Cèl·lules solars

Les cèl·lules solars es divideixen en silici cristal·lí i silici amorf, entre les quals les cèl·lules de silici cristal·lí es poden dividir encara més en cèl·lules monocristal·lines i cèl·lules policristalines;l'eficiència del silici monocristal·lí és diferent de la del silici cristal·lí.

Classificació:

Les cèl·lules de silici cristal·lí solar que s'utilitzen habitualment a la Xina es poden dividir en:

Cristall simple 125*125

Cristall simple 156*156

Policristal·lí 156*156

Cristall simple 150*150

Cristall simple 103*103

Policristal·lí 125*125

Procés de fabricació:

El procés de producció de cèl·lules solars es divideix en inspecció d'hòsties de silici - texturació superficial i decapat - unió de difusió - desfosforització de vidre de silici - gravat i decapat per plasma - recobriment antireflectant - serigrafia - sinterització ràpida, etc. Els detalls són els següents:

1. Inspecció d'hòsties de silici

Les hòsties de silici són els portadors de les cèl·lules solars, i la qualitat de les hòsties de silici determina directament l'eficiència de conversió de les cèl·lules solars.Per tant, cal inspeccionar les hòsties de silici entrants.Aquest procés s'utilitza principalment per a la mesura en línia d'alguns paràmetres tècnics de les hòsties de silici, aquests paràmetres inclouen principalment la irregularitat de la superfície de les hòsties, la vida útil del portador minoritari, la resistivitat, el tipus P/N i les microesquerdes, etc. Aquest grup d'equips es divideix en càrrega i descàrrega automàtica. , transferència d'òsties de silici, part d'integració del sistema i quatre mòduls de detecció.Entre ells, el detector fotovoltaic d'hòsties de silici detecta les irregularitats de la superfície de l'hòstia de silici i simultàniament detecta els paràmetres d'aparença com la mida i la diagonal de l'hòstia de silici;el mòdul de detecció de microesquerdes s'utilitza per detectar les microesquerdes internes de l'hòstia de silici;a més, hi ha dos mòduls de detecció, un dels mòduls de prova en línia s'utilitza principalment per provar la resistivitat a granel de les hòsties de silici i el tipus d'hòsties de silici, i l'altre mòdul s'utilitza per detectar la vida útil del portador minoritari de les hòsties de silici.Abans de detectar la vida útil i la resistivitat del portador minoritari, cal detectar la diagonal i les microesquerdes de l'hòstia de silici i eliminar automàticament l'hòstia de silici danyada.Els equips d'inspecció d'hòsties de silici poden carregar i descarregar automàticament hòsties i poden col·locar productes no qualificats en una posició fixa, millorant així la precisió i l'eficiència de la inspecció.

2. Superfície amb textura

La preparació de la textura de silici monocristal·lí consisteix a utilitzar el gravat anisotròpic de silici per formar milions de piràmides tetraèdriques, és a dir, estructures piramidals, a la superfície de cada centímetre quadrat de silici.A causa de la reflexió i refracció múltiple de la llum incident a la superfície, s'incrementa l'absorció de la llum i es millora el corrent de curtcircuit i l'eficiència de conversió de la bateria.La solució de gravat anisòtrop de silici sol ser una solució alcalina calenta.Els àlcalis disponibles són hidròxid de sodi, hidròxid de potassi, hidròxid de liti i etilendiamina.La major part del silici de camussa es prepara utilitzant una solució diluïda econòmica d'hidròxid de sodi amb una concentració d'aproximadament l'1% i la temperatura de gravat és de 70-85 °C.Per obtenir una camussa uniforme, també s'han d'afegir a la solució alcohols com l'etanol i l'isopropanol com a agents complexants per accelerar la corrosió del silici.Abans de preparar la camussa, la hòstia de silici s'ha de sotmetre a un gravat superficial preliminar i uns 20-25 μm es gravan amb una solució de gravat alcalina o àcida.Després de gravar la camussa, es realitza una neteja química general.Les hòsties de silici preparades a la superfície no s'han d'emmagatzemar a l'aigua durant molt de temps per evitar la contaminació i s'han de difondre tan aviat com sigui possible.

3. Nus de difusió

Les cèl·lules solars necessiten una unió PN de gran àrea per realitzar la conversió d'energia lluminosa en energia elèctrica, i un forn de difusió és un equip especial per a la fabricació de la unió PN de cèl·lules solars.El forn de difusió tubular es compon principalment de quatre parts: la part superior i inferior del vaixell de quars, la cambra de gas d'escapament, la part del cos del forn i la part de l'armari de gas.La difusió generalment utilitza una font líquida d'oxiclorur de fòsfor com a font de difusió.Col·loqueu la hòstia de silici de tipus P al contenidor de quars del forn de difusió tubular i utilitzeu nitrogen per introduir oxiclorur de fòsfor al recipient de quars a una temperatura elevada de 850-900 graus centígrads.L'oxiclorur de fòsfor reacciona amb la hòstia de silici per obtenir fòsfor.àtom.Després d'un cert període de temps, els àtoms de fòsfor entren a la capa superficial de l'hòstia de silici per tot arreu i penetren i es difonen a l'hòstia de silici a través dels buits entre els àtoms de silici, formant la interfície entre el semiconductor de tipus N i el P- tipus semiconductor, és a dir, la unió PN.La unió PN produïda per aquest mètode té una bona uniformitat, la no uniformitat de la resistència del full és inferior al 10% i la vida útil del portador minoritari pot ser superior a 10 ms.La fabricació de la unió PN és el procés més bàsic i crític en la producció de cèl·lules solars.Com que és la formació de la unió PN, els electrons i els forats no tornen als seus llocs originals després de fluir, de manera que es forma un corrent i el corrent és extret per un cable, que és corrent continu.

4. Vidre de silicat de desfosforilació

Aquest procés s'utilitza en el procés de producció de cèl·lules solars.Mitjançant un gravat químic, l'hòstia de silici es submergeix en una solució d'àcid fluorhídric per produir una reacció química per generar un àcid hexafluorosilicíc complex soluble per eliminar el sistema de difusió.Una capa de vidre fosfosilicat es va formar a la superfície de l'hòstia de silici després de la unió.Durant el procés de difusió, POCL3 reacciona amb O2 per formar P2O5 que es diposita a la superfície de la hòstia de silici.P2O5 reacciona amb Si per generar àtoms de SiO2 i fòsfor, d'aquesta manera, es forma una capa de SiO2 que conté elements de fòsfor a la superfície de la hòstia de silici, que s'anomena vidre de fosfosilicat.L'equip per eliminar el vidre de silicat de fòsfor es compon generalment del cos principal, el dipòsit de neteja, el sistema d'accionament servo, el braç mecànic, el sistema de control elèctric i el sistema automàtic de distribució d'àcids.Les principals fonts d'energia són l'àcid fluorhídric, el nitrogen, l'aire comprimit, l'aigua pura, el vent d'escapament de calor i les aigües residuals.L'àcid fluorhídric dissol la sílice perquè l'àcid fluorhídric reacciona amb la sílice per generar gas tetrafluorur de silici volàtil.Si l'àcid fluorhídric és excessiu, el tetrafluorur de silici produït per la reacció reaccionarà encara més amb l'àcid fluorhídric per formar un complex soluble, l'àcid hexafluorosilicíc.

5. Gravat al plasma

Atès que durant el procés de difusió, fins i tot si s'adopta la difusió adossada, el fòsfor es difondrà inevitablement per totes les superfícies, incloses les vores de la hòstia de silici.Els electrons fotogenerats recollits a la part frontal de la unió PN fluiran al llarg de la zona de la vora on es difon el fòsfor a la part posterior de la unió PN, provocant un curtcircuit.Per tant, el silici dopat al voltant de la cèl·lula solar s'ha de gravar per eliminar la unió PN a la vora de la cèl·lula.Aquest procés es realitza normalment mitjançant tècniques de gravat per plasma.L'aiguafort de plasma es troba en un estat de baixa pressió, les molècules pares del gas reactiu CF4 s'exciten per l'energia de radiofreqüència per generar ionització i formar plasma.El plasma està format per electrons i ions carregats.Sota l'impacte dels electrons, el gas de la cambra de reacció pot absorbir energia i formar un gran nombre de grups actius a més de convertir-se en ions.Els grups reactius actius arriben a la superfície del SiO2 per difusió o sota l'acció d'un camp elèctric, on reaccionen químicament amb la superfície del material a gravar, i formen productes de reacció volàtils que se separen de la superfície del material a gravar. gravats i són bombejats fora de la cavitat pel sistema de buit.

6. Recobriment antireflex

La reflectivitat de la superfície de silici polida és del 35%.Per reduir la reflexió superficial i millorar l'eficiència de conversió de la cèl·lula, cal dipositar una capa de pel·lícula antireflex de nitrur de silici.En la producció industrial, els equips PECVD s'utilitzen sovint per preparar pel·lícules antireflexos.PECVD és la deposició de vapor química millorada per plasma.El seu principi tècnic és utilitzar plasma de baixa temperatura com a font d'energia, la mostra es col·loca al càtode de la descàrrega brillant a baixa pressió, la descàrrega brillant s'utilitza per escalfar la mostra a una temperatura predeterminada i després una quantitat adequada de S'introdueixen gasos reactius SiH4 i NH3.Després d'una sèrie de reaccions químiques i reaccions de plasma, es forma una pel·lícula d'estat sòlid, és a dir, una pel·lícula de nitrur de silici, a la superfície de la mostra.En general, el gruix de la pel·lícula dipositada per aquest mètode de deposició de vapor químic millorat amb plasma és d'uns 70 nm.Les pel·lícules d'aquest gruix tenen funcionalitat òptica.Utilitzant el principi d'interferència de pel·lícula fina, la reflexió de la llum es pot reduir molt, el corrent de curtcircuit i la sortida de la bateria s'incrementen moltíssim i l'eficiència també es millora molt.

7. serigrafia

Després que la cèl·lula solar hagi passat pels processos de texturació, difusió i PECVD, s'ha format una unió PN, que pot generar corrent sota il·luminació.Per exportar el corrent generat, cal fer elèctrodes positius i negatius a la superfície de la bateria.Hi ha moltes maneres de fabricar elèctrodes, i la serigrafia és el procés de producció més comú per fabricar elèctrodes de cèl·lules solars.La serigrafia consisteix a imprimir un patró predeterminat sobre el substrat mitjançant el relleu.L'equip consta de tres parts: impressió de pasta de plata-alumini a la part posterior de la bateria, impressió de pasta d'alumini a la part posterior de la bateria i impressió de pasta de plata a la part frontal de la bateria.El seu principi de funcionament és: utilitzar la malla del patró de la pantalla per penetrar el purí, aplicar una certa pressió a la part del purí de la pantalla amb un rascador i moure's cap a l'altre extrem de la pantalla al mateix temps.La tinta s'esprem des de la malla de la part gràfica sobre el substrat mitjançant la racleta mentre es mou.A causa de l'efecte viscós de la pasta, l'empremta es fixa dins d'un cert rang, i la rasqueta sempre està en contacte lineal amb la placa de serigrafia i el substrat durant la impressió, i la línia de contacte es mou amb el moviment de la rasqueta per completar-la. el traç d'impressió.

8. sinterització ràpida

La hòstia de silici serigrafiada no es pot utilitzar directament.S'ha de sinteritzar ràpidament en un forn de sinterització per cremar l'aglutinant de resina orgànica, deixant uns elèctrodes de plata gairebé pura que s'adhereixen estretament a la hòstia de silici a causa de l'acció del vidre.Quan la temperatura de l'elèctrode de plata i el silici cristal·lí arriba a la temperatura eutèctica, els àtoms de silici cristal·lí s'integren en el material de l'elèctrode de plata fos en una certa proporció, formant així el contacte òhmic dels elèctrodes superior i inferior i millorant el circuit obert. tensió i factor d'ompliment de la cèl·lula.El paràmetre clau és fer que tingui característiques de resistència per millorar l'eficiència de conversió de la cèl·lula.

El forn de sinterització es divideix en tres etapes: presinterització, sinterització i refrigeració.El propòsit de l'etapa de presinterització és descompondre i cremar l'aglutinant del polímer a la purín i la temperatura augmenta lentament en aquesta etapa;en l'etapa de sinterització, es completen diverses reaccions físiques i químiques al cos sinteritzat per formar una estructura de pel·lícula resistiva, fent-la realment resistiva., la temperatura assoleix un pic en aquesta etapa;en l'etapa de refredament i refredament, el vidre es refreda, s'endureix i es solidifica, de manera que l'estructura de la pel·lícula resistent s'adhereix de manera fixa al substrat.

9. Perifèrics

En el procés de producció de cèl·lules, també es requereixen instal·lacions perifèriques com ara subministrament d'energia, potència, subministrament d'aigua, drenatge, HVAC, buit i vapor especial.Els equips de protecció contra incendis i protecció del medi ambient també són especialment importants per garantir la seguretat i el desenvolupament sostenible.Per a una línia de producció de cèl·lules solars amb una producció anual de 50 MW, només el consum d'energia del procés i dels equips d'energia és d'uns 1800 kW.La quantitat d'aigua pura del procés és d'unes 15 tones per hora i els requisits de qualitat de l'aigua compleixen l'estàndard tècnic EW-1 de l'aigua de grau electrònic de la Xina GB/T11446.1-1997.La quantitat d'aigua de refrigeració del procés també és d'unes 15 tones per hora, la mida de les partícules en la qualitat de l'aigua no ha de ser superior a 10 micres i la temperatura del subministrament d'aigua ha de ser de 15-20 °C.El volum d'escapament al buit és d'uns 300 M3/H.Al mateix temps, també es necessiten uns 20 metres cúbics de dipòsits d'emmagatzematge de nitrogen i 10 metres cúbics de dipòsits d'oxigen.Tenint en compte els factors de seguretat de gasos especials com el silà, també cal instal·lar una sala de gas especial per garantir absolutament la seguretat de la producció.A més, les torres de combustió de silà i les estacions de tractament d'aigües residuals també són instal·lacions necessàries per a la producció de cèl·lules.