Pin mặt trời

Pin mặt trời được chia thành silicon tinh thể và silicon vô định hình, trong đó tế bào silicon tinh thể có thể được chia tiếp thành tế bào đơn tinh thể và tế bào đa tinh thể;hiệu quả của silicon đơn tinh thể khác với silicon tinh thể.

Phân loại:

Các tế bào silicon tinh thể năng lượng mặt trời thường được sử dụng ở Trung Quốc có thể được chia thành:

Đơn tinh thể 125*125

Đơn tinh thể 156*156

Đa tinh thể 156*156

Đơn tinh thể 150*150

Đơn tinh thể 103*103

Đa tinh thể 125*125

Quy trình sản xuất:

Quy trình sản xuất pin mặt trời được chia thành kiểm tra tấm wafer silicon - kết cấu bề mặt và tẩy - mối nối khuếch tán - thủy tinh silicon khử phospho - khắc và tẩy plasma - lớp phủ chống phản chiếu - in lụa - thiêu kết nhanh, v.v. Chi tiết như sau:

1. Kiểm tra tấm silicon

Tấm silicon là vật mang pin mặt trời và chất lượng của tấm silicon quyết định trực tiếp đến hiệu suất chuyển đổi của pin mặt trời.Vì vậy, cần phải kiểm tra các tấm silicon đến.Quá trình này chủ yếu được sử dụng để đo trực tuyến một số thông số kỹ thuật của tấm silicon, các thông số này chủ yếu bao gồm độ không đồng đều của bề mặt tấm wafer, tuổi thọ hạt tải điện thiểu số, điện trở suất, loại P/N và vết nứt vi mô, v.v. Nhóm thiết bị này được chia thành tải và dỡ tải tự động , truyền wafer silicon, phần tích hợp hệ thống và bốn mô-đun phát hiện.Trong số đó, máy dò tấm wafer silicon quang điện phát hiện sự không đồng đều của bề mặt tấm wafer silicon, đồng thời phát hiện các thông số bề ngoài như kích thước và đường chéo của tấm wafer silicon;mô-đun phát hiện vết nứt vi mô được sử dụng để phát hiện các vết nứt vi mô bên trong của tấm bán dẫn silicon;Ngoài ra, còn có hai mô-đun Phát hiện, một trong những mô-đun thử nghiệm trực tuyến chủ yếu được sử dụng để kiểm tra điện trở suất lớn của tấm silicon và loại tấm silicon, và mô-đun còn lại được sử dụng để phát hiện tuổi thọ sóng mang thiểu số của tấm silicon.Trước khi phát hiện tuổi thọ và điện trở suất của chất mang thiểu số, cần phát hiện các vết nứt chéo và vi mô của tấm wafer silicon và tự động loại bỏ tấm wafer silicon bị hỏng.Thiết bị kiểm tra tấm bán dẫn silicon có thể tự động tải và dỡ các tấm bán dẫn, đồng thời có thể đặt các sản phẩm không đủ tiêu chuẩn vào một vị trí cố định, từ đó cải thiện độ chính xác và hiệu quả của việc kiểm tra.

2. Kết cấu bề mặt

Việc chuẩn bị kết cấu silicon đơn tinh thể là sử dụng phương pháp khắc dị hướng của silicon để tạo thành hàng triệu kim tự tháp tứ diện, nghĩa là cấu trúc kim tự tháp, trên bề mặt của mỗi centimet vuông silicon.Do sự phản xạ và khúc xạ nhiều lần của ánh sáng tới trên bề mặt, khả năng hấp thụ ánh sáng được tăng lên, dòng điện ngắn mạch và hiệu suất chuyển đổi của pin được cải thiện.Dung dịch ăn mòn dị hướng của silicon thường là dung dịch kiềm nóng.Các chất kiềm có sẵn là natri hydroxit, kali hydroxit, lithium hydroxit và ethylenediamine.Hầu hết silicon da lộn được điều chế bằng cách sử dụng dung dịch natri hydroxit loãng rẻ tiền với nồng độ khoảng 1% và nhiệt độ ăn mòn là 70-85 ° C.Để có được da lộn đồng nhất, các loại rượu như ethanol và isopropanol cũng nên được thêm vào dung dịch dưới dạng chất tạo phức để đẩy nhanh quá trình ăn mòn silicon.Trước khi chuẩn bị da lộn, tấm wafer silicon phải được khắc sơ bộ trên bề mặt và khoảng 20-25 μm được khắc bằng dung dịch khắc axit hoặc kiềm.Sau khi da lộn được khắc, quá trình làm sạch bằng hóa chất nói chung được thực hiện.Không nên bảo quản các tấm silicon đã chuẩn bị bề mặt trong thời gian dài trong nước để tránh ô nhiễm và nên khuếch tán càng sớm càng tốt.

3. Nút khuếch tán

Pin mặt trời cần một điểm nối PN diện tích lớn để thực hiện chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện và lò khuếch tán là một thiết bị đặc biệt để sản xuất điểm nối PN của pin mặt trời.Lò khuếch tán hình ống chủ yếu bao gồm bốn phần: phần trên và phần dưới của thuyền thạch anh, buồng khí thải, phần thân lò và phần tủ gas.Khuếch tán thường sử dụng nguồn chất lỏng phốt pho oxychloride làm nguồn khuếch tán.Đặt tấm wafer silicon loại P vào thùng thạch anh của lò khuếch tán dạng ống, dùng nitơ đưa photpho oxychloride vào thùng thạch anh ở nhiệt độ cao 850-900 độ C.Phốt pho oxychloride phản ứng với tấm silicon để thu được phốt pho.nguyên tử.Sau một khoảng thời gian nhất định, các nguyên tử phốt pho từ khắp nơi đi vào lớp bề mặt của tấm bán dẫn silicon, thâm nhập và khuếch tán vào tấm bán dẫn silicon thông qua các khoảng trống giữa các nguyên tử silicon, tạo thành giao diện giữa chất bán dẫn loại N và P- loại bán dẫn, tức là tiếp giáp PN.Điểm nối PN được tạo ra bằng phương pháp này có độ đồng đều tốt, độ không đồng đều của điện trở tấm nhỏ hơn 10% và tuổi thọ sóng mang thiểu số có thể lớn hơn 10ms.Chế tạo mối nối PN là quá trình cơ bản và quan trọng nhất trong sản xuất pin mặt trời.Vì là sự hình thành tiếp giáp PN nên các electron và lỗ trống sau khi chảy không quay trở lại vị trí ban đầu nên hình thành dòng điện và dòng điện bị rút ra bởi một sợi dây, đó là dòng điện một chiều.

4. Thủy tinh silicat khử phospho

Quá trình này được sử dụng trong quá trình sản xuất pin mặt trời.Bằng phương pháp ăn mòn hóa học, tấm wafer silicon được ngâm trong dung dịch axit hydrofluoric để tạo ra phản ứng hóa học tạo ra hợp chất phức hợp hòa tan axit hexafluorosilicic để loại bỏ hệ thống khuếch tán.Một lớp thủy tinh phosphosilicate hình thành trên bề mặt tấm wafer silicon sau mối nối.Trong quá trình khuếch tán, POCL3 phản ứng với O2 tạo thành P2O5 lắng đọng trên bề mặt tấm wafer silicon.P2O5 phản ứng với Si để tạo ra SiO2 và các nguyên tử phốt pho. Bằng cách này, một lớp SiO2 chứa các nguyên tố phốt pho được hình thành trên bề mặt của tấm wafer silicon, được gọi là thủy tinh phosphosilicate.Thiết bị loại bỏ thủy tinh phốt pho silicat thường bao gồm thân chính, bể làm sạch, hệ thống truyền động servo, cánh tay cơ khí, hệ thống điều khiển điện và hệ thống phân phối axit tự động.Các nguồn năng lượng chính là axit hydrofluoric, nitơ, khí nén, nước tinh khiết, gió thải nhiệt và nước thải.Axit hydrofluoric hòa tan silica vì axit hydrofluoric phản ứng với silica để tạo ra khí tetraflorua silicon dễ bay hơi.Nếu axit hydrofluoric quá mức, tetraflorua silicon được tạo ra bởi phản ứng sẽ tiếp tục phản ứng với axit hydrofluoric để tạo thành phức hợp hòa tan, axit hexafluorosilicic.

5. Khắc plasma

Vì trong quá trình khuếch tán, ngay cả khi áp dụng khuếch tán ngược chiều, phốt pho chắc chắn sẽ bị khuếch tán trên tất cả các bề mặt bao gồm cả các cạnh của tấm wafer silicon.Các electron quang sinh được thu thập ở mặt trước của điểm nối PN sẽ chạy dọc theo khu vực rìa nơi phốt pho được khuếch tán sang mặt sau của điểm nối PN, gây ra đoản mạch.Do đó, silicon pha tạp xung quanh pin mặt trời phải được khắc để loại bỏ mối nối PN ở rìa tế bào.Quá trình này thường được thực hiện bằng cách sử dụng kỹ thuật khắc plasma.Quá trình khắc plasma ở trạng thái áp suất thấp, các phân tử gốc của khí phản ứng CF4 bị kích thích bởi năng lượng tần số vô tuyến để tạo ra sự ion hóa và hình thành plasma.Plasma bao gồm các electron và ion tích điện.Dưới tác động của các electron, khí trong buồng phản ứng có thể hấp thụ năng lượng và tạo thành một số lượng lớn các nhóm hoạt động ngoài ra còn bị chuyển hóa thành các ion.Các nhóm phản ứng hoạt động tiếp cận bề mặt SiO2 do khuếch tán hoặc dưới tác dụng của điện trường, tại đó chúng phản ứng hóa học với bề mặt vật liệu cần ăn mòn và tạo thành các sản phẩm phản ứng dễ bay hơi tách ra khỏi bề mặt vật liệu cần ăn mòn. khắc và được bơm ra khỏi khoang bằng hệ thống chân không.

6. Lớp phủ chống phản chiếu

Độ phản xạ của bề mặt silicon được đánh bóng là 35%.Để giảm sự phản xạ bề mặt và cải thiện hiệu suất chuyển đổi của tế bào, cần phải phủ một lớp màng chống phản xạ silicon nitride.Trong sản xuất công nghiệp, thiết bị PECVD thường được sử dụng để chế tạo màng chống phản chiếu.PECVD là sự lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma.Nguyên lý kỹ thuật của nó là sử dụng plasma nhiệt độ thấp làm nguồn năng lượng, mẫu được đặt ở cực âm của chất phóng điện phát sáng dưới áp suất thấp, chất phóng điện phát sáng được sử dụng để làm nóng mẫu đến nhiệt độ xác định trước, sau đó một lượng thích hợp khí phản ứng SiH4 và NH3 được đưa vào.Sau một loạt các phản ứng hóa học và phản ứng plasma, một màng trạng thái rắn, tức là màng silicon nitride, được hình thành trên bề mặt mẫu.Nhìn chung, độ dày của màng lắng đọng bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma này là khoảng 70 nm.Phim có độ dày này có chức năng quang học.Sử dụng nguyên lý giao thoa màng mỏng, độ phản xạ ánh sáng có thể giảm đáng kể, dòng điện ngắn mạch và công suất của pin tăng lên rất nhiều, hiệu suất cũng được cải thiện rất nhiều.

7. in ấn màn hình

Sau khi pin mặt trời trải qua các quá trình tạo kết cấu, khuếch tán và PECVD, một điểm nối PN đã được hình thành, có thể tạo ra dòng điện khi được chiếu sáng.Để xuất dòng điện được tạo ra, cần phải chế tạo các điện cực dương và âm trên bề mặt pin.Có nhiều cách để chế tạo điện cực và in lụa là quy trình sản xuất phổ biến nhất để chế tạo điện cực pin mặt trời.In lụa là in một mẫu được xác định trước trên đế bằng phương pháp dập nổi.Thiết bị bao gồm ba phần: in dán nhôm bạc ở mặt sau của pin, in dán nhôm ở mặt sau của pin và in dán bạc ở mặt trước của pin.Nguyên lý làm việc của nó là: sử dụng lưới của mẫu màn hình để xuyên qua bùn, dùng dụng cụ cạo tạo một áp lực nhất định lên phần bùn của màn hình và đồng thời di chuyển về phía đầu kia của màn hình.Mực được ép từ lưới của phần đồ họa lên bề mặt bằng chổi cao su khi nó di chuyển.Do tác dụng nhớt của miếng dán, dấu ấn được cố định trong một phạm vi nhất định và chổi cao su luôn tiếp xúc tuyến tính với tấm in lụa và chất nền trong quá trình in, và đường tiếp xúc di chuyển theo chuyển động của chổi cao su để hoàn thành nét in.

8. thiêu kết nhanh

Tấm wafer silicon in màn hình không thể được sử dụng trực tiếp.Nó cần được thiêu kết nhanh chóng trong lò thiêu kết để đốt cháy chất kết dính nhựa hữu cơ, để lại các điện cực gần như bạc nguyên chất bám chặt vào tấm wafer silicon do tác động của thủy tinh.Khi nhiệt độ của điện cực bạc và silicon tinh thể đạt đến nhiệt độ eutectic, các nguyên tử silicon tinh thể được tích hợp vào vật liệu điện cực bạc nóng chảy theo một tỷ lệ nhất định, từ đó hình thành tiếp xúc ohmic của điện cực trên và dưới, đồng thời cải thiện mạch hở điện áp và hệ số lấp đầy của tế bào.Thông số quan trọng là làm cho nó có đặc tính điện trở để cải thiện hiệu suất chuyển đổi của tế bào.

Lò thiêu kết được chia thành ba giai đoạn: tiền thiêu kết, thiêu kết và làm mát.Mục đích của giai đoạn tiền thiêu kết là phân hủy và đốt cháy chất kết dính polyme trong bùn, nhiệt độ tăng chậm ở giai đoạn này;trong giai đoạn thiêu kết, các phản ứng vật lý và hóa học khác nhau được hoàn thành trong cơ thể thiêu kết để tạo thành cấu trúc màng điện trở, làm cho nó thực sự có điện trở., nhiệt độ đạt đỉnh ở giai đoạn này;ở giai đoạn làm nguội và làm mát, kính được làm nguội, đông cứng và hóa rắn để cấu trúc màng điện trở được bám dính cố định vào đế.

9. Thiết bị ngoại vi

Trong quá trình sản xuất tế bào, các cơ sở ngoại vi như cấp điện, điện, cấp nước, thoát nước, HVAC, chân không và hơi nước đặc biệt cũng được yêu cầu.Thiết bị phòng cháy chữa cháy và bảo vệ môi trường cũng đặc biệt quan trọng để đảm bảo an toàn và phát triển bền vững.Đối với một dây chuyền sản xuất pin mặt trời có công suất hàng năm là 50MW, mức tiêu thụ điện năng của riêng quy trình và thiết bị điện là khoảng 1800KW.Lượng nước tinh khiết xử lý khoảng 15 tấn mỗi giờ và yêu cầu về chất lượng nước đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật EW-1 của nước cấp điện tử GB/T11446.1-1997 của Trung Quốc.Lượng nước làm mát quy trình cũng khoảng 15 tấn mỗi giờ, kích thước hạt trong chất lượng nước không được lớn hơn 10 micron và nhiệt độ cấp nước phải là 15-20 ° C.Thể tích khí thải chân không khoảng 300M3/H.Đồng thời, cũng cần khoảng 20 mét khối bể chứa nitơ và 10 mét khối bể chứa oxy.Có tính đến yếu tố an toàn của các loại khí đặc biệt như silane, việc bố trí phòng khí đặc biệt để đảm bảo an toàn sản xuất tuyệt đối cũng cần thiết.Ngoài ra, tháp đốt silan và trạm xử lý nước thải cũng là những cơ sở cần thiết cho sản xuất tế bào.