Solární články

Solární články se dělí na krystalický křemík a amorfní křemík, mezi nimiž lze krystalické křemíkové články dále rozdělit na monokrystalické články a polykrystalické články;účinnost monokrystalického křemíku je odlišná od účinnosti krystalického křemíku.

Klasifikace:

Běžně používané solární krystalické křemíkové články v Číně lze rozdělit na:

Monokrystal 125*125

Monokrystal 156*156

Polykrystalický 156*156

Monokrystal 150*150

Monokrystal 103*103

Polykrystalický 125*125

Výrobní proces:

Výrobní proces solárních článků se dělí na kontrolu křemíkových plátků – texturování povrchu a moření – difúzní spojení – defosforizaci křemíkového skla – plazmové leptání a moření – antireflexní povlak – sítotisk – Rychlé slinování atd. Podrobnosti jsou následující:

1. Kontrola křemíkového plátku

Křemíkové wafery jsou nosiče solárních článků a kvalita křemíkových waferů přímo určuje účinnost konverze solárních článků.Proto je nutné kontrolovat příchozí křemíkové destičky.Tento proces se používá především pro online měření některých technických parametrů křemíkových waferů, mezi tyto parametry patří především nerovnosti povrchu waferů, životnost minoritních nosičů, rezistivita, typ P/N a mikrotrhliny atd. Tato skupina zařízení se dělí na automatické zakládání a vyjímání , přenos křemíkového plátku, část systémové integrace a čtyři detekční moduly.Mezi nimi fotovoltaický detektor křemíkového plátku detekuje nerovnosti povrchu křemíkového plátku a současně detekuje parametry vzhledu, jako je velikost a úhlopříčka křemíkového plátku;modul pro detekci mikrotrhlin se používá k detekci vnitřních mikrotrhlin křemíkového plátku;kromě toho existují dva moduly detekce, jeden z online testovacích modulů se používá hlavně k testování objemového měrného odporu křemíkových plátků a typu křemíkových plátků a druhý modul se používá k detekci životnosti menšinových nosičů křemíkových plátků.Před detekcí životnosti a rezistivity minoritních nosičů je nutné detekovat diagonální a mikrotrhliny křemíkového plátku a automaticky odstranit poškozený křemíkový plátek.Zařízení pro kontrolu křemíkových plátků může automaticky vkládat a odebírat pláty a umí umístit nekvalifikované produkty do pevné polohy, čímž se zlepší přesnost a účinnost kontroly.

2. Povrchová úprava

Příprava textury monokrystalického křemíku spočívá v použití anizotropního leptání křemíku k vytvoření milionů čtyřstěnných jehlanů, tedy pyramidových struktur, na povrchu každého čtverečního centimetru křemíku.Díky mnohonásobnému odrazu a lomu dopadajícího světla na povrchu se zvyšuje absorpce světla, zlepšuje se zkratový proud a účinnost konverze baterie.Anizotropní leptací roztok křemíku je obvykle horký alkalický roztok.Dostupné alkálie jsou hydroxid sodný, hydroxid draselný, hydroxid lithný a ethylendiamin.Většina semišového křemíku se připravuje za použití levného zředěného roztoku hydroxidu sodného o koncentraci asi 1% a leptací teplota je 70-85 °C.Aby se získal stejnoměrný semiš, měly by se do roztoku přidat také alkoholy, jako je ethanol a isopropanol, jako komplexotvorná činidla pro urychlení koroze křemíku.Před přípravou semiše musí být křemíkový plátek podroben předběžnému povrchovému leptání a asi 20-25 μm je naleptáno alkalickým nebo kyselým leptacím roztokem.Po naleptání semiše se provádí obecné chemické čištění.Křemíkové plátky s připraveným povrchem by se neměly skladovat delší dobu ve vodě, aby se zabránilo kontaminaci, a měly by být co nejdříve rozptýleny.

3. Difúzní uzel

Solární články potřebují velkoplošný PN přechod k realizaci přeměny světelné energie na elektrickou energii a difúzní pec je speciální zařízení pro výrobu PN přechodu solárních článků.Trubková difúzní pec se skládá převážně ze čtyř částí: horní a spodní části křemenného člunu, komory na výfukové plyny, části těla pece a části plynové skříně.Difúze obecně používá jako zdroj difúze kapalný zdroj oxychloridu fosforečného.Vložte křemíkový plátek typu P do křemenné nádoby trubkové difúzní pece a pomocí dusíku přiveďte oxychlorid fosforečný do křemenné nádoby při vysoké teplotě 850-900 stupňů Celsia.Oxychlorid fosforečný reaguje s křemíkovým plátkem za získání fosforu.atom.Po určité době vstupují atomy fosforu do povrchové vrstvy křemíkového plátku z celého okolí a pronikají a difundují do křemíkového plátku mezerami mezi atomy křemíku, čímž tvoří rozhraní mezi polovodičem typu N a P- typu polovodič, tedy PN přechod.PN přechod vyrobený tímto způsobem má dobrou stejnoměrnost, nestejnoměrnost plošného odporu je menší než 10 % a životnost minoritního nosiče může být větší než 10 ms.Výroba PN přechodu je nejzákladnějším a nejkritičtějším procesem při výrobě solárních článků.Protože se jedná o vznik PN přechodu, elektrony a díry se po protečení nevrátí na svá původní místa, takže vznikne proud a ten se vytáhne drátem, což je stejnosměrný proud.

4. Defosforylace silikátového skla

Tento proces se používá při výrobě solárních článků.Chemickým leptáním se křemíkový plátek ponoří do roztoku kyseliny fluorovodíkové, aby se vytvořila chemická reakce za vzniku rozpustné komplexní sloučeniny kyseliny hexafluorokřemičité, aby se odstranil difúzní systém.Na povrchu křemíkového plátku se po spojení vytvořila vrstva fosfosilikátového skla.Během procesu difúze POCL3 reaguje s O2 za vzniku P2O5, který se ukládá na povrchu křemíkového plátku.P2O5 reaguje s Si za vzniku SiO2 a atomů fosforu. Tímto způsobem se na povrchu křemíkového plátku vytvoří vrstva SiO2 obsahující fosforové prvky, které se říká fosfosilikátové sklo.Zařízení pro odstraňování fosforosilikátového skla se obecně skládá z hlavního tělesa, čisticí nádrže, systému servopohonu, mechanického ramene, elektrického řídicího systému a automatického systému distribuce kyseliny.Hlavními zdroji energie jsou kyselina fluorovodíková, dusík, stlačený vzduch, čistá voda, tepelný odpadní vítr a odpadní voda.Kyselina fluorovodíková rozpouští oxid křemičitý, protože kyselina fluorovodíková reaguje s oxidem křemičitým za vzniku těkavého plynu tetrafluoridu křemičitého.Pokud je kyseliny fluorovodíkové nadbytek, fluorid křemičitý produkovaný reakcí bude dále reagovat s kyselinou fluorovodíkovou za vzniku rozpustného komplexu, kyseliny hexafluorokřemičité.

5. Plazmové leptání

Protože během procesu difúze, i když je použita difúze zády k sobě, bude fosfor nevyhnutelně difundován na všechny povrchy včetně okrajů křemíkového plátku.Fotogenerované elektrony shromážděné na přední straně PN přechodu budou proudit podél okrajové oblasti, kde je fosfor difundován na zadní stranu PN přechodu, což způsobí zkrat.Proto musí být dopovaný křemík kolem solárního článku vyleptán, aby se odstranil PN přechod na okraji článku.Tento proces se obvykle provádí pomocí technik plazmového leptání.Plazmové leptání je ve stavu nízkého tlaku, mateřské molekuly reaktivního plynu CF4 jsou excitovány radiofrekvenční energií, aby se vytvořila ionizace a vytvořilo se plazma.Plazma se skládá z nabitých elektronů a iontů.Při dopadu elektronů může plyn v reakční komoře kromě přeměny na ionty absorbovat energii a vytvářet velké množství aktivních skupin.Aktivní reaktivní skupiny se difúzí nebo působením elektrického pole dostanou na povrch SiO2, kde chemicky reagují s povrchem leptaného materiálu a tvoří těkavé reakční produkty, které se oddělují od povrchu materiálu, který má být leptán. leptané a jsou čerpány z dutiny vakuovým systémem.

6. Antireflexní vrstva

Odrazivost leštěného silikonového povrchu je 35 %.Aby se snížil povrchový odraz a zlepšila se účinnost konverze článku, je nutné nanést vrstvu antireflexního filmu z nitridu křemíku.V průmyslové výrobě se zařízení PECVD často používá k přípravě antireflexních fólií.PECVD je plazmově zesílená chemická depozice par.Jeho technickým principem je použití nízkoteplotního plazmatu jako zdroje energie, vzorek se pod nízkým tlakem umístí na katodu doutnavého výboje, doutnavým výbojem se vzorek zahřeje na předem stanovenou teplotu a následně se přijme příslušné množství zavádějí se reaktivní plyny SiH4 a NH3.Po sérii chemických reakcí a plazmových reakcí se na povrchu vzorku vytvoří film v pevné fázi, tedy film z nitridu křemíku.Obecně je tloušťka filmu naneseného touto metodou chemické depozice z plynné fáze se zesíleným plazmou asi 70 nm.Fólie této tloušťky mají optickou funkčnost.Pomocí principu rušení tenkého filmu lze výrazně snížit odraz světla, výrazně zvýšit zkratový proud a výkon baterie a také výrazně zlepšit účinnost.

7. sítotisk

Poté, co solární článek prošel procesy texturování, difúze a PECVD, byl vytvořen PN přechod, který může při osvětlení generovat proud.Pro export generovaného proudu je nutné vytvořit kladné a záporné elektrody na povrchu baterie.Existuje mnoho způsobů výroby elektrod a sítotisk je nejběžnějším výrobním procesem pro výrobu elektrod solárních článků.Sítotisk je tisk předem stanoveného vzoru na substrát pomocí embosování.Zařízení se skládá ze tří částí: potisk stříbrno-hliníkové pasty na zadní straně baterie, potisk hliníkové pasty na zadní straně baterie a potisk stříbrné pasty na přední straně baterie.Jeho pracovní princip je: použijte síť vzoru síta k pronikání kejdy, vyvíjejte určitý tlak na kejdovou část síta pomocí škrabky a současně se pohybujte směrem k druhému konci síta.Inkoust je při pohybu vytlačován ze sítě grafické části na substrát stírací lištou.Díky viskóznímu účinku pasty je otisk zafixován v určitém rozsahu a stěrka je během tisku vždy v lineárním kontaktu se sítotiskovou deskou a substrátem a kontaktní čára se pohybuje s pohybem stěrky, aby se dokončila tiskový zdvih.

8. rychlé slinování

Sítotiskovou silikonovou destičku nelze použít přímo.Je třeba jej rychle slinovat ve slinovací peci, aby se spálilo pojivo z organické pryskyřice a zůstaly elektrody z téměř čistého stříbra, které jsou těsně přilepeny ke křemíkové destičce působením skla.Když teplota stříbrné elektrody a krystalického křemíku dosáhne eutektické teploty, jsou atomy krystalického křemíku v určitém poměru integrovány do materiálu roztavené stříbrné elektrody, čímž se vytvoří ohmický kontakt horní a spodní elektrody a zlepší se otevřený obvod. napětí a faktor plnění článku.Klíčovým parametrem je, aby měl odporové charakteristiky pro zlepšení účinnosti konverze článku.

Slinovací pec je rozdělena do tří stupňů: předslinování, slinování a chlazení.Účelem fáze předslinování je rozložit a spálit polymerní pojivo v suspenzi a teplota v této fázi pomalu stoupá;ve fázi slinování jsou ve slinutém tělese dokončeny různé fyzikální a chemické reakce za vzniku odporové struktury filmu, díky čemuž je skutečně odolný.teplota v této fázi dosahuje vrcholu;ve fázi ochlazování a ochlazování se sklo ochladí, vytvrdí a ztuhne, takže struktura odporového filmu pevně přilne k substrátu.

9. Periferní zařízení

V procesu výroby článků jsou také vyžadována periferní zařízení, jako je napájení, napájení, zásobování vodou, odvodnění, HVAC, vakuum a speciální pára.Vybavení požární ochrany a ochrany životního prostředí je také zvláště důležité pro zajištění bezpečnosti a udržitelného rozvoje.Pro výrobní linku solárních článků s ročním výkonem 50 MW je spotřeba energie samotného procesního a energetického zařízení asi 1800 kW.Množství procesní čisté vody je asi 15 tun za hodinu a požadavky na kvalitu vody splňují technickou normu EW-1 čínské elektronické vody GB/T11446.1-1997.Množství procesní chladicí vody je také asi 15 tun za hodinu, velikost částic v kvalitě vody by neměla být větší než 10 mikronů a teplota přívodu vody by měla být 15-20 °C.Objem vakuového výfuku je asi 300 M3/H.Současně je zapotřebí také asi 20 metrů krychlových zásobníků dusíku a 10 metrů krychlových zásobníků kyslíku.S přihlédnutím k bezpečnostním faktorům speciálních plynů, jako je silan, je také nutné zřídit speciální plynárenskou místnost, aby byla absolutně zajištěna bezpečnost výroby.Nezbytným zařízením pro výrobu článků jsou navíc silanové spalovací věže a čistírny odpadních vod.