Saulės elementai

Saulės elementai skirstomi į kristalinį silicį ir amorfinį silicį, tarp kurių kristalinius silicio elementus galima dar skirstyti į monokristalinius ir polikristalinius elementus;monokristalinio silicio efektyvumas skiriasi nuo kristalinio silicio.

Klasifikacija:

Kinijoje dažniausiai naudojami saulės kristalinio silicio elementai gali būti suskirstyti į:

Vienkristalas 125*125

Vienkristalas 156*156

Polikristalinis 156*156

Vienkristalas 150*150

Vienkristalas 103*103

Polikristalinis 125*125

Gamybos procesas:

Saulės elementų gamybos procesas skirstomas į silicio plokštelių tikrinimą – paviršiaus tekstūravimą ir ėsdinimą – difuzijos sandūrą – silicio stiklo defosforavimą – ėsdinimą ir ėsdinimą plazmoje – antirefleksinį padengimą – šilkografiją – greitą sukepinimą ir kt.

1. Silicio plokštelių patikrinimas

Silicio plokštelės yra saulės elementų nešikliai, o silicio plokštelių kokybė tiesiogiai lemia saulės elementų konversijos efektyvumą.Todėl būtina apžiūrėti įeinančias silicio plokšteles.Šis procesas daugiausia naudojamas kai kurių silicio plokštelių techninių parametrų matavimui internetu. Šie parametrai daugiausia apima plokštelės paviršiaus nelygumus, mažumo nešiklio tarnavimo laiką, varžą, P/N tipą ir mikroįtrūkimus ir kt. Ši įrangos grupė skirstoma į automatinį pakrovimą ir iškrovimą. , silicio plokštelių perdavimas, sistemos integravimo dalis ir keturi aptikimo moduliai.Tarp jų fotovoltinės silicio plokštelės detektorius aptinka silicio plokštelės paviršiaus nelygumus ir kartu aptinka išvaizdos parametrus, tokius kaip silicio plokštelės dydis ir įstrižainė;mikro įtrūkimų aptikimo modulis naudojamas vidinių silicio plokštelės mikro įtrūkimų aptikimui;be to, yra du aptikimo moduliai, vienas iš internetinių bandymo modulių daugiausia naudojamas silicio plokštelių tūrinei savitumui ir silicio plokštelių tipui patikrinti, o kitas modulis naudojamas mažumos silicio plokštelių eksploatavimo trukmei nustatyti.Prieš nustatant mažumos laikiklio tarnavimo laiką ir varžą, būtina aptikti silicio plokštelės įstrižainę ir mikroįtrūkimus ir automatiškai pašalinti pažeistą silicio plokštelę.Silicio plokštelių tikrinimo įranga gali automatiškai įkelti ir iškrauti plokšteles, o nekvalifikuotus gaminius padėti į fiksuotą padėtį, taip pagerindama tikrinimo tikslumą ir efektyvumą.

2. Paviršius tekstūruotas

Monokristalinio silicio tekstūros paruošimas yra naudojant anizotropinį silicio ėsdinimą, kad kiekvieno kvadratinio silicio centimetro paviršiuje susidarytų milijonai tetraedrinių piramidžių, tai yra piramidės struktūrų.Dėl daugkartinio krentančios šviesos atspindžio ir lūžio ant paviršiaus padidėja šviesos sugertis, pagerėja trumpojo jungimo srovė ir akumuliatoriaus konversijos efektyvumas.Anizotropinis silicio ėsdinimo tirpalas paprastai yra karštas šarminis tirpalas.Galimi šarmai yra natrio hidroksidas, kalio hidroksidas, ličio hidroksidas ir etilendiaminas.Didžioji dalis zomšos silicio gaminama naudojant nebrangų atskiestą natrio hidroksido tirpalą, kurio koncentracija yra apie 1%, o ėsdinimo temperatūra yra 70–85 °C.Norint gauti vienodą zomšą, į tirpalą taip pat reikėtų dėti alkoholių, tokių kaip etanolis ir izopropanolis, kaip kompleksą sudarončias medžiagas, kad paspartintų silicio koroziją.Prieš ruošiant zomšą, silicio plokštelės paviršius turi būti išgraviruotas ir šarminiu arba rūgštiniu ėsdinimo tirpalu išgraviruota apie 20-25 μm.Išgraviravus zomšą, atliekamas bendras cheminis valymas.Paviršiuje paruoštos silicio plokštelės neturėtų būti ilgai laikomos vandenyje, kad būtų išvengta užteršimo, ir turi būti kuo greičiau išsklaidytos.

3. Difuzinis mazgas

Saulės elementams reikia didelio ploto PN jungties, kad būtų galima realizuoti šviesos energijos pavertimą elektros energija, o difuzinė krosnis yra speciali įranga saulės elementų PN jungties gamybai.Vamzdinė difuzinė krosnis daugiausia susideda iš keturių dalių: viršutinės ir apatinės kvarco valties dalių, išmetamųjų dujų kameros, krosnies korpuso ir dujų spintelės.Difuzijai kaip difuzijos šaltinis paprastai naudojamas skystas fosforo oksichlorido šaltinis.Įdėkite P tipo silicio plokštelę į vamzdinės difuzinės krosnies kvarcinį indą ir naudokite azotą, kad į kvarcinį indą įneštumėte fosforo oksichloridą aukštoje 850-900 laipsnių Celsijaus temperatūroje.Fosforo oksichloridas reaguoja su silicio plokštele, kad gautų fosforą.atomas.Po tam tikro laiko fosforo atomai iš visur patenka į silicio plokštelės paviršinį sluoksnį ir per tarpus tarp silicio atomų prasiskverbia ir difunduoja į silicio plokštelę, sudarydami sąsają tarp N tipo puslaidininkio ir P- tipo puslaidininkis, tai yra PN sandūra.Šiuo metodu pagaminta PN jungtis turi gerą vienodumą, lakštų atsparumo netolygumas yra mažesnis nei 10%, o mažumos nešiklio tarnavimo laikas gali būti didesnis nei 10 ms.PN jungties gamyba yra pats pagrindinis ir svarbiausias saulės elementų gamybos procesas.Kadangi tai yra PN sandūros formavimasis, tai nutekėję elektronai ir skylės negrįžta į savo pradines vietas, todėl susidaro srovė, o srovė ištraukiama viela, kuri yra nuolatinė.

4. Defosforilinimo silikatinis stiklas

Šis procesas naudojamas saulės elementų gamybos procese.Cheminio ėsdinimo būdu silicio plokštelė panardinama į vandenilio fluorido rūgšties tirpalą, kad sukeltų cheminę reakciją, kad susidarytų tirpus kompleksinis junginys heksafluorsilicio rūgštis, kad būtų pašalinta difuzijos sistema.Po sandūros silicio plokštelės paviršiuje susidarė fosfosilikatinio stiklo sluoksnis.Difuzijos proceso metu POCL3 reaguoja su O2 ir susidaro P2O5, kuris nusėda ant silicio plokštelės paviršiaus.P2O5 reaguoja su Si, kad susidarytų SiO2 ir fosforo atomai. Tokiu būdu ant silicio plokštelės paviršiaus susidaro SiO2 sluoksnis, turintis fosforo elementų, kuris vadinamas fosfosilikatiniu stiklu.Fosforo silikatinio stiklo pašalinimo įrangą paprastai sudaro pagrindinis korpusas, valymo bakas, servo pavaros sistema, mechaninė rankena, elektrinė valdymo sistema ir automatinė rūgšties paskirstymo sistema.Pagrindiniai energijos šaltiniai yra vandenilio fluorido rūgštis, azotas, suslėgtas oras, grynas vanduo, vėjo šilumos išmetimas ir nuotekos.Vandenilio fluorido rūgštis tirpina silicio dioksidą, nes vandenilio fluorido rūgštis reaguoja su silicio dioksidu ir susidaro lakiosios silicio tetrafluorido dujos.Jei vandenilio fluorido rūgšties yra per daug, reakcijos metu susidaręs silicio tetrafluoridas toliau reaguos su vandenilio fluorido rūgštimi, sudarydamas tirpų kompleksą heksafluorsilicio rūgštį.

5. Plazminis ėsdinimas

Kadangi difuzijos proceso metu, net jei bus taikoma difuzija atgal, fosforas neišvengiamai pasklis ant visų paviršių, įskaitant silicio plokštelės kraštus.Fotogeneruoti elektronai, surinkti priekinėje PN sankryžos pusėje, tekės išilgai krašto srities, kurioje fosforas yra išsklaidytas į galinę PN jungties pusę, sukeldami trumpąjį jungimą.Todėl legiruotas silicis aplink saulės elementą turi būti išgraviruotas, kad būtų pašalinta PN jungtis elemento krašte.Šis procesas paprastai atliekamas naudojant plazminio ėsdinimo metodus.Plazminis ėsdinimas yra žemo slėgio būsenoje, pagrindinės reaktyviųjų dujų CF4 molekulės yra sužadinamos radijo dažnio galia, kad sukurtų jonizaciją ir sudarytų plazmą.Plazmą sudaro įkrauti elektronai ir jonai.Veikiamos elektronams, dujos reakcijos kameroje gali sugerti energiją ir sudaryti daugybę aktyvių grupių, be to, paverčiamos jonais.Aktyvios reaktyviosios grupės pasiekia SiO2 paviršių dėl difuzijos arba veikiant elektriniam laukui, kur chemiškai reaguoja su ėsdinamos medžiagos paviršiumi ir sudaro lakius reakcijos produktus, kurie atsiskiria nuo ėsdinamos medžiagos paviršiaus. išgraviruoti ir vakuumine sistema išpumpuojami iš ertmės.

6. Antirefleksinė danga

Poliruoto silicio paviršiaus atspindėjimas yra 35%.Norint sumažinti paviršiaus atspindį ir pagerinti elemento konversijos efektyvumą, būtina uždėti silicio nitrido antirefleksinės plėvelės sluoksnį.Pramoninėje gamyboje PECVD įranga dažnai naudojama antirefleksinėms plėvelėms paruošti.PECVD yra plazmos sustiprintas cheminis nusodinimas garais.Jo techninis principas yra naudoti žemos temperatūros plazmą kaip energijos šaltinį, mėginys dedamas ant švytėjimo išlydžio katodo esant žemam slėgiui, švytėjimo išlydis naudojamas mėginiui pašildyti iki iš anksto nustatytos temperatūros, o tada tinkamas kiekis įvedamos reaktyviosios dujos SiH4 ir NH3.Po keleto cheminių reakcijų ir plazmos reakcijų ant mėginio paviršiaus susidaro kietojo kūno plėvelė, tai yra silicio nitrido plėvelė.Apskritai plėvelės storis, nusodintas šiuo plazma patobulintu cheminiu garų nusodinimo metodu, yra apie 70 nm.Tokio storio plėvelės turi optinę funkciją.Naudojant plonos plėvelės trukdžių principą, galima labai sumažinti šviesos atspindį, žymiai padidinti trumpojo jungimo srovę ir akumuliatoriaus išėjimą, taip pat žymiai pagerinti efektyvumą.

7. šilkografija

Saulės elementui išgyvenus tekstūravimo, difuzijos ir PECVD procesus, susidarė PN sandūra, kuri gali generuoti srovę esant apšvietimui.Norint eksportuoti generuojamą srovę, baterijos paviršiuje reikia pagaminti teigiamus ir neigiamus elektrodus.Yra daug elektrodų gamybos būdų, o šilkografija yra labiausiai paplitęs saulės elementų elektrodų gamybos procesas.Šilkografija – tai iš anksto nustatyto rašto spausdinimas ant pagrindo reljefiniu būdu.Įranga susideda iš trijų dalių: sidabro-aliuminio pastos spausdinimo ant galinės baterijos dalies, aliuminio pastos spausdinimo baterijos gale ir sidabro pastos spausdinimo ant akumuliatoriaus priekio.Jo veikimo principas yra toks: naudokite ekrano rašto tinklelį, kad prasiskverbtumėte į suspensiją, tam tikrą spaudimą susmulkintą ekrano dalį naudokite grandikliu ir tuo pačiu metu judėkite link kito ekrano galo.Rašalą nuo grafinės dalies tinklelio ant pagrindo išspaudžia valytuvas, kai jis juda.Dėl klampaus pastos poveikio atspaudas fiksuojamas tam tikrame diapazone, o valytuvas spausdinimo metu visada linijiškai liečiasi su šilkografijos plokšte ir pagrindu, o kontaktinė linija juda valytuvui judant, kad baigtųsi. spaudos potėpis.

8. greitas sukepinimas

Šilkografija atspausdinta silicio plokštelė negali būti naudojama tiesiogiai.Jį reikia greitai sukepinti sukepinimo krosnyje, kad sudegintų organinės dervos rišiklis ir liktų beveik gryni sidabro elektrodai, kurie dėl stiklo poveikio yra glaudžiai prilipę prie silicio plokštelės.Kai sidabro elektrodo ir kristalinio silicio temperatūra pasiekia eutektinę temperatūrą, kristalinio silicio atomai tam tikra proporcija integruojami į išlydyto sidabro elektrodo medžiagą, taip formuojant viršutinio ir apatinio elektrodo ominį kontaktą ir pagerinant atvirą grandinę. elemento įtampa ir užpildymo koeficientas.Pagrindinis parametras yra užtikrinti, kad jis turėtų atsparumo charakteristikas, kad pagerintų ląstelės konversijos efektyvumą.

Sukepinimo krosnis skirstoma į tris etapus: pirminį sukepinimą, sukepinimą ir aušinimą.Išankstinio sukepinimo etapo tikslas – suskaidyti ir sudeginti polimerinį rišiklį srutoje, o temperatūra šiame etape kyla lėtai;sukepinimo stadijoje sukepintame kūne baigiamos įvairios fizinės ir cheminės reakcijos, suformuojant varžinę plėvelės struktūrą, todėl ji tikrai atspari., šiame etape temperatūra pasiekia piką;aušinimo ir vėsinimo stadijoje stiklas atšaldomas, sukietėja ir sukietėja, kad atspari plėvelės struktūra tvirtai priliptų prie pagrindo.

9. Išoriniai įrenginiai

Ląstelių gamybos procese taip pat reikalingi periferiniai įrenginiai, tokie kaip maitinimo, maitinimo, vandens tiekimas, drenažas, ŠVOK, vakuumas ir specialus garas.Priešgaisrinė ir aplinkos apsaugos įranga taip pat ypač svarbi siekiant užtikrinti saugumą ir tvarią plėtrą.Saulės elementų gamybos linijai, kurios metinė galia yra 50 MW, vien proceso ir maitinimo įrangos energijos suvartojimas yra apie 1800 KW.Proceso gryno vandens kiekis yra apie 15 tonų per valandą, o vandens kokybės reikalavimai atitinka Kinijos elektroninio vandens GB/T11446.1-1997 EW-1 techninį standartą.Proceso aušinimo vandens kiekis taip pat yra apie 15 tonų per valandą, dalelių dydis vandens kokybei turi būti ne didesnis kaip 10 mikronų, o tiekiamo vandens temperatūra turi būti 15-20 °C.Vakuuminis išmetimo tūris yra apie 300M3/H.Tuo pačiu metu taip pat reikia apie 20 kubinių metrų talpos azoto ir 10 kubinių metrų deguonies rezervuarų.Atsižvelgiant į specialių dujų, tokių kaip silanas, saugos faktorius, taip pat būtina įrengti specialią dujų patalpą, kad būtų visiškai užtikrinta gamybos sauga.Be to, silano degimo bokštai ir nuotekų valymo stotys taip pat yra būtini įrenginiai elementų gamybai.