Ogniwa słoneczne

Ogniwa słoneczne dzielą się na krzem krystaliczny i krzem amorficzny, spośród których ogniwa z krzemu krystalicznego można dalej podzielić na ogniwa monokrystaliczne i ogniwa polikrystaliczne;wydajność krzemu monokrystalicznego różni się od wydajności krzemu krystalicznego.

Klasyfikacja:

Powszechnie stosowane w Chinach ogniwa słoneczne z krystalicznego krzemu można podzielić na:

Pojedynczy kryształ 125*125

Pojedynczy kryształ 156*156

Polikrystaliczny 156*156

Pojedynczy kryształ 150*150

Pojedynczy kryształ 103*103

Polikrystaliczny 125*125

Proces produkcji:

Proces produkcji ogniw słonecznych dzieli się na kontrolę płytek krzemowych – teksturowanie i wytrawianie powierzchni – złącze dyfuzyjne – odfosforowanie szkła krzemowego – trawienie plazmowe i wytrawianie – powłoka przeciwodblaskowa – sitodruk – szybkie spiekanie itp. Szczegóły są następujące:

1. Kontrola płytki krzemowej

Płytki krzemowe są nośnikami ogniw słonecznych, a jakość płytek krzemowych bezpośrednio determinuje wydajność konwersji ogniw słonecznych.Dlatego konieczna jest kontrola przychodzących płytek krzemowych.Proces ten jest głównie stosowany do pomiaru online niektórych parametrów technicznych płytek krzemowych, parametry te obejmują głównie nierówności powierzchni płytki, żywotność nośnika mniejszościowego, rezystywność, typ P/N i mikropęknięcia itp. Ta grupa urządzeń dzieli się na automatyczny załadunek i rozładunek , transfer płytek krzemowych, część integrująca system i cztery moduły detekcyjne.Wśród nich fotowoltaiczny detektor płytek krzemowych wykrywa nierówności powierzchni płytki krzemowej, a jednocześnie wykrywa parametry wyglądu, takie jak rozmiar i przekątna płytki krzemowej;moduł wykrywania mikropęknięć służy do wykrywania wewnętrznych mikropęknięć płytki krzemowej;ponadto istnieją dwa moduły wykrywania, jeden z modułów testowych online służy głównie do testowania oporności masowej płytek krzemowych i rodzaju płytek krzemowych, a drugi moduł służy do wykrywania czasu życia nośników mniejszościowych płytek krzemowych.Przed wykryciem żywotności i rezystywności nośnika mniejszościowego konieczne jest wykrycie przekątnej i mikropęknięć płytki krzemowej oraz automatyczne usunięcie uszkodzonej płytki krzemowej.Sprzęt do kontroli płytek krzemowych może automatycznie ładować i rozładowywać płytki oraz umieszczać niewykwalifikowane produkty w ustalonej pozycji, poprawiając w ten sposób dokładność i wydajność kontroli.

2. Teksturowana powierzchnia

Przygotowanie tekstury krzemu monokrystalicznego polega na wykorzystaniu anizotropowego trawienia krzemu w celu uformowania milionów piramid czworościennych, czyli struktur piramidalnych, na powierzchni każdego centymetra kwadratowego krzemu.Ze względu na wielokrotne odbicie i załamanie padającego światła na powierzchnię, zwiększa się absorpcja światła, poprawia się prąd zwarciowy i wydajność konwersji akumulatora.Anizotropowy roztwór trawiący krzemu jest zwykle gorącym roztworem alkalicznym.Dostępne zasady to wodorotlenek sodu, wodorotlenek potasu, wodorotlenek litu i etylenodiamina.Większość zamszowego krzemu wytwarza się przy użyciu niedrogiego rozcieńczonego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu około 1%, a temperatura trawienia wynosi 70-85 °C.Aby uzyskać jednolity zamsz, do roztworu należy dodać także alkohole takie jak etanol i izopropanol jako czynniki kompleksujące przyspieszające korozję krzemu.Przed przygotowaniem zamszu wafelek krzemowy należy poddać wstępnemu wytrawieniu powierzchni i wytrawić około 20-25 µm zasadowym lub kwaśnym roztworem trawiącym.Po wytrawieniu zamszu przeprowadza się ogólne czyszczenie chemiczne.Przygotowanych powierzchniowo płytek krzemowych nie należy długo przechowywać w wodzie, aby zapobiec zanieczyszczeniu, lecz należy je jak najszybciej rozproszyć.

3. Węzeł dyfuzyjny

Ogniwa słoneczne wymagają wielkopowierzchniowego złącza PN, aby zrealizować konwersję energii świetlnej na energię elektryczną, a piec dyfuzyjny jest specjalnym sprzętem do wytwarzania złącza PN ogniw słonecznych.Rurowy piec dyfuzyjny składa się głównie z czterech części: górnej i dolnej części łodzi kwarcowej, komory gazów spalinowych, części korpusu pieca i części szafki gazowej.Dyfuzja zazwyczaj wykorzystuje ciekłe źródło tlenochlorku fosforu jako źródło dyfuzji.Umieścić płytkę krzemową typu P w pojemniku kwarcowym rurowego pieca dyfuzyjnego i za pomocą azotu wprowadzić tlenochlorek fosforu do pojemnika kwarcowego w wysokiej temperaturze 850-900 stopni Celsjusza.Tlenochlorek fosforu reaguje z płytką krzemową, otrzymując fosfor.atom.Po pewnym czasie atomy fosforu wnikają ze wszystkich stron w warstwę powierzchniową płytki krzemowej, przenikają i dyfundują do płytki krzemowej poprzez szczeliny między atomami krzemu, tworząc powierzchnię styku pomiędzy półprzewodnikiem typu N a półprzewodnikiem typu P- typ półprzewodnikowy, czyli złącze PN.Złącze PN wytworzone tą metodą charakteryzuje się dobrą jednorodnością, niejednorodność rezystancji arkusza jest mniejsza niż 10%, a czas życia nośnika mniejszościowego może być większy niż 10 ms.Wytwarzanie złącza PN jest najbardziej podstawowym i krytycznym procesem w produkcji ogniw słonecznych.Ponieważ jest to powstawanie złącza PN, elektrony i dziury po przepłynięciu nie wracają na swoje pierwotne miejsca, przez co powstaje prąd, który jest pobierany przez drut, który jest prądem stałym.

4. Defosforylacja szkła krzemianowego

Proces ten wykorzystywany jest w procesie produkcji ogniw słonecznych.W wyniku trawienia chemicznego płytkę krzemową zanurza się w roztworze kwasu fluorowodorowego, co powoduje reakcję chemiczną, w wyniku której powstaje rozpuszczalny związek kompleksowy, kwas heksafluorokrzemowy, usuwający układ dyfuzyjny.Po złączu na powierzchni płytki krzemowej tworzy się warstwa szkła fosforokrzemianowego.Podczas procesu dyfuzji POCL3 reaguje z O2, tworząc P2O5, który osadza się na powierzchni płytki krzemowej.P2O5 reaguje z Si tworząc atomy SiO2 i fosforu. W ten sposób na powierzchni płytki krzemowej zwanej szkłem fosforokrzemowym tworzy się warstwa SiO2 zawierająca pierwiastki fosforu.Sprzęt do usuwania szkła krzemianowo-fosforowego składa się zazwyczaj z korpusu głównego, zbiornika czyszczącego, układu serwonapędu, ramienia mechanicznego, elektrycznego układu sterowania i układu automatycznej dystrybucji kwasu.Głównymi źródłami energii są kwas fluorowodorowy, azot, sprężone powietrze, czysta woda, ciepło wylotowe z wiatru i ścieki.Kwas fluorowodorowy rozpuszcza krzemionkę, ponieważ kwas fluorowodorowy reaguje z krzemionką, wytwarzając lotny gazowy tetrafluorek krzemu.Jeśli kwas fluorowodorowy jest nadmierny, tetrafluorek krzemu powstały w reakcji będzie dalej reagował z kwasem fluorowodorowym, tworząc rozpuszczalny kompleks, kwas heksafluorokrzemowy.

5. Trawienie plazmowe

Ponieważ podczas procesu dyfuzji, nawet jeśli zostanie zastosowana dyfuzja typu back-to-back, fosfor będzie nieuchronnie rozproszony na wszystkich powierzchniach, łącznie z krawędziami płytki krzemowej.Fotogenerowane elektrony zebrane na przedniej stronie złącza PN będą płynąć wzdłuż obszaru krawędziowego, gdzie fosfor jest dyfundowany na tylną stronę złącza PN, powodując zwarcie.Dlatego domieszkowany krzem wokół ogniwa słonecznego musi zostać wytrawiony, aby usunąć złącze PN na krawędzi ogniwa.Proces ten zwykle odbywa się przy użyciu technik trawienia plazmowego.Trawienie plazmowe odbywa się pod niskim ciśnieniem, cząsteczki macierzyste reaktywnego gazu CF4 są wzbudzane przez energię o częstotliwości radiowej w celu wytworzenia jonizacji i utworzenia plazmy.Plazma składa się z naładowanych elektronów i jonów.Pod wpływem elektronów gaz w komorze reakcyjnej może pochłaniać energię i tworzyć dużą liczbę grup aktywnych, a także przekształcać się w jony.Aktywne grupy reaktywne docierają do powierzchni SiO2 na skutek dyfuzji lub pod wpływem pola elektrycznego, gdzie wchodzą w reakcję chemiczną z powierzchnią trawionego materiału i tworzą lotne produkty reakcji, które oddzielają się od powierzchni trawionego materiału. wytrawione i wypompowane z ubytku przez system próżniowy.

6. Powłoka antyrefleksyjna

Współczynnik odbicia polerowanej powierzchni krzemu wynosi 35%.Aby zredukować odbicia powierzchniowe i poprawić wydajność konwersji ogniwa, konieczne jest nałożenie warstwy antyodblaskowej z azotku krzemu.W produkcji przemysłowej często wykorzystuje się sprzęt PECVD do przygotowania folii przeciwodblaskowych.PECVD to chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą.Jego zasada techniczna polega na wykorzystaniu plazmy niskotemperaturowej jako źródła energii, próbkę umieszcza się na katodzie wyładowania jarzeniowego pod niskim ciśnieniem, wyładowanie jarzeniowe służy do ogrzania próbki do zadanej temperatury, a następnie odpowiednią ilość wprowadza się reaktywne gazy SiH4 i NH3.Po serii reakcji chemicznych i reakcji plazmowych na powierzchni próbki tworzy się film w stanie stałym, czyli film z azotku krzemu.Ogólnie grubość folii osadzonej tą metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym wynosi około 70 nm.Folie o tej grubości mają funkcjonalność optyczną.Stosując zasadę interferencji cienkowarstwowej, można znacznie zmniejszyć odbicia światła, znacznie zwiększyć prąd zwarciowy i moc wyjściową akumulatora, a także znacznie poprawić wydajność.

7. sitodruk

Po przejściu przez ogniwo słoneczne procesów teksturowania, dyfuzji i PECVD, powstaje złącze PN, które może generować prąd pod wpływem oświetlenia.Aby wyeksportować wygenerowany prąd, konieczne jest wykonanie elektrod dodatnich i ujemnych na powierzchni akumulatora.Istnieje wiele sposobów wytwarzania elektrod, a sitodruk jest najczęstszym procesem produkcyjnym stosowanym do wytwarzania elektrod do ogniw słonecznych.Sitodruk polega na wydrukowaniu zadanego wzoru na podłożu za pomocą tłoczenia.Sprzęt składa się z trzech części: nadruku pasty srebrno-aluminiowej na tylnej stronie akumulatora, nadruku pasty aluminiowej na tylnej stronie akumulatora oraz nadruku pasty srebrno-aluminiowej na przodzie akumulatora.Jego zasada działania jest następująca: użyj siatki wzoru sita do penetracji szlamu, wywieraj pewien nacisk na część szlamu ekranu za pomocą skrobaka i jednocześnie przesuwaj się w kierunku drugiego końca ekranu.Atrament jest wyciskany z siatki części graficznej na podłoże za pomocą poruszającej się rakli.Ze względu na lepkie działanie pasty, nadruk jest utrwalony w pewnym zakresie, a rakla podczas drukowania zawsze ma liniowy kontakt z płytą sitodrukową i podłożem, a linia styku przesuwa się wraz z ruchem rakla, aby zakończyć skok drukarski.

8. szybkie spiekanie

Płytka silikonowa z nadrukiem sitodrukowym nie może być używana bezpośrednio.Należy go szybko spiekać w piecu do spiekania, aby wypalić spoiwo żywicy organicznej, pozostawiając prawie czyste srebrne elektrody, które dzięki działaniu szkła ściśle przylegają do płytki krzemowej.Kiedy temperatura elektrody srebrnej i krystalicznego krzemu osiągnie temperaturę eutektyczną, atomy krzemu krystalicznego są integrowane w materiale stopionego srebra elektrody w określonej proporcji, tworząc w ten sposób omowy kontakt górnej i dolnej elektrody oraz poprawiając obwód otwarty napięcie i współczynnik wypełnienia ogniwa.Kluczowym parametrem jest zapewnienie charakterystyki rezystancji w celu poprawy wydajności konwersji ogniwa.

Piec do spiekania dzieli się na trzy etapy: spiekanie wstępne, spiekanie i chłodzenie.Celem etapu wstępnego spiekania jest rozkład i spalenie spoiwa polimerowego zawartego w zawiesinie, przy czym na tym etapie temperatura powoli rośnie;na etapie spiekania w spiekanym korpusie zachodzą różne reakcje fizyczne i chemiczne, tworząc oporową strukturę filmu, dzięki czemu jest on naprawdę rezystancyjny., na tym etapie temperatura osiąga szczyt;na etapie schładzania i schładzania szkło jest schładzane, utwardzane i zestalane, dzięki czemu struktura folii rezystancyjnej trwale przylega do podłoża.

9. Urządzenia peryferyjne

W procesie produkcji ogniw wymagane są również urządzenia peryferyjne, takie jak zasilanie, zasilanie, zaopatrzenie w wodę, drenaż, HVAC, próżnia i specjalna para.Dla zapewnienia bezpieczeństwa i zrównoważonego rozwoju szczególnie istotne są także urządzenia ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska.W przypadku linii do produkcji ogniw słonecznych o rocznej mocy wyjściowej 50 MW zużycie energii przez sam proces i urządzenia zasilające wynosi około 1800 kW.Ilość czystej wody technologicznej wynosi około 15 ton na godzinę, a wymagania dotyczące jakości wody spełniają normę techniczną EW-1 chińskiej wody klasy elektronicznej GB/T11446.1-1997.Ilość technologicznej wody chłodzącej wynosi również około 15 ton na godzinę, wielkość cząstek w jakości wody nie powinna być większa niż 10 mikronów, a temperatura dostarczanej wody powinna wynosić 15-20 ° C.Objętość spalin próżniowych wynosi około 300 M3/H.Jednocześnie potrzeba około 20 metrów sześciennych zbiorników do przechowywania azotu i 10 metrów sześciennych zbiorników do przechowywania tlenu.Biorąc pod uwagę czynniki bezpieczeństwa gazów specjalnych takich jak silan, konieczne jest również wybudowanie specjalnej hali gazowej, aby całkowicie zapewnić bezpieczeństwo produkcji.Ponadto wieże spalania silanu i oczyszczalnie ścieków są również niezbędnymi obiektami do produkcji ogniw.