Güneş hücreleri

Güneş pilleri kristalin silikon ve amorf silikona bölünür; bunlar arasında kristalin silikon hücreler ayrıca monokristalin hücrelere ve polikristalin hücrelere bölünebilir;monokristalin silikonun verimliliği kristalin silikonunkinden farklıdır.

Sınıflandırma:

Çin'de yaygın olarak kullanılan güneş kristalli silikon hücreler şu şekilde ayrılabilir:

Tek kristal 125*125

Tek kristal 156*156

Polikristalin 156*156

Tek kristal 150*150

Tek kristal 103*103

Polikristalin 125*125

Üretim süreci:

Güneş pillerinin üretim süreci, silikon levha incelemesi - yüzey dokulandırma ve dekapaj - difüzyon bağlantısı - fosfor giderme silikon camı - plazma dağlama ve dekapaj - yansıma önleyici kaplama - serigrafi - Hızlı sinterleme vb. şeklinde bölümlere ayrılmıştır. Ayrıntılar aşağıdaki gibidir:

1. Silikon gofret denetimi

Silikon levhalar güneş pillerinin taşıyıcılarıdır ve silikon levhaların kalitesi, güneş pillerinin dönüşüm verimliliğini doğrudan belirler.Bu nedenle gelen silikon levhaların kontrol edilmesi gerekmektedir.Bu işlem temel olarak silikon levhaların bazı teknik parametrelerinin çevrimiçi ölçümü için kullanılır; bu parametreler esas olarak levha yüzeyinin düzgünsüzlüğünü, azınlık taşıyıcı ömrünü, direnci, P/N tipini ve mikro çatlakları vb. içerir. Bu ekipman grubu otomatik yükleme ve boşaltma olarak ikiye ayrılmıştır. , silikon levha aktarımı, sistem entegrasyon parçası ve dört algılama modülü.Bunlar arasında, fotovoltaik silikon levha detektörü, silikon levhanın yüzeyinin düzgünsüzlüğünü tespit eder ve aynı anda silikon levhanın boyutu ve köşegeni gibi görünüm parametrelerini tespit eder;mikro çatlak tespit modülü, silikon levhanın dahili mikro çatlaklarını tespit etmek için kullanılır;Buna ek olarak, iki adet Tespit modülü vardır; çevrimiçi test modüllerinden biri esas olarak silikon levhaların toplu direncini ve silikon levhaların tipini test etmek için kullanılır ve diğer modül silikon levhaların azınlık taşıyıcı ömrünü tespit etmek için kullanılır.Azınlık taşıyıcı ömrünün ve direncinin tespit edilmesinden önce, silikon levhanın çapraz ve mikro çatlaklarının tespit edilmesi ve hasarlı silikon levhanın otomatik olarak çıkarılması gerekir.Silikon levha inceleme ekipmanı, levhaları otomatik olarak yükleyebilir ve boşaltabilir ve niteliksiz ürünleri sabit bir konuma yerleştirebilir, böylece denetim doğruluğunu ve verimliliğini artırabilir.

2. Yüzey dokulu

Monokristalin silikon dokusunun hazırlanması, silikonun her santimetre karesinin yüzeyinde milyonlarca tetrahedral piramit, yani piramit yapılar oluşturmak için silikonun anizotropik aşındırılmasının kullanılmasıdır.Gelen ışığın yüzeyde çoklu yansıması ve kırılması nedeniyle ışığın emilimi artar ve pilin kısa devre akımı ve dönüşüm verimliliği artar.Silikonun anizotropik aşındırma çözeltisi genellikle sıcak alkali bir çözeltidir.Mevcut alkaliler sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, lityum hidroksit ve etilendiamindir.Süet silikonunun çoğu, yaklaşık %1 konsantrasyona sahip pahalı olmayan seyreltik bir sodyum hidroksit çözeltisi kullanılarak hazırlanır ve aşındırma sıcaklığı 70-85 °C'dir.Düzgün bir süet elde etmek için, silikonun korozyonunu hızlandırmak amacıyla kompleks oluşturucu maddeler olarak çözeltiye etanol ve izopropanol gibi alkoller de eklenmelidir.Süet hazırlanmadan önce, silikon levhanın ön yüzey aşındırma işlemine tabi tutulması gerekir ve yaklaşık 20-25 μm, alkalin veya asidik aşındırma çözeltisiyle aşındırılır.Süet aşındırıldıktan sonra genel kimyasal temizlik yapılır.Yüzeyi hazırlanan silikon levhalar kirlenmeyi önlemek için uzun süre suda saklanmamalı ve en kısa sürede difüze edilmelidir.

3. Difüzyon düğümü

Güneş pilleri, ışık enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümünü gerçekleştirmek için geniş alanlı bir PN bağlantı noktasına ihtiyaç duyar ve bir difüzyon fırını, güneş pillerinin PN bağlantı noktasını üretmek için özel bir ekipmandır.Boru şeklindeki difüzyon fırını esas olarak dört bölümden oluşur: kuvars teknenin üst ve alt kısımları, egzoz gazı odası, fırın gövdesi kısmı ve gaz dolabı kısmı.Difüzyonda genellikle difüzyon kaynağı olarak fosfor oksiklorür sıvı kaynağı kullanılır.P tipi silikon gofreti boru şeklindeki difüzyon fırınının kuvars kabına koyun ve fosfor oksiklorürü 850-900 santigrat derece yüksek sıcaklıkta kuvars kabına getirmek için nitrojen kullanın.Fosfor oksiklorür, fosfor elde etmek için silikon levha ile reaksiyona girer.atom.Belirli bir süre sonra, fosfor atomları silikon levhanın yüzey katmanına her taraftan girer ve silikon atomları arasındaki boşluklardan silikon levhaya nüfuz eder ve yayılır, N tipi yarı iletken ile P-arasındaki arayüzü oluşturur. yarı iletken tipi, yani PN bağlantısı.Bu yöntemle üretilen PN bağlantısı iyi bir tekdüzeliğe sahiptir, levha direncinin tekdüzeliği %10'dan azdır ve azınlık taşıyıcı ömrü 10 ms'den büyük olabilir.PN ekleminin imalatı güneş pili üretiminde en temel ve kritik süreçtir.PN ekleminin oluşumu olduğundan elektronlar ve delikler aktıktan sonra orijinal yerlerine dönmezler, böylece bir akım oluşur ve akım, doğru akım olan bir tel tarafından dışarı çekilir.

4. Defosforilasyon silikat camı

Bu işlem güneş pillerinin üretim sürecinde kullanılmaktadır.Kimyasal aşındırma yoluyla silikon levha, difüzyon sistemini ortadan kaldırmak üzere çözünebilir kompleks bir bileşik heksaflorosilikik asit oluşturmak üzere kimyasal bir reaksiyon üretmek üzere bir hidroflorik asit çözeltisine daldırılır.Bağlantıdan sonra silikon levhanın yüzeyinde bir fosfosilikat cam tabakası oluştu.Difüzyon işlemi sırasında POCL3, O2 ile reaksiyona girerek silikon levhanın yüzeyinde biriken P2O5'i oluşturur.P2O5, Si ile reaksiyona girerek SiO2 ve fosfor atomları oluşturur. Bu şekilde, fosfosilikat cam adı verilen silikon levhanın yüzeyinde fosfor elementleri içeren bir SiO2 tabakası oluşur.Fosfor silikat cam sökme ekipmanı genel olarak ana gövde, temizleme tankı, servo tahrik sistemi, mekanik kol, elektrik kontrol sistemi ve otomatik asit dağıtım sisteminden oluşur.Ana güç kaynakları hidroflorik asit, nitrojen, basınçlı hava, saf su, ısı egzoz rüzgarı ve atık sudur.Hidroflorik asit silikayı çözer çünkü hidroflorik asit silika ile reaksiyona girerek uçucu silikon tetraflorür gazı üretir.Hidroflorik asit aşırıysa, reaksiyonla üretilen silikon tetraflorür, hidroflorik asitle daha da reaksiyona girerek çözünür bir kompleks olan heksaflorosilikik asit oluşturur.

5. Plazma aşındırma

Difüzyon işlemi sırasında, arka arkaya difüzyon benimsense bile, fosfor kaçınılmaz olarak silikon levhanın kenarları da dahil olmak üzere tüm yüzeylere yayılacaktır.PN bağlantısının ön tarafında toplanan fotojenlenmiş elektronlar, fosforun PN bağlantısının arka tarafına yayıldığı kenar alanı boyunca akarak kısa devreye neden olacaktır.Bu nedenle, güneş pili etrafındaki katkılı silikonun, hücre kenarındaki PN bağlantısını çıkarmak için aşındırılması gerekir.Bu işlem genellikle plazma aşındırma teknikleri kullanılarak yapılır.Plazma aşındırma düşük basınç durumundadır; reaktif gaz CF4'ün ana molekülleri, iyonizasyon oluşturmak ve plazma oluşturmak için radyo frekansı gücüyle uyarılır.Plazma yüklü elektronlardan ve iyonlardan oluşur.Elektronların etkisi altında reaksiyon odasındaki gaz, enerjiyi emebilir ve iyonlara dönüşmenin yanı sıra çok sayıda aktif grup oluşturabilir.Aktif reaktif gruplar, difüzyon nedeniyle veya bir elektrik alanının etkisi altında SiO2 yüzeyine ulaşır, burada dağlanacak malzemenin yüzeyi ile kimyasal olarak reaksiyona girerler ve işlenecek malzemenin yüzeyinden ayrılan uçucu reaksiyon ürünleri oluştururlar. kazınır ve vakum sistemi tarafından boşluktan dışarı pompalanır.

6. Yansıma önleyici kaplama

Parlatılmış silikon yüzeyin yansıtma oranı %35'tir.Yüzey yansımasını azaltmak ve hücrenin dönüşüm verimliliğini artırmak için, bir silikon nitrür yansıma önleyici film tabakasının biriktirilmesi gerekir.Endüstriyel üretimde PECVD ekipmanı genellikle yansıma önleyici filmler hazırlamak için kullanılır.PECVD, plazmayla güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirmedir.Teknik prensibi, enerji kaynağı olarak düşük sıcaklıktaki plazmayı kullanmak, numuneyi düşük basınç altında kızdırma deşarjının katotuna yerleştirmek, kızdırma deşarjı numuneyi önceden belirlenmiş bir sıcaklığa ısıtmak için kullanmak ve ardından uygun miktarda ısıtmaktır. reaktif gazlar SiH4 ve NH3 eklenir.Bir dizi kimyasal reaksiyon ve plazma reaksiyonundan sonra numunenin yüzeyinde katı hal filmi, yani silikon nitrür filmi oluşur.Genel olarak, bu plazmayla güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle biriktirilen filmin kalınlığı yaklaşık 70 nm'dir.Bu kalınlıktaki filmler optik işlevselliğe sahiptir.İnce film girişimi ilkesini kullanarak ışığın yansıması büyük ölçüde azaltılabilir, kısa devre akımı ve pil çıkışı büyük ölçüde artırılabilir ve verimlilik de büyük ölçüde artırılabilir.

7. serigrafi baskı

Güneş pili dokulandırma, difüzyon ve PECVD süreçlerinden geçtikten sonra aydınlatma altında akım üretebilen bir PN eklemi oluşmuştur.Üretilen akımın dışarı aktarılabilmesi için akü yüzeyine pozitif ve negatif elektrotların yapılması gerekmektedir.Elektrot yapmanın birçok yolu vardır ve serigrafi, güneş pili elektrotlarının yapımında en yaygın üretim sürecidir.Serigrafi baskı, önceden belirlenmiş bir desenin alt tabaka üzerine kabartma yoluyla basılmasıdır.Ekipman üç parçadan oluşuyor: pilin arka kısmına gümüş-alüminyum macun baskı, pilin arka kısmına alüminyum macun baskı ve pilin ön kısmına gümüş macun baskı.Çalışma prensibi şu şekildedir: Bulamaca nüfuz etmek için elek modelinin ağını kullanın, bir kazıyıcı ile eleğin bulamaç kısmına belirli bir baskı uygulayın ve aynı anda eleğin diğer ucuna doğru hareket edin.Mürekkep, hareket ettikçe silecek tarafından grafik bölümünün ağından alt tabakanın üzerine sıkılır.Macunun viskoz etkisi nedeniyle, baskı belirli bir aralıkta sabitlenir ve silecek, baskı sırasında her zaman serigrafi baskı plakası ve alt tabaka ile doğrusal temas halindedir ve temas çizgisi, sileceğin hareketiyle birlikte hareket ederek işlemi tamamlar. baskı vuruşu.

8. hızlı sinterleme

Serigrafi baskılı silikon levha doğrudan kullanılamaz.Organik reçine bağlayıcının yakılması için bir sinterleme fırınında hızlı bir şekilde sinterlenmesi gerekir, böylece camın etkisi nedeniyle silikon levhaya sıkı bir şekilde yapışan neredeyse saf gümüş elektrotlar kalır.Gümüş elektrot ve kristal silikonun sıcaklığı ötektik sıcaklığa ulaştığında, kristal silikon atomları erimiş gümüş elektrot malzemesine belirli bir oranda entegre edilir, böylece üst ve alt elektrotların omik teması oluşturulur ve açık devre iyileştirilir. Hücrenin voltajı ve doldurma faktörü.Anahtar parametre, hücrenin dönüşüm verimliliğini artırmak için direnç özelliklerine sahip olmasını sağlamaktır.

Sinterleme fırını üç aşamaya ayrılır: ön sinterleme, sinterleme ve soğutma.Ön sinterleme aşamasının amacı çamurdaki polimer bağlayıcıyı ayrıştırıp yakmaktır ve bu aşamada sıcaklık yavaş yavaş yükselir;Sinterleme aşamasında, sinterlenmiş gövdede çeşitli fiziksel ve kimyasal reaksiyonlar tamamlanarak dirençli bir film yapısı oluşturulur ve bu da onu gerçekten dirençli hale getirir., sıcaklık bu aşamada zirveye ulaşır;Soğutma ve soğutma aşamasında cam soğutulur, sertleştirilir ve katılaştırılır, böylece dirençli film yapısı alt tabakaya sabit bir şekilde yapışır.

9. Çevre Birimleri

Hücre üretimi sürecinde güç kaynağı, güç, su temini, drenaj, HVAC, vakum ve özel buhar gibi çevresel tesislere de ihtiyaç vardır.Yangından korunma ve çevre koruma ekipmanları da güvenliğin ve sürdürülebilir kalkınmanın sağlanması açısından özellikle önemlidir.Yıllık üretimi 50 MW olan bir güneş pili üretim hattı için, prosesin ve güç ekipmanının tek başına güç tüketimi yaklaşık 1800 KW'tır.Proses saf suyunun miktarı saatte yaklaşık 15 tondur ve su kalitesi gereksinimleri, Çin'in elektronik dereceli su GB/T11446.1-1997'nin EW-1 teknik standardını karşılar.Proses soğutma suyunun miktarı da saatte 15 ton civarında olmalı, su kalitesindeki partikül boyutu 10 mikrondan büyük olmamalı ve su besleme sıcaklığı 15-20 °C olmalıdır.Vakum egzoz hacmi yaklaşık 300M3/H'dir.Aynı zamanda yaklaşık 20 metreküp nitrojen depolama tankına ve 10 metreküp oksijen depolama tankına da ihtiyaç duyulmaktadır.Silan gibi özel gazların güvenlik faktörleri dikkate alınarak üretim güvenliğinin mutlak olarak sağlanabilmesi için özel gaz odasının da kurulması gerekmektedir.Ayrıca silan yakma kuleleri ve atık su arıtma istasyonları da hücre üretimi için gerekli tesislerdir.