Solárne bunky

Solárne články sa delia na kryštalický kremík a amorfný kremík, medzi ktorými možno kryštalické kremíkové články ďalej rozdeliť na monokryštalické články a polykryštalické články;účinnosť monokryštalického kremíka je odlišná od účinnosti kryštalického kremíka.

Klasifikácia:

Bežne používané solárne kryštalické kremíkové články v Číne možno rozdeliť na:

Monokryštál 125 x 125

Monokryštál 156 x 156

Polykryštalický 156*156

Monokryštál 150 x 150

Monokryštál 103 x 103

Polykryštalický 125*125

Výrobný proces:

Výrobný proces solárnych článkov sa delí na kontrolu kremíkových plátkov – textúrovanie povrchu a morenie – difúzne spojenie – defosforizáciu kremíkového skla – plazmové leptanie a morenie – antireflexný náter – sieťotlač – Rýchle spekanie atď. Podrobnosti sú nasledovné:

1. Kontrola kremíkovej doštičky

Kremíkové pláty sú nosičmi solárnych článkov a kvalita kremíkových plátkov priamo určuje účinnosť konverzie solárnych článkov.Preto je potrebné kontrolovať prichádzajúce kremíkové doštičky.Tento proces sa používa najmä na online meranie niektorých technických parametrov kremíkových plátkov, medzi tieto parametre patrí najmä nerovnosť povrchu plátku, životnosť minoritných nosičov, rezistivita, typ P/N a mikrotrhliny atď. Táto skupina zariadení sa delí na automatické nakladanie a vykladanie , prenos kremíkového plátku, časť systémovej integrácie a štyri detekčné moduly.Medzi nimi fotovoltaický detektor kremíkového plátku detekuje nerovnosť povrchu kremíkového plátku a súčasne detekuje parametre vzhľadu, ako je veľkosť a uhlopriečka kremíkového plátku;modul na detekciu mikrotrhlín sa používa na detekciu vnútorných mikrotrhlín kremíkového plátku;okrem toho existujú dva detekčné moduly, jeden z online testovacích modulov sa používa hlavne na testovanie objemového odporu kremíkových plátkov a typu kremíkových plátkov a druhý modul sa používa na zisťovanie životnosti menšinových nosičov kremíkových plátkov.Pred detekciou životnosti a merného odporu minoritných nosičov je potrebné detegovať uhlopriečky a mikrotrhliny kremíkového plátku a automaticky odstrániť poškodený kremíkový plátok.Zariadenia na kontrolu kremíkových plátkov môžu automaticky nakladať a vykladať plátky a môžu umiestniť nekvalifikované výrobky do pevnej polohy, čím sa zlepšuje presnosť a účinnosť kontroly.

2. Povrchová úprava

Príprava textúry monokryštalického kremíka spočíva v použití anizotropného leptania kremíka na vytvorenie miliónov tetraedrických pyramíd, teda pyramídových štruktúr, na povrchu každého štvorcového centimetra kremíka.Vďaka viacnásobnému odrazu a lomu dopadajúceho svetla na povrchu sa zvyšuje absorpcia svetla, zlepšuje sa skratový prúd a účinnosť konverzie batérie.Anizotropný leptací roztok kremíka je zvyčajne horúci alkalický roztok.Dostupné alkálie sú hydroxid sodný, hydroxid draselný, hydroxid lítny a etyléndiamín.Väčšina semišového kremíka sa pripravuje použitím lacného zriedeného roztoku hydroxidu sodného s koncentráciou asi 1% a leptacou teplotou je 70-85 °C.Aby sa získal jednotný zamš, mali by sa do roztoku pridať aj alkoholy ako etanol a izopropanol ako komplexotvorné činidlá na urýchlenie korózie kremíka.Pred prípravou semišu sa musí kremíkový plátok podrobiť predbežnému povrchovému leptaniu a asi 20-25 μm sa vyleptá alkalickým alebo kyslým leptacím roztokom.Po leptaní semišu sa vykoná všeobecné chemické čistenie.Povrchovo pripravené kremíkové doštičky by sa nemali skladovať vo vode dlhší čas, aby sa zabránilo kontaminácii, a mali by byť čo najskôr rozptýlené.

3. Difúzny uzol

Solárne články potrebujú na realizáciu premeny svetelnej energie na elektrickú energiu veľkoplošný PN prechod a difúzna pec je špeciálne zariadenie na výrobu PN prechodu solárnych článkov.Rúrková difúzna pec sa skladá hlavne zo štyroch častí: horná a spodná časť kremenného člna, komora výfukových plynov, časť telesa pece a časť plynovej skrine.Difúzia vo všeobecnosti využíva ako zdroj difúzie kvapalný zdroj oxychloridu fosforečného.Vložte kremíkový plátok typu P do kremennej nádoby rúrkovej difúznej pece a pomocou dusíka priveďte oxychlorid fosforečný do kremennej nádoby pri vysokej teplote 850-900 stupňov Celzia.Oxychlorid fosforečný reaguje s kremíkovým plátkom za vzniku fosforu.atóm.Po určitom čase vstupujú do povrchovej vrstvy kremíkového plátku z celého okolia atómy fosforu a prenikajú a difundujú do kremíkového plátku cez medzery medzi atómami kremíka, čím vytvárajú rozhranie medzi polovodičom typu N a P- typu polovodič, teda PN prechod.PN prechod vyrobený týmto spôsobom má dobrú rovnomernosť, nerovnomernosť plošného odporu je menšia ako 10 % a životnosť minoritného nosiča môže byť väčšia ako 10 ms.Výroba PN prechodu je najzákladnejším a najdôležitejším procesom pri výrobe solárnych článkov.Pretože ide o vznik PN prechodu, elektróny a diery sa po pretečení nevracajú na svoje pôvodné miesta, takže vzniká prúd a prúd je vyťahovaný drôtom, ktorý je jednosmerný.

4. Defosforylačné silikátové sklo

Tento proces sa používa pri výrobe solárnych článkov.Chemickým leptaním sa kremíkový plátok ponorí do roztoku kyseliny fluorovodíkovej, aby sa vytvorila chemická reakcia na vytvorenie rozpustnej komplexnej zlúčeniny kyseliny hexafluórkremičitej na odstránenie difúzneho systému.Vrstva fosfosilikátového skla sa vytvorila na povrchu kremíkového plátku po spojení.Počas difúzneho procesu POCL3 reaguje s O2 za vzniku P2O5, ktorý sa ukladá na povrchu kremíkového plátku.P2O5 reaguje so Si za vzniku SiO2 a atómov fosforu. Týmto spôsobom sa na povrchu kremíkovej dosky, ktorá sa nazýva fosfosilikátové sklo, vytvorí vrstva SiO2 obsahujúca prvky fosforu.Zariadenie na odstraňovanie fosforitého kremičitanového skla sa vo všeobecnosti skladá z hlavného telesa, čistiacej nádrže, servopohonu, mechanického ramena, elektrického riadiaceho systému a automatického systému distribúcie kyseliny.Hlavnými zdrojmi energie sú kyselina fluorovodíková, dusík, stlačený vzduch, čistá voda, tepelný odpadový vietor a odpadová voda.Kyselina fluorovodíková rozpúšťa oxid kremičitý, pretože kyselina fluorovodíková reaguje s oxidom kremičitým a vytvára prchavý plynný fluorid kremičitý.Ak je kyseliny fluorovodíkovej nadbytok, fluorid kremičitý produkovaný reakciou bude ďalej reagovať s kyselinou fluorovodíkovou za vzniku rozpustného komplexu, kyseliny hexafluorokremičitej.

5. Plazmové leptanie

Pretože počas procesu difúzie, aj keď sa použije difúzia back-to-back, bude fosfor nevyhnutne difundovaný na všetky povrchy vrátane okrajov kremíkového plátku.Fotogenerované elektróny zhromaždené na prednej strane PN prechodu budú prúdiť pozdĺž okrajovej oblasti, kde je fosfor difundovaný na zadnú stranu PN prechodu, čo spôsobí skrat.Preto musí byť dopovaný kremík okolo solárneho článku vyleptaný, aby sa odstránil PN prechod na okraji článku.Tento proces sa zvyčajne vykonáva pomocou techník plazmového leptania.Plazmové leptanie je v nízkotlakovom stave, materské molekuly reaktívneho plynu CF4 sú excitované rádiofrekvenčnou energiou, aby sa vytvorila ionizácia a vytvorila sa plazma.Plazma sa skladá z nabitých elektrónov a iónov.Pod vplyvom elektrónov môže plyn v reakčnej komore absorbovať energiu a vytvárať veľké množstvo aktívnych skupín okrem toho, že sa premieňa na ióny.Aktívne reaktívne skupiny sa difúziou alebo pôsobením elektrického poľa dostanú na povrch SiO2, kde chemicky reagujú s povrchom leptaného materiálu a vytvárajú prchavé reakčné produkty, ktoré sa oddeľujú od povrchu materiálu, ktorý sa má leptať. leptané a sú čerpané z dutiny vákuovým systémom.

6. Antireflexná vrstva

Odrazivosť lešteného kremíkového povrchu je 35%.Aby sa znížil povrchový odraz a zlepšila sa účinnosť premeny článku, je potrebné naniesť vrstvu antireflexného filmu z nitridu kremíka.V priemyselnej výrobe sa zariadenie PECVD často používa na prípravu antireflexných fólií.PECVD je plazmou posilnená chemická depozícia z pár.Jeho technickým princípom je použitie nízkoteplotnej plazmy ako zdroja energie, vzorka sa umiestni na katódu žeravého výboja pod nízkym tlakom, žeravým výbojom sa vzorka zohreje na vopred stanovenú teplotu a následne sa prijme primerané množstvo zavádzajú sa reaktívne plyny SiH4 a NH3.Po sérii chemických reakcií a plazmových reakcií sa na povrchu vzorky vytvorí film v tuhom stave, teda film z nitridu kremíka.Vo všeobecnosti je hrúbka filmu naneseného touto metódou chemického nanášania pár pomocou plazmy asi 70 nm.Fólie tejto hrúbky majú optickú funkčnosť.Použitím princípu interferencie tenkých vrstiev sa môže výrazne znížiť odraz svetla, výrazne sa zvýši skratový prúd a výkon batérie a tiež sa výrazne zlepší účinnosť.

7. sieťotlač

Potom, čo solárny článok prešiel procesmi textúrovania, difúzie a PECVD, sa vytvoril PN prechod, ktorý môže pri osvetlení generovať prúd.Na export generovaného prúdu je potrebné vytvoriť kladné a záporné elektródy na povrchu batérie.Existuje mnoho spôsobov výroby elektród a sieťotlač je najbežnejším výrobným procesom na výrobu elektród solárnych článkov.Sieťotlač je vytlačenie vopred určeného vzoru na substrát pomocou razenia.Zariadenie sa skladá z troch častí: strieborno-hliníková pastová tlač na zadnej strane batérie, hliníková pastová tlač na zadnej strane batérie a strieborná pastová tlač na prednej strane batérie.Jeho pracovný princíp je: použite sieťku sita na preniknutie do kalu, aplikujte určitý tlak na kalovú časť sita pomocou škrabky a súčasne sa pohybujte smerom k druhému koncu sita.Atrament sa pri pohybe stierkou vytlačí zo sieťoviny grafickej časti na substrát.Vďaka viskóznemu účinku pasty je odtlačok fixovaný v určitom rozsahu a stierka je počas tlače vždy v lineárnom kontakte so sieťotlačovou doskou a substrátom a kontaktná čiara sa pohybuje s pohybom stierky, aby sa dokončila tlačový zdvih.

8. rýchle spekanie

Sieťotlačový kremíkový plátok nemožno použiť priamo.Je potrebné ho rýchlo spekať v spekacej peci, aby sa spálilo organické živicové spojivo, pričom zostali elektródy z takmer čistého striebra, ktoré sú tesne prilepené na kremíkovej doštičke v dôsledku pôsobenia skla.Keď teplota striebornej elektródy a kryštalického kremíka dosiahne eutektickú teplotu, atómy kryštalického kremíka sa v určitom pomere integrujú do materiálu roztavenej striebornej elektródy, čím sa vytvorí ohmický kontakt hornej a dolnej elektródy a zlepší sa otvorený obvod. napätie a faktor plnenia článku.Kľúčovým parametrom je, aby mal odporové charakteristiky na zlepšenie účinnosti konverzie článku.

Spekacia pec je rozdelená do troch stupňov: predspekanie, spekanie a chladenie.Účelom štádia predspekania je rozložiť a spáliť polymérne spojivo v suspenzii a teplota v tomto štádiu pomaly stúpa;v štádiu spekania sú v sintrovanom telese dokončené rôzne fyzikálne a chemické reakcie, aby sa vytvorila odporová štruktúra filmu, vďaka čomu je skutočne odolný., teplota v tomto štádiu dosiahne vrchol;v štádiu chladenia a chladenia sa sklo ochladí, vytvrdí a stuhne, takže štruktúra odporového filmu pevne priľne k substrátu.

9. Periférne zariadenia

V procese výroby článkov sú potrebné aj periférne zariadenia, ako je napájanie, napájanie, zásobovanie vodou, drenáž, HVAC, vákuum a špeciálna para.Zariadenia na ochranu pred požiarmi a ochranu životného prostredia sú tiež mimoriadne dôležité na zaistenie bezpečnosti a trvalo udržateľného rozvoja.Pre výrobnú linku solárnych článkov s ročným výkonom 50 MW je spotreba energie samotného procesu a energetického zariadenia približne 1800 kW.Množstvo procesnej čistej vody je asi 15 ton za hodinu a požiadavky na kvalitu vody spĺňajú technickú normu EW-1 pre čínsku elektronickú vodu GB/T11446.1-1997.Množstvo procesnej chladiacej vody je tiež asi 15 ton za hodinu, veľkosť častíc v kvalite vody by nemala byť väčšia ako 10 mikrónov a teplota prívodu vody by mala byť 15-20 °C.Vákuový výfukový objem je približne 300 M3/H.Zároveň je potrebných aj asi 20 metrov kubických zásobníkov dusíka a 10 metrov kubických zásobníkov kyslíka.Berúc do úvahy bezpečnostné faktory špeciálnych plynov, ako je silán, je tiež potrebné zriadiť špeciálnu plynovú miestnosť, aby bola absolútne zaistená bezpečnosť výroby.Okrem toho sú potrebné zariadenia na výrobu článkov silánové spaľovacie veže a stanice na čistenie odpadových vôd.