Υπάρχουν οκτώ βήματα για την παραγωγή ηλιακών κυψελών από πλακίδια πυριτίου μέχρι την τελική δοκιμή του έτοιμου ηλιακού στοιχείου.
Βήμα 1: Έλεγχος Wafer
Ο δίσκος πυριτίου είναι ο φορέας των ηλιακών κυττάρων. Η ποιότητα του δισκίου πυριτίου καθορίζει άμεσα την απόδοση μετατροπής του ηλιακού στοιχείου, επομένως είναι απαραίτητο να δοκιμάσετε το εισερχόμενο δίσκο πυριτίου. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται κυρίως για την επιγραμμική μέτρηση ορισμένων τεχνικών παραμέτρων πλάκας πυριτίου, όπως τραχύτητα επιφανείας, διάρκεια ζωής μειοψηφίας, αντίσταση, τύπος P / N και μικροκονία κλπ. Ο εξοπλισμός αποτελείται από αυτόματη φόρτωση και εκφόρτωση, τέσσερις ενότητες ανίχνευσης.
Μεταξύ αυτών, ο φωτοβολταϊκός ανιχνευτής ιριδώματος πυριτίου ανιχνεύει την τραχύτητα της επιφανείας του δισκίου πυριτίου και ταυτόχρονα ανιχνεύει τις παραμέτρους εμφάνισης όπως το μέγεθος και τη διαγώνια γραμμή του δισκίου πυριτίου. Η μονάδα ανίχνευσης μικροκρυστάλλων χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των εσωτερικών μικροσυστοιχιών του δίσκου πυριτίου. Επιπλέον, υπάρχουν δύο ενότητες ανίχνευσης, μία από τις οποίες είναι η ηλεκτρονική δοκιμαστική ενότητα, η οποία ελέγχει κυρίως την ειδική αντίσταση των πλακιδίων και τον τύπο των πλακιδίων, ενώ η άλλη μονάδα χρησιμοποιείται για να ελέγξει τη ζωή μειοψηφίας του δισκίου πυριτίου. Πριν από την ανίχνευση της διάρκειας ζωής και της αντίστασης των μειονοτήτων, πρέπει να ανιχνευθεί η διαγώνια και η μικροκονή του δισκίου πυριτίου και να αφαιρεθεί αυτόματα ο φελλός πυριτίου που έχει υποστεί βλάβη. Ο εξοπλισμός δοκιμής πιάτων μπορεί να φορτώνει και να εκφορτώνει αυτόματα το δίσκο και μπορεί να τοποθετεί τα μη εξειδικευμένα προϊόντα σε σταθερή θέση, έτσι ώστε να βελτιώνεται η ακρίβεια και η αποτελεσματικότητα των δοκιμών.
Βήμα 2: Υφή και Καθαρισμός
Η προετοιμασία της επιφάνειας του μονοκρυσταλλικού σουτιέν πυριτίου είναι να χρησιμοποιηθεί η ανισότροπη διάβρωση του πυριτίου για να σχηματιστούν εκατομμύρια τετραπλευρών πυραμιδικών δομών στην επιφάνεια του πυριτίου κάθε τετραγωνικό εκατοστό. Λόγω της πολλαπλής αντανάκλασης και διάθλασης προσπίπτοντος φωτός στην επιφάνεια, η απορρόφηση του φωτός αυξάνεται και βελτιώνεται η ισχύς βραχυκυκλώματος και η απόδοση μετατροπής της μπαταρίας.
Τα διαλύματα ανισότροπης διάβρωσης πυριτίου είναι συνήθως θερμά αλκαλικά διαλύματα. Διαθέσιμες βάσεις είναι το υδροξείδιο του νατρίου, το υδροξείδιο του καλίου, το υδροξείδιο του λιθίου και η αιθυλενοδιαμίνη. Οι περισσότεροι από αυτούς χρησιμοποιούν φτηνό αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου με συγκέντρωση περίπου 1% για την παρασκευή σουηδικού πυριτίου, και η θερμοκρασία διάβρωσης είναι 70-85 ℃. Για να ληφθεί ομοιόμορφο σουέτ, θα πρέπει να προστεθούν αλκοόλες όπως η αιθανόλη και η ισοπροπανόλη ως παράγοντες σύμπλεξης για την επιτάχυνση της διάβρωσης του πυριτίου. Πριν από την προετοιμασία της σουέλας, το δισκίο πυριτίου πρέπει να υποστεί αρχική διάβρωση επιφανείας και για την απομάκρυνσή του πρέπει να χρησιμοποιούνται περίπου 20-25 μικρά αλκαλικού ή όξινου υγρού διάβρωσης. Μετά την διάβρωση της σουέλας, πρέπει να γίνει γενικός χημικός καθαρισμός. Τα γκοφρέτες πυριτίου που παρασκευάζονται στην επιφάνεια δεν πρέπει να αποθηκεύονται σε νερό για μεγάλο χρονικό διάστημα για να αποφευχθεί μόλυνση.
Βήμα 3: Διάχυση
Μια μεγάλη περιοχή σύνδεσης PN είναι απαραίτητη για να πραγματοποιηθεί η μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο φούρνος διάχυσης είναι ένας ειδικός εξοπλισμός για την κατασκευή της σύνδεσης PN των ηλιακών κυψελών. Ο σωληνωτός κλίβανος διάχυσης αποτελείται κυρίως από τέσσερα μέρη: το πάνω μέρος του σκάφους χαλαζία, τον θάλαμο καυσαερίων, το τμήμα του σώματος του κλιβάνου και το τμήμα του θαλάμου αερίου. Γενικά, η πηγή υγρού οξυχλωριούχου φωσφόρου χρησιμοποιείται ως πηγή διάχυσης. Τα φύλλα πυριτίου τύπου Ρ τοποθετούνται στο δοχείο χαλαζία του κλιβάνου σωληνώσεων διάχυσης. Το οξυχλωρίδιο του φωσφόρου εισάγεται στο δοχείο χαλαζία με άζωτο στην υψηλή θερμοκρασία των 850 - 900 βαθμών Κελσίου. Το οξυχλωριούχο φωσφόρο αντιδρά με γκοφρέτες πυριτίου για να αποκτήσουν άτομα φωσφόρου. Μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, τα άτομα φωσφόρου εισέρχονται στο επιφανειακό στρώμα των πλακιδίων πυριτίου από όλες τις πλευρές και διαπερνούν τα πλακίδια πυριτίου μέσω του διακένου μεταξύ των ατόμων πυριτίου, σχηματίζοντας τη διακλάδωση ημιαγωγού η-τύπου και του ημιαγωγού τύπου ρ, δηλαδή του PN διασταύρωση. Η ένωση PN που παράγεται με αυτή τη μέθοδο έχει καλή ομοιομορφία, η ανομοιομορφία της αντοχής του μπλοκ είναι μικρότερη από 10% και η διάρκεια ζωής της μειοψηφίας είναι μεγαλύτερη από 10ms. Η δημιουργία σύνδεσης PN είναι η πιο βασική και βασική διαδικασία στην παραγωγή ηλιακών κυττάρων. Επειδή είναι ο σχηματισμός της διακλάδωσης PN, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια και οι οπές στη ροή να μην επιστρέψουν στο πρωτότυπο, έτσι ώστε ο σχηματισμός ρεύματος, χρησιμοποιώντας ένα καλώδιο για να βγάλει το ρεύμα, είναι το συνεχές ρεύμα. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται στην παραγωγή και την κατασκευή ημίσκων ηλιακών κυττάρων.
Βήμα 4: Απομόνωση και καθαρισμός ακμών
Με χημική διάβρωση, οι δίσκοι πυριτίου βυθίζονται σε διάλυμα υδροφθορικού οξέος για να δημιουργήσουν μια χημική αντίδραση για να σχηματίσουν το διαλυτό σύνθετο εξαφθοροπυριτικό οξύ, έτσι ώστε να αφαιρεθεί ένα στρώμα από γυαλί πυριτίου του φωσφόρου που σχηματίζεται στην επιφάνεια των πλακιδίων πυριτίου μετά τη διάχυση. Στη διαδικασία διάχυσης, το POCL3 αντιδρά με το 02 για να δημιουργήσει εναπόθεση Ρ2Ο5 στην επιφάνεια του δίσκου πυριτίου. Το P2O5 αντιδρά με το Si για να δημιουργήσει SiO2 και άτομα φωσφόρου. Με αυτόν τον τρόπο, σχηματίζεται μια στρώση από SiO2 που περιέχει στοιχεία φωσφόρου στην επιφάνεια του πλακιδίου πυριτίου, το οποίο ονομάζεται γυαλί φωσφοπυριτίου.
Ο εξοπλισμός για γυαλί φωσφόρου πυριτίου αποτελείται γενικά από το σώμα, τη δεξαμενή καθαρισμού, το σερβοκινητήριο σύστημα, το μηχανικό βραχίονα, το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου και το αυτόματο σύστημα διανομής οξέων κλπ. Οι κύριες πηγές ενέργειας είναι το υδροφθορικό οξύ, το άζωτο, ο πεπιεσμένος αέρας, καυσαερίων και λυμάτων. Το υδροφθορικό οξύ μπορεί να διαλύσει το πυρίτιο επειδή το υδροφθορικό οξύ αντιδρά με διοξείδιο του πυριτίου για να σχηματίσει πτητικό αέριο τετραφθοριούχου πυριτίου. Εάν το υδροφθορικό οξύ είναι υπερβολικό, το τετραφθοριούχο πυρίτιο που σχηματίζεται από την αντίδραση θα αντιδρά περαιτέρω με το υδροφθορικό οξύ για να σχηματίσει ένα διαλυτό σύνθετο εξαφθοροπυριτικό οξύ.
Λόγω της διαδικασίας διάχυσης, ακόμη και αν χρησιμοποιείται διάχυση από πίσω προς τα πίσω, όλες οι επιφάνειες, συμπεριλαμβανομένων των άκρων του δισκίου πυριτίου, αναπόφευκτα θα διαχέονται με φωσφόρο. Τα ηλεκτροφόρα ηλεκτρόνια που συλλέγονται από το μπροστινό μέρος της διατομής PN θα ρέουν στο πίσω μέρος της διατομής PN κατά μήκος της ακμής της περιοχής του φωσφόρου, προκαλώντας βραχυκύκλωμα. Επομένως, το ενισχυμένο πυρίτιο γύρω από το ηλιακό στοιχείο πρέπει να χαράσσεται για να αφαιρεθεί η σύνδεση PN στην άκρη του κυττάρου.
Η χάραξη πλάσματος συνήθως χρησιμοποιείται για την ολοκλήρωση αυτής της διαδικασίας. Η χάραξη με πλάσμα είναι μια διαδικασία στην οποία το γονικό μόριο του αντιδραστικού αερίου CF4 ιονίζει και σχηματίζει πλάσμα κάτω από τη διέγερση της ισχύος rf σε χαμηλή πίεση. Το πλάσμα αποτελείται από φορτισμένα ηλεκτρόνια και ιόντα, το αέριο στον θάλαμο αντίδρασης υπό την επίδραση ηλεκτρονίων, εκτός από το μετασχηματισμό σε ιόντα, αλλά μπορεί επίσης να απορροφήσει ενέργεια και να σχηματίσει μεγάλο αριθμό ενεργών ομάδων. Οι αντιδραστικές ομάδες φθάνουν στην επιφάνεια του SiO2 λόγω διάχυσης ή υπό τη δράση ηλεκτρικού πεδίου, όπου έχουν χημικές αντιδράσεις με την επιφάνεια του χαραγμένου υλικού και σχηματίζουν πτητικά προϊόντα αντίδρασης που διαφεύγουν από την επιφάνεια του χαραγμένου υλικού και εξάγονται από το κοιλότητα από το σύστημα κενού.
Βήμα 5: Απόθεση ARC (αντι-ανακλαστική επίστρωση)
Η ανακλαστικότητα της στιλβωμένης επιφάνειας πυριτίου της μεμβράνης αντι-ανακλάσεως είναι 35%. Προκειμένου να μειωθεί η αντανάκλαση της επιφάνειας και να βελτιωθεί η αποδοτικότητα μετατροπής της μπαταρίας, πρέπει να εναποτίθεται ένα στρώμα μεμβράνης αντανάκλασης νιτριδίου του πυριτίου. Σήμερα, ο εξοπλισμός PECVD χρησιμοποιείται συχνά για την προετοιμασία της μεμβράνης αντιρρύπανσης στη βιομηχανική παραγωγή. Το PECVD είναι μια χημική εναπόθεση ατμών με ενισχυμένο πλάσμα. Είναι η τεχνική αρχή του πλάσματος χαμηλής θερμοκρασίας που χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας, το δείγμα στην κατώτερη εκκένωση της καθόδου υπό χαμηλή πίεση, χρησιμοποιώντας τα δείγματα θέρμανσης με εκτοξευόμενη εκτόνωση μέχρι μία προκαθορισμένη θερμοκρασία και στη συνέχεια να περάσει στο αέριο αντίδρασης SiH4 και NH3, το αέριο μέσω μιας σειράς χημικών αντιδράσεων και το πλάσμα, σχηματίζοντας ένα στερεό φιλμ στην επιφάνεια του δείγματος είναι λεπτά λεπτά νιτρίδια πυριτίου. Γενικά, τα λεπτά φύλλα που αποτίθενται με αυτή τη μέθοδο χημικής εναπόθεσης ατμών με πλάσμα έχουν πάχος περίπου 70 nm. Μια μεμβράνη αυτού του πάχους είναι οπτικά λειτουργική. Χρησιμοποιώντας την αρχή της παρεμβολής λεπτής μεμβράνης, η ανάκλαση του φωτός μπορεί να μειωθεί σημαντικά, το ρεύμα βραχυκυκλώματος και η έξοδος της μπαταρίας μπορούν να αυξηθούν σημαντικά και η απόδοση μπορεί επίσης να βελτιωθεί.
Βήμα 6: Επικοινωνία με την εκτύπωση
Τα φωτοβολταϊκά ηλιακά κύτταρα έχουν γίνει σε διασταύρωση PN μετά τη δημιουργία χνούδι, διάχυσης και PECVD και άλλες διαδικασίες, οι οποίες μπορούν να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα υπό το φως. Προκειμένου να εξαχθεί το παραγόμενο ρεύμα, πρέπει να γίνουν θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια στην επιφάνεια της μπαταρίας. Υπάρχουν πολλοί τρόποι κατασκευής ηλεκτροδίων και η εκτύπωση οθόνης είναι η πιο κοινή διαδικασία για την κατασκευή ηλεκτροδίων ηλιακών κυψελών. Εκτύπωση οθόνης Χρησιμοποιεί τη μέθοδο ανάγλυφης εκτύπωσης για την εκτύπωση των προκαθορισμένων γραφικών στο υπόστρωμα.
Ο εξοπλισμός αποτελείται από τρία μέρη: εκτύπωση ασήμι πάστα στο πίσω μέρος της μπαταρίας, εκτύπωση παστίλιου αλουμινίου στην πίσω πλευρά της μπαταρίας και εκτύπωση ασήμι πάστα στο μπροστινό μέρος της μπαταρίας. Η αρχή της λειτουργίας είναι: Χρησιμοποιήστε το πλέγμα πλέγματος μέσα από το μέγεθος, με ένα ξύστρα στο μέγεθος του συρμάτινου πλέγματος για να εφαρμόσετε μια ορισμένη πίεση, ενώ κινείστε προς το άλλο άκρο του συρμάτινου πλέγματος. Το μελάνι μπορεί να συμπιεστεί από το πλέγμα του γραφικού τμήματος στο υπόστρωμα καθώς κινείται. Λόγω του ιξώδους της πάστας, η αποτύπωση είναι σταθερή εντός συγκεκριμένου εύρους. Κατά την εκτύπωση, ο αποξεστήρας είναι πάντα σε γραμμική επαφή με την πλάκα εκτύπωσης οθόνης και το υπόστρωμα και η γραμμή επαφής κινείται με τον αποξεστήρα για να ολοκληρωθεί η διαδρομή εκτύπωσης.
Βήμα 7: Συσσωμάτωση
Η σύντομη πυροσυσσωμάτωση μετά την εκτύπωση σε φύλλα πλακιδίων πυριτίου, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα, πρέπει να πυροσυσσωπετεύεται με πυροσυσσωμάτωση, η καύση κόλλας οργανικής ρητίνης, τα υπόλοιπα σχεδόν καθαρά, λόγω της επίδρασης του γυαλιού και κοντά στο ηλεκτρόδιο αργύρου στα πλακίδια πυριτίου . Όταν το ηλεκτρόδιο αργύρου και το κρυσταλλικό πυρίτιο στη θερμοκρασία της ευτηκτικής θερμοκρασίας, τα άτομα κρυσταλλικού πυριτίου με ορισμένη αναλογία στα υλικά ηλεκτροδίου αργύρου τετηγμένου και το ηλεκτρόδιο επαφής ωμικής επαφής, βελτιώνουν την τάση ανοικτού κυκλώματος κυψέλης και πληρώνουν τον παράγοντα δύο βασικές παραμέτρους, προκειμένου να βελτιωθεί η απόδοση μετατροπής των ηλιακών κυψελών.
Ο φούρνος πυροσυσσωμάτωσης χωρίζεται σε τρία στάδια: προετοιμασία, σύντηξη και ψύξη. Ο σκοπός του σταδίου προετοιμασίας είναι η αποσύνθεση και η καύση του συνδετικού πολυμερούς στον πολτό. Στο στάδιο πυροσυσσωμάτωσης, διάφορες φυσικές και χημικές αντιδράσεις ολοκληρώνονται στο σώμα της πυροσυσσωμάτωσης για να σχηματίσουν τη δομή της αντιστατικής μεμβράνης και να την κάνουν πραγματικά να έχουν τα χαρακτηριστικά αντίστασης. Σε αυτό το στάδιο, η θερμοκρασία φτάνει στην κορυφή. Στο στάδιο ψύξης και ψύξης, το γυαλί ψύχεται, σκληραίνει και στερεοποιείται έτσι ώστε η δομή της αντιστατικής μεμβράνης να στερεώνεται σταθερά στο υπόστρωμα.
Βήμα 8: Δοκιμές και ταξινόμηση κυττάρων
Τα τώρα έτοιμα για συναρμολόγηση ηλιακά κύτταρα δοκιμάζονται υπό συνθήκες προσομοίωσης του ηλιακού φωτός και στη συνέχεια ταξινομούνται και ταξινομούνται ανάλογα με την αποτελεσματικότητά τους. Αυτό γίνεται από μια συσκευή δοκιμής ηλιακών κυττάρων που ελέγχει και ταξινομεί αυτόματα τα κύτταρα. Οι εργοστασιακοί εργαζόμενοι χρειάζεται μόνο να αποσύρουν τα κύτταρα από το αντίστοιχο αποθετήριο απόδοσης στο οποίο η μηχανή ταξινόμησε τα κύτταρα.
Το ηλιακό στοιχείο στη συνέχεια βασικά γίνεται μια νέα πρώτη ύλη που στη συνέχεια χρησιμοποιείται στη συναρμολόγηση ηλιακών φωτοβολταϊκών μονάδων. Ανάλογα με την ομαλότητα της παραγωγικής διαδικασίας και την βασική ποιότητα του υλικού πυριτίου, το τελικό αποτέλεσμα με τη μορφή ενός ηλιακού κυττάρου στη συνέχεια ταξινομείται περαιτέρω σε διαφορετικούς βαθμούς ποιότητας ηλιακών κυττάρων.
Περιφερειακός εξοπλισμός και συνθήκες
Περιφερειακός εξοπλισμός στη διαδικασία παραγωγής μπαταρίας, τροφοδοσίας, παροχής νερού, αποστράγγισης, hvac, κενού, ειδικού ατμού και άλλων περιφερειακών εγκαταστάσεων. Ο εξοπλισμός πυρασφάλειας και προστασίας του περιβάλλοντος είναι επίσης σημαντικός για την ασφάλεια και την αειφόρο ανάπτυξη.
Μια γραμμή παραγωγής ηλιακών κυττάρων με ετήσια χωρητικότητα 50MW, μόνο η κατανάλωση ενέργειας και τεχνολογίας ισχύος είναι περίπου 1800KW. Η ποσότητα του επεξεργασμένου καθαρού νερού είναι περίπου 15 τόνοι ανά ώρα και η ποιότητα του νερού είναι απαραίτητη για την εκπλήρωση του τεχνικού προτύπου ew-1 του ηλεκτρικού νερού της Κίνας GB / t11446.1-1997. Η κατανάλωση νερού ψύξης της διαδικασίας είναι περίπου 15 τόνοι ανά ώρα, το μέγεθος σωματιδίων στο νερό δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 10 μικρά και η θερμοκρασία παροχής νερού πρέπει να είναι 15-20 ℃. Η εκκένωση κενού είναι περίπου 300Μ3 / Η. Απαιτεί επίσης περίπου 20 κυβικά μέτρα αζώτου και 10 κυβικά μέτρα οξυγόνου. Λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες ασφαλείας ειδικών αερίων όπως το σιλάνιο, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα ειδικό διάστημα αερίων για να εξασφαλιστεί η απόλυτη ασφάλεια στην παραγωγή. Επιπλέον, ο πύργος καύσης σιλανίου και ο σταθμός επεξεργασίας λυμάτων είναι επίσης απαραίτητες εγκαταστάσεις για την παραγωγή κυττάρων.
