Существует восемь этапов производства солнечных элементов из кремниевых пластин до окончательного испытания готового солнечного элемента.
Шаг 1: проверка вафли
Кремниевая пластина является носителем солнечного элемента. Качество кремниевой пластины напрямую определяет эффективность преобразования солнечного элемента, поэтому необходимо проверить поступающую кремниевую пластину. Этот процесс в основном используется для оперативного измерения некоторых технических параметров кремниевых пластин, таких как шероховатость поверхности, меньший срок службы, удельное сопротивление, тип P / N и микротрещина и т. Д. Оборудование состоит из автоматической загрузки и выгрузки, передачи пластины, системной интеграции и четыре модуля обнаружения.
Среди них детектор фотоэлектрических кремниевых пластин обнаруживает шероховатость поверхности кремниевой пластины и в то же время обнаруживает параметры внешнего вида, такие как размер и диагональная линия кремниевой пластины. Модуль обнаружения микротрещин используется для обнаружения внутренних микротрещин кремниевой пластины. Кроме того, существует два модуля обнаружения, один из которых является модулем онлайн-тестирования, в основном для проверки удельного сопротивления и типа пластины, а другой модуль используется для проверки минимального срока службы кремниевой пластины. Перед обнаружением меньшего срока службы и удельного сопротивления должны быть обнаружены диагональ и микротрещина кремниевой пластины, а поврежденная кремниевая пластина должна быть автоматически удалена. Оборудование для тестирования пластин может автоматически загружать и выгружать пластину и может помещать неквалифицированные продукты в фиксированное положение, чтобы повысить точность и эффективность тестирования.
Шаг 2: Текстурирование и очистка
Подготовка поверхности монокристаллической кремниевой замши заключается в использовании анизотропной коррозии кремния для образования миллионов четырехсторонних пирамидальных структур на поверхности кремния каждого квадратного сантиметра. Вследствие многократного отражения и преломления падающего света на поверхности поглощение света увеличивается, а ток короткого замыкания и эффективность преобразования батареи улучшаются.
Кремниевые растворы с анизотропной коррозией обычно представляют собой горячие щелочные растворы. Доступными основаниями являются гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид лития и этилендиамин. Большинство из них используют дешевый разбавленный раствор гидроксида натрия с концентрацией около 1% для приготовления замшевого кремния, а температура коррозии составляет 70-85 ℃. Чтобы получить однородную замшу, в качестве комплексообразующих агентов следует добавить спирты, такие как этанол и изопропанол, для ускорения коррозии кремния. Перед приготовлением замши кремниевая пластина должна подвергаться первоначальной поверхностной коррозии, и для ее удаления необходимо использовать около 20-25 микрон щелочной или кислой коррозионной жидкости. После коррозии замши проводится общая химическая очистка. Подготовленные на поверхности кремниевые пластины не следует долго хранить в воде, чтобы предотвратить загрязнение.
Шаг 3: диффузия
Большая площадь PN-перехода необходима для осуществления преобразования энергии света в электрическую энергию. Диффузионная печь - это специальное оборудование для изготовления PN-соединения солнечных элементов. Трубчатая диффузионная печь в основном состоит из четырех частей: верхней части кварцевой лодки, камеры отработавших газов, части корпуса печи и части газового шкафа. Обычно жидкий источник оксихлорида фосфора используется в качестве источника диффузии. Кремниевые пластины типа P помещаются в кварцевый контейнер трубчатой диффузионной печи. Оксихлорид фосфора помещают в кварцевую емкость с азотом при высокой температуре 850-900 градусов по Цельсию. Оксихлорид фосфора реагирует с кремниевыми пластинами с получением атомов фосфора. Через определенный промежуток времени атомы фосфора входят в поверхностный слой кремниевых пластин со всех сторон и проникают в кремниевые пластины через щель между атомами кремния, образуя соединение полупроводника n-типа и полупроводника p-типа, а именно PN узел. PN-переход, полученный этим способом, имеет хорошую однородность, неравномерность сопротивления блока составляет менее 10%, а срок службы меньшинства превышает 10 мс. Создание PN-соединения является самым основным и ключевым процессом в производстве солнечных элементов. Потому что это формирование PN перехода, так что электроны и дырки в потоке не вернутся к оригиналу, поэтому образование тока с использованием провода для вывода тока является постоянным током. Этот процесс используется в производстве и производстве солнечных батарей.
Шаг 4: Изоляция края и очистка
Посредством химической коррозии кремниевые пластины погружают в раствор фтористоводородной кислоты, чтобы вызвать химическую реакцию с образованием растворимого комплекса гексафторосиликатной кислоты, чтобы удалить слой фосфористого кремниевого стекла, образованного на поверхности кремниевых пластин после диффузии. В процессе диффузии POCL3 реагирует с O2 с образованием осаждения P2O5 на поверхности кремниевой пластины. P2O5 реагирует с Si с образованием атомов SiO2 и фосфора. Таким образом, на поверхности кремниевой пластины образуется слой SiO2-содержащих фосфорных элементов, который называется фосфосиликоновым стеклом.
Оборудование для фосфорно-кремниевого стекла обычно состоит из корпуса, очистительного бака, системы сервопривода, механического рычага, электрической системы управления и автоматической системы распределения кислоты и т. Д. Основными источниками энергии являются плавиковая кислота, азот, сжатый воздух, чистая вода, теплоотвод и сточные воды. Плавиковая кислота может растворять кремнезем, потому что плавиковая кислота реагирует с кремнеземом с образованием летучего газообразного тетрафторида кремния. Если фтористоводородная кислота является избыточной, тетрафторид кремния, образующийся в результате реакции, будет дополнительно реагировать с фтористоводородной кислотой с образованием растворимого комплекса гексафторосиликатной кислоты.
Из-за процесса диффузии, даже если используется диффузия спина к спине, все поверхности, включая края кремниевой пластины, неизбежно будут диффундировать с фосфором. Фотогенерированные электроны, собранные с передней части PN-перехода, будут течь к задней части PN-перехода вдоль края области фосфора, вызывая короткое замыкание. Следовательно, легированный кремний вокруг солнечного элемента должен быть вытравлен для удаления PN-перехода на краю элемента.
Плазменное травление обычно используется для завершения этого процесса. Плазменное травление - это процесс, при котором исходная молекула реакционноспособного газа CF4 ионизируется и образует плазму при возбуждении высокочастотной мощности при низком давлении. Плазма состоит из заряженных электронов и ионов, газ в реакционной камере под воздействием электронов, помимо преобразования в ионы, но также может поглощать энергию и образовывать большое количество активных групп. Реактивные группы достигают поверхности SiO2 вследствие диффузии или под действием электрического поля, где они вступают в химические реакции с поверхностью травленого материала и образуют летучие продукты реакции, которые выходят с поверхности травленого материала и извлекаются из полость с помощью вакуумной системы.
Шаг 5: Осаждение ARC (антибликовое покрытие)
Отражательная способность полированной кремниевой поверхности покрытой антиотражающей пленки составляет 35%. Чтобы уменьшить поверхностное отражение и повысить эффективность преобразования батареи, необходимо нанести слой антиотражающей пленки из нитрида кремния. В настоящее время оборудование PECVD часто используется для приготовления антиотражающей пленки в промышленном производстве. PECVD - химическое осаждение из паровой фазы. Именно по техническому принципу низкотемпературная плазма используется в качестве источника энергии, образец на катодном тлеющем разряде под низким давлением, использующий тлеющий разряд для нагрева образцов до заданной температуры, а затем переходящий в реакционный газ SiH4 и NH3, Газ в результате серии химических реакций и плазмы, образующих твердую пленку, на поверхности образца представляет собой тонкие пленки нитрида кремния. Как правило, тонкие пленки, нанесенные этим методом химического осаждения из паровой фазы, имеют толщину около 70 нм. Пленка этой толщины является оптически функциональной. Используя принцип интерференции тонких пленок, можно значительно уменьшить отражение света, можно значительно увеличить ток короткого замыкания и выходную мощность батареи, а также повысить эффективность.
Шаг 6: Печать контактов
Солнечные элементы для трафаретной печати были превращены в PN-соединение после изготовления ворса, диффузии и PECVD и других процессов, которые могут генерировать электрический ток под действием света. Чтобы экспортировать генерируемый ток, на поверхности батареи должны быть сделаны положительные и отрицательные электроды. Существует много способов изготовления электродов, и трафаретная печать является наиболее распространенным процессом изготовления электродов на солнечных элементах. Трафаретная печать использует метод тиснения для печати заданной графики на подложке.
Оборудование состоит из трех частей: печать серебряной пастой на задней части батареи, печать алюминиевой пастой на задней части батареи и печать серебряной пастой на передней части батареи. Принцип его работы: используйте сетку по размеру с помощью скребка по размеру проволочной сетки, чтобы приложить определенное давление, двигаясь к другому концу проволочной сетки. При перемещении чернила сжимаются от сетки графического сечения до подложки. Из-за вязкости пасты отпечаток фиксируется в определенном диапазоне. При печати скребок всегда находится в линейном контакте с пластиной трафаретной печати и подложкой, и линия соприкосновения перемещается со скребком для завершения процесса печати.
Шаг 7: Спекание
Быстрое спекание после трафаретной печати кремниевых пластин, не могут быть использованы напрямую, необходимо спекание в печи для спекания, сжигание клея органических смол, оставшихся почти чистыми, из-за воздействия стекла и близко к серебряному электроду на кремниевых пластинах , Когда серебряный электрод и кристаллический кремний при температуре эвтектической температуры, атомы кристаллического кремния с определенной долей в расплавленных серебряных электродных материалах, образующий и омический контактный электрод, улучшают напряжение разомкнутой цепи ячейки и коэффициент заполнения двух ключевых параметров, делают его характеристики сопротивления, в целях повышения эффективности преобразования солнечного элемента.
Печь для спекания делится на три этапа: предварительное спекание, спекание и охлаждение. Целью стадии предварительного спекания является разложение и сжигание полимерного связующего в суспензии. На стадии спекания в спекающем теле завершаются различные физические и химические реакции, чтобы сформировать резистивную пленочную структуру и придать ей действительно резистивные характеристики. На этом этапе температура достигает максимума. На стадии охлаждения и охлаждения стекло охлаждается, затвердевает и затвердевает, так что резистивная пленочная структура неподвижно прилипает к подложке.
Шаг 8: Тестирование и сортировка клеток
Готовые к сборке солнечные элементы теперь тестируются в условиях имитации солнечного света, а затем классифицируются и сортируются в соответствии с их эффективностью. Это выполняется с помощью устройства для проверки солнечных элементов, которое автоматически проверяет и сортирует элементы. Тогда работникам фабрики нужно только извлечь ячейки из соответствующего хранилища эффективности, в которое машина сортировала ячейки.
Солнечный элемент в основном становится новым сырьем, которое затем используется в сборке солнечных фотоэлектрических модулей. В зависимости от плавности производственного процесса и качества основного материала кремниевой пластины, конечный результат в виде солнечного элемента затем дополнительно классифицируется на различные классы качества солнечного элемента.
Периферийное оборудование и условия
Необходимы периферийные устройства в процессе производства аккумуляторов, блоков питания, водоснабжения, канализации, отопления, вентиляции и кондиционирования, специального пароснабжения и других периферийных устройств. Противопожарная защита и оборудование для защиты окружающей среды также важны для обеспечения безопасности и устойчивого развития.
Линия по производству солнечных элементов мощностью 50 МВт в год, потребляемая мощность технологического и энергетического оборудования составляет около 1800 кВт. Количество чистой технологической воды составляет около 15 тонн в час, и качество воды требуется для соответствия техническому стандарту ew-1 китайской воды класса e GB / t11446.1-1997. Потребление охлаждающей воды в процессе составляет около 15 тонн в час, размер частиц в воде не должен превышать 10 микрон, а температура подачи воды должна составлять 15-20 ℃. Вакуумный разряд составляет около 300 м3 / ч. Также требуется около 20 кубометров азота и 10 кубометров кислорода. Учитывая факторы безопасности специальных газов, таких как силан, необходимо установить специальный газовый интервал, чтобы обеспечить абсолютную безопасность производства. Кроме того, башня для сжигания силана и станция очистки сточных вод также являются необходимыми объектами для производства ячеек.
