Zonnepanelen

Zonnecellen zijn onderverdeeld in kristallijn silicium en amorf silicium, waarbij kristallijne siliciumcellen verder kunnen worden onderverdeeld in monokristallijne cellen en polykristallijne cellen;de efficiëntie van monokristallijn silicium is anders dan die van kristallijn silicium.

Classificatie:

De veelgebruikte zonnekristallijne siliciumcellen in China kunnen worden onderverdeeld in:

Eenkristal 125*125

Eén kristal 156*156

Polykristallijn 156*156

Eenkristal 150*150

Eenkristal 103*103

Polykristallijn 125*125

Productieproces:

Het productieproces van zonnecellen is onderverdeeld in inspectie van siliciumwafels – oppervlaktetextuur en beitsen – diffusieverbinding – defosforisatie van siliciumglas – plasma-etsen en beitsen – antireflectiecoating – zeefdrukken – snelsinteren, enz. De details zijn als volgt:

1. Inspectie van siliciumwafels

Siliciumwafels zijn de dragers van zonnecellen en de kwaliteit van siliciumwafels bepaalt rechtstreeks de conversie-efficiëntie van zonnecellen.Daarom is het noodzakelijk om binnenkomende siliciumwafels te inspecteren.Dit proces wordt voornamelijk gebruikt voor het online meten van enkele technische parameters van siliciumwafels. Deze parameters omvatten voornamelijk oneffenheden in het wafeloppervlak, levensduur van minderheidsdragers, weerstand, P/N-type en microscheuren, enz. Deze groep apparatuur is onderverdeeld in automatisch laden en lossen , overdracht van siliciumwafels, systeemintegratiedeel en vier detectiemodules.Onder hen detecteert de fotovoltaïsche siliciumwafeldetector de oneffenheden van het oppervlak van de siliciumwafel, en detecteert tegelijkertijd de uiterlijkparameters zoals de grootte en diagonaal van de siliciumwafel;de microscheurdetectiemodule wordt gebruikt om de interne microscheuren van de siliciumwafel te detecteren;Daarnaast zijn er twee detectiemodules, een van de online testmodules wordt voornamelijk gebruikt om de bulkweerstand van siliciumwafels en het type siliciumwafels te testen, en de andere module wordt gebruikt om de levensduur van siliciumwafels met minderheidsdragers te detecteren.Voordat de levensduur en soortelijke weerstand van minderheidsdragers wordt gedetecteerd, is het noodzakelijk om de diagonale en microscheuren van de siliciumwafel te detecteren en de beschadigde siliciumwafel automatisch te verwijderen.Inspectieapparatuur voor siliciumwafels kan wafers automatisch laden en lossen en kan niet-gekwalificeerde producten in een vaste positie plaatsen, waardoor de nauwkeurigheid en efficiëntie van de inspectie wordt verbeterd.

2. Oppervlaktestructuur

Bij de bereiding van monokristallijne siliciumtextuur wordt gebruik gemaakt van het anisotrope etsen van silicium om miljoenen tetraëdrische piramides, dat wil zeggen piramidestructuren, te vormen op het oppervlak van elke vierkante centimeter silicium.Door de meervoudige reflectie en breking van invallend licht op het oppervlak wordt de absorptie van licht vergroot en worden de kortsluitstroom en de conversie-efficiëntie van de batterij verbeterd.De anisotrope etsoplossing van silicium is doorgaans een hete alkalische oplossing.De beschikbare alkaliën zijn natriumhydroxide, kaliumhydroxide, lithiumhydroxide en ethyleendiamine.Het grootste deel van het suèdesilicium wordt bereid met behulp van een goedkope verdunde oplossing van natriumhydroxide met een concentratie van ongeveer 1%, en de etstemperatuur is 70-85 °C.Om een ​​uniform suède te verkrijgen, moeten alcoholen zoals ethanol en isopropanol ook aan de oplossing worden toegevoegd als complexvormers om de corrosie van silicium te versnellen.Voordat het suède wordt voorbereid, moet de siliciumwafel worden onderworpen aan een voorbereidende oppervlakte-ets, en ongeveer 20-25 μm wordt geëtst met een alkalische of zure etsoplossing.Nadat het suède is geëtst, wordt algemene chemische reiniging uitgevoerd.De aan het oppervlak geprepareerde siliciumwafels mogen niet langdurig in water worden bewaard om besmetting te voorkomen, en moeten zo snel mogelijk worden verspreid.

3. Diffusieknoop

Zonnecellen hebben een PN-overgang met een groot oppervlak nodig om de omzetting van lichtenergie in elektrische energie te realiseren, en een diffusieoven is een speciale uitrusting voor de vervaardiging van de PN-overgang van zonnecellen.De buisvormige diffusieoven bestaat hoofdzakelijk uit vier delen: de bovenste en onderste delen van de kwartsboot, de uitlaatgaskamer, het lichaamsdeel van de oven en het gaskastdeel.Bij diffusie wordt doorgaans een vloeibare fosforoxychloridebron als diffusiebron gebruikt.Plaats de siliciumwafel van het P-type in de kwartscontainer van de buisvormige diffusieoven en gebruik stikstof om fosforoxychloride in de kwartscontainer te brengen bij een hoge temperatuur van 850-900 graden Celsius.Het fosforoxychloride reageert met de siliciumwafel om fosfor te verkrijgen.atoom.Na een bepaalde tijdsperiode dringen fosforatomen van alle kanten de oppervlaktelaag van de siliciumwafel binnen en dringen en diffunderen in de siliciumwafel door de openingen tussen de siliciumatomen, waardoor ze het grensvlak vormen tussen de N-type halfgeleider en de P- type halfgeleider, dat wil zeggen de PN-overgang.De door deze methode geproduceerde PN-overgang heeft een goede uniformiteit, de niet-uniformiteit van de plaatweerstand is minder dan 10% en de levensduur van de minderheidsdrager kan groter zijn dan 10 ms.Fabricage van PN-overgangen is het meest fundamentele en kritische proces bij de productie van zonnecellen.Omdat het de vorming van de PN-overgang is, keren de elektronen en gaten na het stromen niet terug naar hun oorspronkelijke plaats, zodat er een stroom wordt gevormd en de stroom wordt afgevoerd door een draad, die gelijkstroom is.

4. Defosforylering van silicaatglas

Dit proces wordt gebruikt bij het productieproces van zonnecellen.Door chemisch etsen wordt de siliciumwafel ondergedompeld in een fluorwaterstofzuuroplossing om een ​​chemische reactie te veroorzaken om een ​​oplosbare complexe verbinding hexafluorkiezelzuur te genereren om het diffusiesysteem te verwijderen.Een laag fosfosilicaatglas gevormd op het oppervlak van de siliciumwafel na de verbinding.Tijdens het diffusieproces reageert POCL3 met O2 om P2O5 te vormen, dat wordt afgezet op het oppervlak van de siliciumwafel.P2O5 reageert met Si om SiO2- en fosforatomen te genereren. Op deze manier wordt een laag SiO2-bevattende fosforelementen gevormd op het oppervlak van de siliciumwafel, dat fosfosilicaatglas wordt genoemd.De apparatuur voor het verwijderen van fosforsilicaatglas bestaat over het algemeen uit het hoofdgedeelte, de reinigingstank, het servoaandrijfsysteem, de mechanische arm, het elektrische regelsysteem en het automatische zuurdistributiesysteem.De belangrijkste energiebronnen zijn fluorwaterstofzuur, stikstof, perslucht, zuiver water, warmteafvoer, wind en afvalwater.Fluorwaterstofzuur lost silica op omdat fluorwaterstofzuur reageert met silica en vluchtig siliciumtetrafluoridegas genereert.Als het fluorwaterstofzuur overmatig is, zal het door de reactie geproduceerde siliciumtetrafluoride verder reageren met het fluorwaterstofzuur om een ​​oplosbaar complex, hexafluorkiezelzuur, te vormen.

5. Plasma-etsen

Omdat tijdens het diffusieproces, zelfs als back-to-back diffusie wordt toegepast, fosfor onvermijdelijk op alle oppervlakken zal worden verspreid, inclusief de randen van de siliciumwafel.Fotogegenereerde elektronen verzameld aan de voorzijde van de PN-overgang zullen langs het randgebied stromen waar fosfor naar de achterkant van de PN-overgang wordt verspreid, waardoor kortsluiting ontstaat.Daarom moet het gedoteerde silicium rond de zonnecel worden geëtst om de PN-overgang aan de celrand te verwijderen.Dit proces wordt meestal uitgevoerd met behulp van plasma-etstechnieken.Plasma-etsen vindt plaats onder lage druk, de moedermoleculen van het reactieve gas CF4 worden geëxciteerd door radiofrequentie-energie om ionisatie te genereren en plasma te vormen.Plasma bestaat uit geladen elektronen en ionen.Onder invloed van elektronen kan het gas in de reactiekamer energie absorberen en een groot aantal actieve groepen vormen, naast het worden omgezet in ionen.De actieve reactieve groepen bereiken het oppervlak van SiO2 door diffusie of onder invloed van een elektrisch veld, waar ze chemisch reageren met het oppervlak van het te etsen materiaal en vluchtige reactieproducten vormen die zich losmaken van het oppervlak van het te etsen materiaal. geëtst en door het vacuümsysteem uit de holte gepompt.

6. Antireflectiecoating

Het reflectievermogen van het gepolijste siliciumoppervlak is 35%.Om de oppervlaktereflectie te verminderen en de conversie-efficiëntie van de cel te verbeteren, is het noodzakelijk om een ​​laag antireflectiefilm van siliciumnitride aan te brengen.Bij de industriële productie wordt PECVD-apparatuur vaak gebruikt om antireflectiefilms te vervaardigen.PECVD is plasma-versterkte chemische dampdepositie.Het technische principe is om plasma op lage temperatuur als energiebron te gebruiken, het monster wordt onder lage druk op de kathode van de glimontlading geplaatst, de glimontlading wordt gebruikt om het monster tot een vooraf bepaalde temperatuur te verwarmen, en vervolgens een geschikte hoeveelheid reactieve gassen SiH4 en NH3 worden geïntroduceerd.Na een reeks chemische reacties en plasmareacties wordt een film in vaste toestand, dat wil zeggen een film van siliciumnitride, op het oppervlak van het monster gevormd.Over het algemeen is de dikte van de film die wordt afgezet met deze plasma-versterkte chemische dampafzettingsmethode ongeveer 70 nm.Films van deze dikte hebben optische functionaliteit.Door gebruik te maken van het principe van dunne-filminterferentie kan de reflectie van licht aanzienlijk worden verminderd, worden de kortsluitstroom en het uitgangsvermogen van de batterij aanzienlijk verhoogd en wordt de efficiëntie ook aanzienlijk verbeterd.

7. zeefdruk

Nadat de zonnecel de processen van texturering, diffusie en PECVD heeft doorlopen, is er een PN-overgang gevormd, die onder verlichting stroom kan genereren.Om de gegenereerde stroom te exporteren, is het noodzakelijk om positieve en negatieve elektroden op het oppervlak van de batterij aan te brengen.Er zijn veel manieren om elektroden te maken, en zeefdruk is het meest gebruikelijke productieproces voor het maken van zonnecelelektroden.Zeefdrukken is het door middel van reliëfdrukken van een vooraf bepaald patroon op het substraat drukken.De apparatuur bestaat uit drie delen: afdrukken met zilver-aluminiumpasta op de achterkant van de batterij, afdrukken met aluminiumpasta op de achterkant van de batterij en afdrukken met zilverpasta op de voorkant van de batterij.Het werkingsprincipe is: gebruik het gaas van het zeefpatroon om de slurry te penetreren, oefen een bepaalde druk uit op het slurrygedeelte van het scherm met een schraper en beweeg tegelijkertijd naar het andere uiteinde van het scherm.De inkt wordt door de rakel terwijl deze beweegt uit het gaas van het grafische gedeelte op het substraat geperst.Vanwege het stroperige effect van de pasta wordt de afdruk binnen een bepaald bereik gefixeerd en staat de rakel tijdens het afdrukken altijd in lineair contact met de zeefdrukplaat en het substraat, en beweegt de contactlijn mee met de beweging van de rakel om te voltooien de drukslag.

8. snel sinteren

De gezeefdrukte siliciumwafel kan niet direct worden gebruikt.Het moet snel worden gesinterd in een sinteroven om het organische harsbindmiddel te verbranden, waardoor bijna pure zilveren elektroden achterblijven die nauw aan de siliciumwafel hechten als gevolg van de werking van glas.Wanneer de temperatuur van de zilverelektrode en het kristallijne silicium de eutectische temperatuur bereikt, worden de kristallijne siliciumatomen in een bepaalde verhouding in het gesmolten zilverelektrodemateriaal geïntegreerd, waardoor het ohmse contact van de bovenste en onderste elektroden wordt gevormd en het open circuit wordt verbeterd. spanning en vulfactor van de cel.De belangrijkste parameter is om ervoor te zorgen dat het weerstandskarakteristieken heeft om de conversie-efficiëntie van de cel te verbeteren.

De sinteroven is verdeeld in drie fasen: voorsinteren, sinteren en afkoelen.Het doel van de voorsinterfase is het ontleden en verbranden van het polymeerbindmiddel in de slurry, en de temperatuur stijgt in deze fase langzaam;in de sinterfase worden verschillende fysische en chemische reacties in het gesinterde lichaam voltooid om een ​​resistieve filmstructuur te vormen, waardoor het echt resistent wordt., de temperatuur bereikt in deze fase een piek;in de afkoel- en afkoelfase wordt het glas gekoeld, gehard en gestold, zodat de resistieve filmstructuur stevig aan het substraat wordt gehecht.

9. Randapparatuur

Tijdens het celproductieproces zijn ook randvoorzieningen zoals stroomvoorziening, stroom, watervoorziening, afvoer, HVAC, vacuüm en speciale stoom vereist.Brandbeveiligings- en milieubeschermingsapparatuur zijn ook bijzonder belangrijk om de veiligheid en duurzame ontwikkeling te garanderen.Voor een productielijn voor zonnecellen met een jaarlijkse productie van 50 MW bedraagt ​​het energieverbruik van de proces- en stroomapparatuur alleen al ongeveer 1800 kW.De hoeveelheid proceszuiver water bedraagt ​​ongeveer 15 ton per uur en de waterkwaliteitseisen voldoen aan de EW-1 technische norm van China's elektronische waterkwaliteit GB/T11446.1-1997.De hoeveelheid proceskoelwater bedraagt ​​ook ongeveer 15 ton per uur, de deeltjesgrootte in de waterkwaliteit mag niet groter zijn dan 10 micron en de watertoevoertemperatuur moet 15-20 °C zijn.Het vacuümuitlaatvolume bedraagt ​​ongeveer 300 M3/H.Tegelijkertijd zijn ook ongeveer 20 kuub stikstofopslagtanks en 10 kuub zuurstofopslagtanks nodig.Rekening houdend met de veiligheidsfactoren van speciale gassen zoals silaan, is het ook noodzakelijk om een ​​speciale gaskamer in te richten om de productieveiligheid absoluut te garanderen.Bovendien zijn silaanverbrandingstorens en rioolwaterzuiveringsstations ook noodzakelijke faciliteiten voor de celproductie.