo do forno e a parte do armario de gas.A difusión xeralmente usa unha fonte líquida de oxicloruro de fósforo como fonte de difusión.Coloque a oblea de silicio tipo P no recipiente de cuarzo do forno de difusión tubular e use nitróxeno para levar oxicloruro de fósforo ao recipiente de cuarzo a unha temperatura elevada de 850-900 graos centígrados.O oxicloruro de fósforo reacciona coa oblea de silicio para obter fósforo.átomo.Despois dun certo período de tempo, os átomos de fósforo entran na capa superficial da oblea de silicio dende todo o redor, e penetran e difunden na oblea de silicio a través dos ocos entre os átomos de silicio, formando a interface entre o semicondutor tipo N e o P- tipo semicondutor, é dicir, a unión PN.A unión PN producida por este método ten unha boa uniformidade, a non uniformidade da resistencia da folla é inferior ao 10% e a vida útil do portador minoritario pode ser superior a 10 ms.A fabricación da unión PN é o proceso máis básico e crítico na produción de células solares.Como é a formación da unión PN, os electróns e os buratos non volven aos seus lugares orixinais despois de fluír, polo que se forma unha corrente e a corrente é extraída por un fío, que é corrente continua.

4. Vidro de silicato de desfosforilación

Este proceso utilízase no proceso de produción de células solares.Por gravado químico, a oblea de silicio é inmersa nunha solución de ácido fluorhídrico para producir unha reacción química para xerar un composto complexo soluble de ácido hexafluorosilicíco para eliminar o sistema de difusión.Unha capa de vidro fosfosilicato formada na superficie da oblea de silicio despois da unión.Durante o proceso de difusión, POCL3 reacciona co O2 para formar P2O5 que se deposita na superficie da oblea de silicio.O P2O5 reacciona co Si para xerar átomos de SiO2 e fósforo. Deste xeito, fórmase unha capa de SiO2 que contén elementos de fósforo na superficie da oblea de silicio, que se denomina vidro fosfosilicato.O equipo para eliminar o vidro de silicato de fósforo está composto xeralmente polo corpo principal, o tanque de limpeza, o sistema de servoaccionamento, o brazo mecánico, o sistema de control eléctrico e o sistema automático de distribución de ácido.As principais fontes de enerxía son o ácido fluorhídrico, nitróxeno, aire comprimido, auga pura, vento de escape de calor e augas residuais.O ácido fluorhídrico disolve a sílice porque o ácido fluorhídrico reacciona coa sílice para xerar gas tetrafluoruro de silicio volátil.Se o ácido fluorhídrico é excesivo, o tetrafluoruro de silicio producido pola reacción reaccionará aínda máis co ácido fluorhídrico para formar un complexo soluble, o ácido hexafluorosilicíco.

5. Gravado por plasma

Xa que durante o proceso de difusión, aínda que se adopte a difusión dorsal, o fósforo inevitablemente difundirase en todas as superficies, incluíndo os bordos da oblea de silicio.Os electróns fotoxerados recollidos na parte frontal da unión PN fluirán ao longo da zona do bordo onde se difunde o fósforo cara á parte traseira da unión PN, provocando un curtocircuíto.Polo tanto, o silicio dopado ao redor da célula solar debe ser gravado para eliminar a unión PN no bordo da célula.Este proceso adoita facerse mediante técnicas de gravado por plasma.O gravado de plasma está nun estado de baixa presión, as moléculas nai do gas reactivo CF4 son excitadas pola enerxía de radiofrecuencia para xerar ionización e formar plasma.O plasma está composto por electróns e ións cargados.Baixo o impacto dos electróns, o gas da cámara de reacción pode absorber enerxía e formar un gran número de grupos activos ademais de converterse en ións.Os grupos reactivos activos chegan á superficie do SiO2 por difusión ou baixo a acción dun campo eléctrico, onde reaccionan quimicamente coa superficie do material que se vai gravar e forman produtos de reacción volátiles que se separan da superficie do material que se vai gravar. gravados, e son bombeados fóra da cavidade polo sistema de baleiro.

6. Revestimento anti-reflexión

A reflectividade da superficie de silicona pulida é do 35%.Para reducir a reflexión superficial e mellorar a eficiencia de conversión da célula, é necesario depositar unha capa de película antirreflexo de nitruro de silicio.Na produción industrial, os equipos PECVD adoitan usarse para preparar películas anti-reflexión.PECVD é a deposición química de vapor potenciada por plasma.O seu principio técnico é utilizar plasma de baixa temperatura como fonte de enerxía, a mostra colócase no cátodo da descarga luminosa a baixa presión, a descarga luminosa úsase para quentar a mostra a unha temperatura predeterminada e, a continuación, unha cantidade adecuada de introdúcense gases reactivos SiH4 e NH3.Despois dunha serie de reaccións químicas e reaccións de plasma, fórmase unha película de estado sólido, é dicir, unha película de nitruro de silicio, na superficie da mostra.En xeral, o espesor da película depositada por este método de deposición química en vapor de plasma é duns 70 nm.As películas deste grosor teñen funcionalidade óptica.Usando o principio de interferencia de película fina, a reflexión da luz pódese reducir moito, a corrente de curtocircuíto e a saída da batería aumentan moito e a eficiencia tamén se mellora moito.

7. serigrafía

Despois de que a célula solar pasou polos procesos de texturación, difusión e PECVD, formouse unha unión PN, que pode xerar corrente baixo iluminación.Para exportar a corrente xerada, é necesario facer electrodos positivos e negativos na superficie da batería.Hai moitas formas de facer electrodos, e a serigrafía é o proceso de produción máis común para fabricar electrodos de células solares.A serigrafía consiste en imprimir un patrón predeterminado no substrato mediante gravado.O equipo consta de tres partes: impresión de pasta de aluminio prata na parte traseira da batería, impresión de pasta de aluminio na parte traseira da batería e impresión de pasta de prata na parte frontal da batería.O seu principio de funcionamento é: use a malla do patrón de pantalla para penetrar na purina, aplique unha certa presión sobre a parte de purín da pantalla cun rascador e móvase cara ao outro extremo da pantalla ao mesmo tempo.A tinta é espremeda desde a malla da parte gráfica sobre o substrato pola raspadora mentres se move.Debido ao efecto viscoso da pasta, a impresión está fixada dentro dun determinado intervalo e a raspadora está sempre en contacto lineal coa placa de serigrafía e o substrato durante a impresión, e a liña de contacto móvese co movemento da raspadora para completar. o trazo de impresión.

8. sinterización rápida

A oblea de silicio serigrafiada non se pode usar directamente.Debe sinterizarse rapidamente nun forno de sinterización para queimar o aglutinante de resina orgánica, deixando electrodos de prata case puros que están moi adheridos á oblea de silicio debido á acción do vidro.Cando a temperatura do electrodo de prata e do silicio cristalino alcanza a temperatura eutéctica, os átomos de silicio cristalino intégranse no material do electrodo de prata fundido nunha certa proporción, formando así o contacto óhmico dos electrodos superior e inferior e mellorando o circuíto aberto. voltaxe e factor de recheo da cela.O parámetro clave é facer que teña características de resistencia para mellorar a eficiencia de conversión da célula.

O forno de sinterización divídese en tres etapas: pre-sinterización, sinterización e arrefriamento.O propósito da etapa de presinterización é descompoñer e queimar o aglutinante de polímero na suspensión, e a temperatura aumenta lentamente nesta fase;na fase de sinterización, complétanse varias reaccións físicas e químicas no corpo sinterizado para formar unha estrutura de película resistiva, o que o fai verdadeiramente resistivo., a temperatura alcanza un pico nesta etapa;na fase de arrefriamento e arrefriamento, o vidro arrefríase, endurece e solidifica, de xeito que a estrutura da película resistiva está fixada ao substrato.

9. Periféricos

No proceso de produción de células, tamén son necesarias instalacións periféricas como subministración de enerxía, enerxía, abastecemento de auga, drenaxe, HVAC, baleiro e vapor especial.Os equipos de protección contra incendios e de protección ambiental tamén son especialmente importantes para garantir a seguridade e o desenvolvemento sostible.Para unha liña de produción de células solares cunha produción anual de 50 MW, o consumo de enerxía só do proceso e do equipo de enerxía é duns 1800 kW.A cantidade de auga pura de proceso é de aproximadamente 15 toneladas por hora e os requisitos de calidade da auga cumpren o estándar técnico EW-1 da auga de calidade electrónica de China GB/T11446.1-1997.A cantidade de auga de refrixeración do proceso tamén é de aproximadamente 15 toneladas por hora, o tamaño das partículas na calidade da auga non debe ser superior a 10 micras e a temperatura do abastecemento de auga debe ser de 15-20 °C.O volume de escape ao baleiro é duns 300M3/H.Ao mesmo tempo, tamén son necesarios uns 20 metros cúbicos de tanques de almacenamento de nitróxeno e 10 metros cúbicos de tanques de almacenamento de osíxeno.Tendo en conta os factores de seguridade de gases especiais como o silano, tamén é necesario configurar unha sala de gas especial para garantir absolutamente a seguridade da produción.Ademais, as torres de combustión de silano e as estacións de tratamento de augas residuais tamén son instalacións necesarias para a produción de células.