سلول های خورشیدی

سلول‌های خورشیدی به سیلیکون کریستالی و سیلیکون آمورف تقسیم می‌شوند که در میان آنها سلول‌های سیلیکونی کریستالی را می‌توان به سلول‌های تک کریستالی و سلول‌های پلی کریستالی تقسیم کرد.کارایی سیلیکون تک کریستالی با سیلیکون کریستالی متفاوت است.

طبقه بندی:

سلول های سیلیکونی کریستالی خورشیدی رایج در چین را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

تک کریستال 125*125

تک کریستال 156*156

پلی کریستال 156*156

تک کریستال 150*150

تک کریستال 103*103

پلی کریستال 125*125

فرایند ساخت:

فرآیند تولید سلول های خورشیدی به بازرسی ویفر سیلیکونی – بافت سطحی و ترشی – پیوند انتشار – فسفره زدایی شیشه سیلیکونی – اچ پلاسما و ترشی – پوشش ضد انعکاس – چاپ روی صفحه – پخت سریع و غیره تقسیم می شود. جزئیات به شرح زیر است:

1. بازرسی ویفر سیلیکونی

ویفرهای سیلیکونی حامل سلول های خورشیدی هستند و کیفیت ویفرهای سیلیکونی مستقیماً بازده تبدیل سلول های خورشیدی را تعیین می کند.بنابراین بررسی ویفرهای سیلیکونی ورودی ضروری است.این فرآیند عمدتاً برای اندازه‌گیری آنلاین برخی از پارامترهای فنی ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌شود، این پارامترها عمدتاً شامل ناهمواری سطح ویفر، طول عمر حامل اقلیت، مقاومت، نوع P/N و ریزترک‌ها و غیره است. این گروه از تجهیزات به بارگیری و تخلیه خودکار تقسیم می‌شوند. ، انتقال ویفر سیلیکونی، بخش یکپارچه سازی سیستم و چهار ماژول تشخیص.در میان آنها، آشکارساز ویفر سیلیکونی فتوولتائیک ناهمواری سطح ویفر سیلیکونی را تشخیص می دهد و به طور همزمان پارامترهای ظاهری مانند اندازه و مورب ویفر سیلیکونی را تشخیص می دهد.ماژول تشخیص میکرو ترک برای تشخیص ریز ترک های داخلی ویفر سیلیکونی استفاده می شود.علاوه بر این، دو ماژول تشخیص وجود دارد، یکی از ماژول‌های تست آنلاین عمدتاً برای آزمایش مقاومت انبوه ویفرهای سیلیکونی و نوع ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌شود و ماژول دیگر برای تشخیص طول عمر حامل اقلیت ویفرهای سیلیکونی استفاده می‌شود.قبل از تشخیص طول عمر و مقاومت حامل اقلیت، لازم است که مورب و ریز ترک‌های ویفر سیلیکونی شناسایی شده و ویفر سیلیکونی آسیب‌دیده به طور خودکار حذف شود.تجهیزات بازرسی ویفر سیلیکونی می تواند به طور خودکار ویفرها را بارگیری و تخلیه کند و می تواند محصولات غیرقابل صلاحیت را در یک موقعیت ثابت قرار دهد و در نتیجه دقت و کارایی بازرسی را بهبود بخشد.

2. بافت سطحی

تهیه بافت سیلیکونی تک کریستالی به این صورت است که از اچ ناهمسانگرد سیلیکون برای تشکیل میلیون ها هرم چهار وجهی، یعنی ساختارهای هرمی، بر روی سطح هر سانتی متر مربع سیلیکون استفاده می شود.به دلیل انعکاس چندگانه و شکست نور تابشی بر روی سطح، جذب نور افزایش یافته و جریان اتصال کوتاه و راندمان تبدیل باتری بهبود می یابد.محلول اچ ناهمسانگرد سیلیکون معمولا یک محلول قلیایی داغ است.قلیاهای موجود عبارتند از: هیدروکسید سدیم، هیدروکسید پتاسیم، هیدروکسید لیتیوم و اتیلن دیامین.بیشتر سیلیکون جیر با استفاده از محلول رقیق ارزان قیمت هیدروکسید سدیم با غلظت حدود 1٪ تهیه می شود و دمای اچ 70-85 درجه سانتیگراد است.برای به دست آوردن جیر یکنواخت، الکل هایی مانند اتانول و ایزوپروپانول نیز باید به عنوان عوامل کمپلکس کننده برای تسریع در خوردگی سیلیکون به محلول اضافه شود.قبل از تهیه جیر، ویفر سیلیکونی باید در معرض اچ اولیه سطح قرار گیرد و حدود 20-25 میکرومتر با محلول اچینگ قلیایی یا اسیدی اچ می شود.پس از اچ شدن جیر، تمیز کردن شیمیایی عمومی انجام می شود.ویفرهای سیلیکونی آماده شده روی سطح نباید برای جلوگیری از آلودگی به مدت طولانی در آب نگهداری شوند و باید در اسرع وقت پخش شوند.

3. گره انتشار

سلول های خورشیدی برای درک تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی به یک اتصال PN با مساحت بزرگ نیاز دارند و کوره انتشار یک تجهیزات ویژه برای ساخت اتصال PN سلول های خورشیدی است.کوره انتشار لوله ای عمدتاً از چهار قسمت تشکیل شده است: قسمت های بالایی و پایینی قایق کوارتز، محفظه گاز اگزوز، قسمت بدنه کوره و قسمت کابینت گاز.انتشار به طور کلی از منبع مایع اکسی کلرید فسفر به عنوان منبع انتشار استفاده می کند.ویفر سیلیکونی نوع P را در ظرف کوارتز کوره انتشار لوله ای قرار دهید و از نیتروژن برای آوردن اکسی کلرید فسفر به ظرف کوارتز در دمای بالای 850-900 درجه سانتیگراد استفاده کنید.اکسی کلرید فسفر با ویفر سیلیکونی واکنش می دهد و فسفر به دست می آورد.اتمپس از مدت زمان معینی، اتم‌های فسفر از اطراف وارد لایه سطحی ویفر سیلیکونی می‌شوند و از طریق شکاف‌های بین اتم‌های سیلیکون به داخل ویفر سیلیکونی نفوذ کرده و منتشر می‌شوند و رابط بین نیمه‌رسانای نوع N و P- را تشکیل می‌دهند. نیمه هادی، یعنی اتصال PN را تایپ کنید.اتصال PN تولید شده توسط این روش دارای یکنواختی خوب است، عدم یکنواختی مقاومت ورق کمتر از 10٪ است و طول عمر حامل اقلیت می تواند بیشتر از 10 میلی ثانیه باشد.ساخت اتصال PN اساسی ترین و حیاتی ترین فرآیند در تولید سلول خورشیدی است.چون محل اتصال PN است، الکترون‌ها و حفره‌ها پس از جریان یافتن به محل اصلی خود برنمی‌گردند، بنابراین جریانی ایجاد می‌شود و جریان توسط سیمی که جریان مستقیم است، خارج می‌شود.

4. شیشه سیلیکات دفسفوریلاسیون

این فرآیند در فرآیند تولید سلول های خورشیدی استفاده می شود.با اچ کردن شیمیایی، ویفر سیلیکونی در محلول اسید هیدروفلوئوریک غوطه ور می شود تا یک واکنش شیمیایی برای تولید یک ترکیب پیچیده محلول اسید هگزافلوئوروسیلیک برای حذف سیستم انتشار ایجاد شود.لایه ای از شیشه فسفوسیلیکات بر روی سطح ویفر سیلیکونی پس از اتصال تشکیل شد.در طی فرآیند انتشار، POCL3 با O2 واکنش می دهد و P2O5 را تشکیل می دهد که روی سطح ویفر سیلیکونی رسوب می کند.P2O5 با Si واکنش می دهد و اتم های SiO2 و فسفر تولید می کند، به این ترتیب لایه ای از SiO2 حاوی عناصر فسفر روی سطح ویفر سیلیکونی تشکیل می شود که به آن شیشه فسفوسیلیکات می گویند.تجهیزات برای حذف شیشه سیلیکات فسفر به طور کلی از بدنه اصلی، مخزن تمیز کردن، سیستم درایو سروو، بازوی مکانیکی، سیستم کنترل الکتریکی و سیستم توزیع خودکار اسید تشکیل شده است.منابع اصلی انرژی عبارتند از اسید هیدروفلوئوریک، نیتروژن، هوای فشرده، آب خالص، باد خروجی حرارتی و فاضلاب.اسید هیدروفلوریک سیلیس را حل می کند زیرا اسید هیدروفلوئوریک با سیلیس واکنش می دهد و گاز تترا فلوراید سیلیکون فرار تولید می کند.اگر اسید هیدروفلوئوریک بیش از حد باشد، تترا فلوراید سیلیکون تولید شده توسط واکنش بیشتر با اسید هیدروفلوئوریک واکنش داده و یک کمپلکس محلول به نام اسید هگزا فلوئوروسیلیک تشکیل می دهد.

1

5. اچ پلاسما

از آنجایی که در طول فرآیند انتشار، حتی اگر انتشار پشت سر هم انجام شود، فسفر به ناچار در تمام سطوح از جمله لبه‌های ویفر سیلیکونی پخش می‌شود.الکترون های فوتو مولد جمع آوری شده در سمت جلوی اتصال PN در امتداد ناحیه لبه ای که فسفر در آن به سمت پشت اتصال PN پخش می شود جریان می یابد و باعث اتصال کوتاه می شود.بنابراین، سیلیکون دوپ شده در اطراف سلول خورشیدی باید حکاکی شود تا اتصال PN در لبه سلول حذف شود.این فرآیند معمولاً با استفاده از تکنیک های اچ پلاسما انجام می شود.اچ پلاسما در حالت فشار کم است، مولکول‌های اصلی گاز راکتیو CF4 با قدرت فرکانس رادیویی برای تولید یونیزاسیون و تشکیل پلاسما تحریک می‌شوند.پلاسما از الکترون ها و یون های باردار تشکیل شده است.تحت تاثیر الکترون ها، گاز موجود در محفظه واکنش می تواند انرژی را جذب کرده و علاوه بر تبدیل به یون، تعداد زیادی گروه فعال تشکیل دهد.گروه‌های فعال فعال به دلیل انتشار یا تحت تأثیر میدان الکتریکی به سطح SiO2 می‌رسند و در آنجا با سطح ماده مورد نظر برای حکاکی واکنش شیمیایی می‌دهند و محصولات واکنش فرار تشکیل می‌دهند که از سطح ماده جدا می‌شوند. اچ شده و توسط سیستم خلاء به بیرون از حفره پمپ می شوند.

6. پوشش ضد انعکاس

بازتاب سطح سیلیکون جلا داده شده 35٪ است.به منظور کاهش انعکاس سطح و بهبود راندمان تبدیل سلول، لازم است لایه ای از فیلم ضد انعکاس نیترید سیلیکون قرار گیرد.در تولیدات صنعتی، اغلب از تجهیزات PECVD برای تهیه فیلم های ضد انعکاس استفاده می شود.PECVD رسوب شیمیایی بخار افزایش یافته پلاسما است.اصل فنی آن استفاده از پلاسمای با دمای پایین به عنوان منبع انرژی است، نمونه بر روی کاتد تخلیه درخشش تحت فشار کم قرار می گیرد، تخلیه تابش برای گرم کردن نمونه تا دمای از پیش تعیین شده استفاده می شود و سپس مقدار مناسبی از گازهای واکنش پذیر SiH4 و NH3 معرفی شده اند.پس از یک سری واکنش های شیمیایی و واکنش های پلاسما، یک فیلم حالت جامد، یعنی یک فیلم نیترید سیلیکون، بر روی سطح نمونه تشکیل می شود.به طور کلی، ضخامت فیلم رسوب شده توسط این روش رسوب شیمیایی بخار با پلاسما در حدود 70 نانومتر است.فیلم هایی با این ضخامت عملکرد نوری دارند.با استفاده از اصل تداخل فیلم نازک، انعکاس نور را می توان تا حد زیادی کاهش داد، جریان اتصال کوتاه و خروجی باتری تا حد زیادی افزایش می یابد و راندمان نیز تا حد زیادی بهبود می یابد.

7. چاپ صفحه

پس از اینکه سلول خورشیدی فرآیندهای بافت، انتشار و PECVD را طی کرد، یک اتصال PN تشکیل شده است که می تواند جریانی را تحت نور تولید کند.برای خروج جریان تولید شده، لازم است که الکترودهای مثبت و منفی روی سطح باتری ساخته شوند.روش های زیادی برای ساخت الکترود وجود دارد و چاپ صفحه رایج ترین فرآیند تولید برای ساخت الکترودهای سلول خورشیدی است.چاپ اسکرین عبارت است از چاپ یک الگوی از پیش تعیین شده روی زیرلایه با استفاده از منبت.این تجهیزات از سه قسمت تشکیل شده است: چاپ خمیر نقره-آلومینیوم در پشت باتری، چاپ خمیر آلومینیوم در پشت باتری و چاپ خمیر نقره در قسمت جلوی باتری.اصل کار آن این است: از مش الگوی صفحه برای نفوذ به دوغاب استفاده کنید، با یک سوهان فشار معینی روی قسمت دوغابی صفحه اعمال کنید و همزمان به سمت انتهای دیگر صفحه حرکت کنید.جوهر در حین حرکت، از مش بخش گرافیکی به وسیله اسکاج بر روی زیرلایه فشرده می شود.با توجه به اثر چسبناک خمیر، نقش در یک محدوده مشخص ثابت می شود و اسکریج همیشه در هنگام چاپ در تماس خطی با صفحه چاپ صفحه و زیرلایه است و خط تماس با حرکت اسکرو حرکت می کند تا کامل شود. سکته چاپی

8. تف جوشی سریع

ویفر سیلیکونی چاپ شده روی صفحه را نمی توان مستقیماً استفاده کرد.باید به سرعت در یک کوره تف جوشی پخته شود تا بایندر رزین آلی بسوزد و الکترودهای نقره تقریباً خالص باقی بماند که به دلیل عملکرد شیشه به ویفر سیلیکونی نزدیک می شوند.هنگامی که دمای الکترود نقره و سیلیکون کریستالی به دمای یوتکتیک می رسد، اتم های سیلیکون کریستالی به نسبت معینی در مواد الکترود نقره مذاب ادغام می شوند و در نتیجه تماس اهمی الکترودهای بالایی و پایینی را تشکیل می دهند و مدار باز را بهبود می بخشند. ولتاژ و ضریب پر کردن سلولپارامتر کلیدی این است که آن را دارای ویژگی‌های مقاومتی برای بهبود بازده تبدیل سلول کنیم.

کوره تف جوشی به سه مرحله پیش پخت، تف جوشی و خنک کننده تقسیم می شود.هدف از مرحله پیش تف جوشی تجزیه و سوزاندن بایندر پلیمری در دوغاب است و در این مرحله دما به آرامی افزایش می یابد.در مرحله تف جوشی، واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی مختلف در بدنه زینتر شده تکمیل می‌شود تا یک ساختار فیلم مقاومتی تشکیل شود و آن را واقعاً مقاوم کند.درجه حرارت در این مرحله به اوج خود می رسد.در مرحله خنک کننده و خنک کننده، شیشه سرد، سخت و جامد می شود، به طوری که ساختار فیلم مقاومتی به طور ثابت به زیرلایه می چسبد.

9. لوازم جانبی

در فرآیند تولید سلول، امکانات جانبی مانند منبع تغذیه، برق، تامین آب، زهکشی، تهویه مطبوع، وکیوم و بخار مخصوص نیز مورد نیاز است.تجهیزات حفاظت از آتش و حفاظت از محیط زیست نیز برای تضمین ایمنی و توسعه پایدار اهمیت ویژه ای دارند.برای یک خط تولید سلول خورشیدی با خروجی سالانه 50 مگاوات، مصرف برق فرآیند و تجهیزات برق به تنهایی حدود 1800 کیلووات است.مقدار آب خالص فرآیند حدود 15 تن در ساعت است و الزامات کیفیت آب مطابق با استاندارد فنی EW-1 آب درجه الکترونیکی چین GB/T11446.1-1997 است.مقدار آب خنک کننده فرآیند نیز حدود 15 تن در ساعت است، اندازه ذرات در کیفیت آب نباید بیشتر از 10 میکرون باشد و دمای تامین آب باید 15-20 درجه سانتیگراد باشد.حجم اگزوز خلاء حدود 300M3/H است.در عین حال حدود 20 متر مکعب مخازن ذخیره نیتروژن و 10 متر مکعب مخازن ذخیره اکسیژن نیز مورد نیاز است.همچنین با در نظر گرفتن فاکتورهای ایمنی گازهای خاص مانند سیلان، راه اندازی اتاق گاز مخصوص برای اطمینان کامل از ایمنی تولید ضروری است.علاوه بر این، برج های احتراق سیلان و ایستگاه های تصفیه فاضلاب نیز از امکانات لازم برای تولید سلولی هستند.


زمان ارسال: مه-30-2022