Napelemek

A napelemeket kristályos szilíciumra és amorf szilíciumra osztják, amelyek közül a kristályos szilícium cellák tovább oszthatók monokristályos cellákra és polikristályos cellákra;a monokristályos szilícium hatékonysága eltér a kristályos szilíciumétól.

Osztályozás:

A Kínában általánosan használt kristályos szilícium napelemek a következőkre oszthatók:

Egykristály 125*125

Egykristály 156*156

Polikristályos 156*156

Egykristály 150*150

Egykristály 103*103

Polikristályos 125*125

Gyártási folyamat:

A napelemek gyártási folyamata szilícium lapka vizsgálatra – felületi textúrára és pácolásra – diffúziós csomópontra – foszformentesítésre, szilíciumüvegre – plazmamaratásra és pácolásra – tükröződésmentes bevonásra – szitanyomásra – gyors szinterezésre oszlik. A részletek a következők:

1. Szilícium lapka ellenőrzése

A szilíciumlapkák a napelemek hordozói, a szilíciumlapkák minősége pedig közvetlenül meghatározza a napelemek konverziós hatékonyságát.Ezért szükséges a beérkező szilícium lapkák ellenőrzése.Ezt az eljárást főként szilíciumlapkák egyes műszaki paramétereinek online mérésére használják, ezek a paraméterek elsősorban a lapka felületének egyenetlenségeit, a kisebbségi hordozó élettartamát, az ellenállást, a P/N típust és a mikrorepedéseket stb. , szilícium lapka átvitel, rendszerintegrációs rész és négy érzékelő modul.Ezek közül a fotovoltaikus szilícium lapka detektor érzékeli a szilícium lapka felületének egyenetlenségeit, és egyidejűleg érzékeli a megjelenési paramétereket, például a szilícium lapka méretét és átlóját;a mikro-repedés-érzékelő modul a szilíciumlapka belső mikrorepedéseinek kimutatására szolgál;ezen kívül két Detection modul is van, az egyik online tesztmodul elsősorban a szilíciumlapkák ömlesztett ellenállásának és a szilíciumlapkák típusának tesztelésére szolgál, a másik modul pedig a szilíciumlapkák kisebbségi hordozó élettartamának kimutatására szolgál.A kisebbségi hordozó élettartamának és fajlagos ellenállásának kimutatása előtt szükséges a szilícium ostya átlós és mikro repedéseinek észlelése, és a sérült szilícium lapka automatikus eltávolítása.A szilícium lapkák ellenőrző berendezései automatikusan be- és kirakodhatnak ostyákat, és fix pozícióba helyezhetik a minősíthetetlen termékeket, javítva ezzel az ellenőrzés pontosságát és hatékonyságát.

2. Felület texturált

A monokristályos szilícium textúra előállítása a szilícium anizotróp maratásával történik, hogy a szilícium minden négyzetcentiméterének felületén milliónyi tetraéderes piramis, azaz piramisszerkezet jöjjön létre.A felületre beeső fény többszörös visszaverődése és törése miatt a fényelnyelés megnövekszik, és javul az akkumulátor zárlati árama és konverziós hatékonysága.A szilícium anizotróp maratási oldata általában forró lúgos oldat.A rendelkezésre álló lúgok a nátrium-hidroxid, kálium-hidroxid, lítium-hidroxid és etilén-diamin.A velúr szilícium nagy részét olcsó, körülbelül 1%-os koncentrációjú, hígított nátrium-hidroxid-oldat felhasználásával állítják elő, a maratási hőmérséklet 70-85 °C.Az egységes velúr elérése érdekében az oldathoz alkoholokat, például etanolt és izopropanolt is kell adni komplexképző szerként, hogy felgyorsítsák a szilícium korrózióját.A velúr elkészítése előtt a szilícium ostyát előzetes felületi maratással kell ellátni, és kb. 20-25 μm-t lúgos vagy savas maratóoldattal maratni.A velúr maratása után általános vegyi tisztítást végeznek.A felületre előkészített szilícium ostyákat a szennyeződés elkerülése érdekében nem szabad hosszú ideig vízben tárolni, és a lehető leghamarabb szét kell szórni.

3. Diffúziós csomó

A napelemeknek nagy felületű PN csomópontra van szükségük a fényenergia elektromos energiává alakításához, a diffúziós kemence pedig egy speciális berendezés a napelemek PN csomópontjának gyártásához.A cső alakú diffúziós kemence alapvetően négy részből áll: a kvarchajó felső és alsó részéből, a kipufogógáz kamrából, a kemence testrészéből és a gázszekrény részből.A diffúzió általában folyékony foszfor-oxi-kloridot használ diffúziós forrásként.Helyezze a P-típusú szilícium ostyát a cső alakú diffúziós kemence kvarctartályába, és nitrogén segítségével vigye be a foszfor-oxi-kloridot a kvarctartályba 850-900 Celsius fokos magas hőmérsékleten.A foszfor-oxi-klorid reakcióba lép a szilícium lapkával, és így foszfort nyer.atom.Egy bizonyos idő elteltével a foszforatomok mindenhonnan bejutnak a szilíciumlapka felületi rétegébe, és a szilícium-atomok közötti réseken keresztül behatolnak a szilíciumlapkába, és bediffundálnak a szilícium lapkába, így az N-típusú félvezető és a P. típusú félvezető, azaz a PN átmenet.Az ezzel a módszerrel előállított PN csomópont jó egyenletességgel rendelkezik, a lemezellenállás egyenetlensége kisebb, mint 10%, a kisebbségi hordozó élettartama pedig 10 ms-nál hosszabb lehet.A PN csomópont gyártása a napelemgyártás legalapvetőbb és legkritikusabb folyamata.Mivel ez a PN átmenet kialakulása, az elektronok és a lyukak áramlás után nem térnek vissza eredeti helyükre, így áram keletkezik, és az áramot egy vezeték vonja ki, ami egyenáram.

4. Defoszforilációs szilikátüveg

Ezt az eljárást a napelemek gyártási folyamatában használják.Kémiai maratással a szilícium ostyát hidrogén-fluorid-oldatba merítik, hogy kémiai reakciót hozzon létre, és így oldható komplex vegyület hexafluor-kovasav keletkezzen a diffúziós rendszer eltávolítására.A szilícium lapka felületén a csatlakozás után foszfoszilikát üvegréteg alakult ki.A diffúziós folyamat során a POCL3 reakcióba lép az O2-vel, és P2O5 keletkezik, amely lerakódik a szilícium lapka felületére.A P2O5 a Si-vel reagálva SiO2 és foszfor atomokat hoz létre. Ily módon a szilícium lapka felületén foszforelemeket tartalmazó SiO2 réteg alakul ki, amit foszfoszilikát üvegnek neveznek.A foszfor-szilikát üveg eltávolítására szolgáló berendezés általában a fő testből, a tisztítótartályból, a szervohajtási rendszerből, a mechanikus karból, az elektromos vezérlőrendszerből és az automatikus savelosztó rendszerből áll.A fő energiaforrások a fluorsav, nitrogén, sűrített levegő, tiszta víz, hőelvezető szél és szennyvíz.A hidrogén-fluorid feloldja a szilícium-dioxidot, mivel a hidrogén-fluorsav reakcióba lép a szilícium-dioxiddal, és illékony szilícium-tetrafluorid gázt hoz létre.Ha a hidrogén-fluorid túl sok, a reakció során keletkező szilícium-tetrafluorid tovább reagál a hidrogén-fluoriddal, és így oldható komplexet, hexafluor-kovasavat képez.

5. Plazmamarás

Mivel a diffúziós folyamat során a foszfor elkerülhetetlenül szétszóródik minden felületen, beleértve a szilícium lapka széleit is, még akkor is, ha az egymás közötti diffúziót alkalmazzák.A PN csomópont elülső oldalán összegyűlt fotogenerált elektronok a peremterület mentén áramlanak, ahol a foszfor a PN csomópont hátsó oldalára diffundál, rövidzárlatot okozva.Ezért a napelem körüli adalékolt szilíciumot maratni kell, hogy eltávolítsuk a PN csomópontot a cella szélén.Ezt a folyamatot általában plazmamaratási technikákkal végzik.A plazmamarás alacsony nyomású állapotban van, a CF4 reaktív gáz kiindulási molekuláit rádiófrekvenciás teljesítmény gerjeszti, hogy ionizációt generáljon és plazmát képezzen.A plazma töltött elektronokból és ionokból áll.Az elektronok hatására a reakciókamrában lévő gáz energiát nyel el, és amellett, hogy ionokká alakul, nagyszámú aktív csoportot képezhet.Az aktív reaktív csoportok diffúzió vagy elektromos tér hatására eljutnak a SiO2 felületére, ahol kémiai reakcióba lépnek a maratandó anyag felületével, és illékony reakciótermékeket képeznek, amelyek elválik a marandó anyag felületétől. maratott, és a vákuumrendszer kiszivattyúzza az üregből.

6. Tükröződésgátló bevonat

A polírozott szilícium felület fényvisszaverő képessége 35%.A felületi visszaverődés csökkentése és a cella konverziós hatékonyságának javítása érdekében egy réteg szilícium-nitrid tükröződésgátló filmet kell felhordani.Az ipari termelésben a PECVD berendezést gyakran használják tükröződésmentes filmek készítésére.A PECVD egy plazmával fokozott kémiai gőzleválasztás.Műszaki elve az, hogy energiaforrásként alacsony hőmérsékletű plazmát használnak, a mintát alacsony nyomáson az izzító kisülés katódjára helyezik, az izzító kisüléssel a mintát egy előre meghatározott hőmérsékletre melegítik, majd megfelelő mennyiségű reaktív SiH4 és NH3 gázokat vezetnek be.Kémiai reakciók és plazmareakciók sorozata után a minta felületén szilárdtest film, azaz szilícium-nitrid film képződik.Általában az ezzel a plazmával javított kémiai gőzleválasztási módszerrel leválasztott film vastagsága körülbelül 70 nm.Az ilyen vastagságú fóliák optikai funkcióval rendelkeznek.A vékonyréteg-interferencia elvét alkalmazva a fény visszaverődése jelentősen csökkenthető, a rövidzárlati áram és az akkumulátor teljesítménye jelentősen megnő, és a hatékonyság is jelentősen javul.

7. szitanyomás

Miután a napelem átment a textúrázási, diffúziós és PECVD folyamatokon, egy PN átmenet alakult ki, amely megvilágítás mellett áramot tud generálni.A keletkezett áram exportálásához pozitív és negatív elektródákat kell készíteni az akkumulátor felületén.Az elektródák előállításának számos módja van, és a szitanyomás a legelterjedtebb gyártási eljárás a napelem-elektródák gyártásához.A szitanyomás egy előre meghatározott minta nyomtatása a hordozóra dombornyomással.A berendezés három részből áll: ezüst-alumínium paszta nyomtatás az akkumulátor hátoldalán, alumínium paszta nyomtatás az akkumulátor hátoldalán, és ezüstpaszta nyomtatás az akkumulátor előlapján.Működési elve: használja a szitamintázat hálóját a zagy behatolására, egy kaparóval bizonyos nyomást gyakorol a szita zagyos részére, és ezzel egyidejűleg haladjon a szita másik vége felé.A tintát a grafikus rész hálójából a hordozóra préseli a gumibetét, ahogy mozog.A paszta viszkózus hatása miatt a lenyomat egy bizonyos tartományon belül rögzül, és a gumibetét mindig lineárisan érintkezik a szitanyomó lemezzel és a hordozóval a nyomtatás során, és az érintkezési vonal a gumibetét mozgásával együtt mozog, hogy befejezze. a nyomdavonás.

8. gyors szinterezés

A szitanyomott szilícium ostya közvetlenül nem használható.Gyorsan szinterezni kell egy szinterező kemencében, hogy leégjen a szerves gyanta kötőanyag, így szinte tiszta ezüst elektródák maradnak, amelyek az üveg hatására szorosan hozzátapadnak a szilícium lapkához.Amikor az ezüstelektróda és a kristályos szilícium hőmérséklete eléri az eutektikus hőmérsékletet, a kristályos szilícium atomok bizonyos arányban beépülnek az olvadt ezüstelektród anyagába, ezáltal kialakítva a felső és alsó elektródák ohmos érintkezését, és javítva a nyitott áramkört. a cella feszültsége és töltési tényezője.A legfontosabb paraméter az, hogy olyan ellenállási jellemzőkkel rendelkezzen, amelyek javítják a cella konverziós hatékonyságát.

A szinterező kemence három szakaszra oszlik: előszinterelés, szinterezés és hűtés.Az előszinterelési szakasz célja a polimer kötőanyag lebontása és elégetése a zagyban, és a hőmérséklet ebben a szakaszban lassan emelkedik;a szinterezési szakaszban a szinterezett testben különböző fizikai és kémiai reakciók végbemennek, hogy ellenálló filmszerkezetet alakítsanak ki, így az valóban ellenálló., a hőmérséklet ebben a szakaszban eléri a csúcsot;a hűtési és hűtési szakaszban az üveget lehűtik, megkeményítik és megszilárdítják, így az ellenálló filmszerkezet szilárdan tapad a hordozóhoz.

9. Perifériák

A cellagyártás során olyan perifériás létesítményekre is szükség van, mint az áramellátás, az áramellátás, a vízellátás, a vízelvezetés, a HVAC, a vákuum és a speciális gőz.A tűzvédelmi és környezetvédelmi felszerelések különösen fontosak a biztonság és a fenntartható fejlődés érdekében.Egy 50 MW éves teljesítményű napelem gyártósor esetében a folyamat- és energiafelhasználás önmagában körülbelül 1800 KW.A technológiai tisztaságú víz mennyisége körülbelül 15 tonna óránként, és a vízminőségi követelmények megfelelnek a kínai GB/T11446.1-1997 elektronikus minőségű víz EW-1 műszaki szabványának.A technológiai hűtővíz mennyisége is körülbelül 15 tonna óránként, a vízminőségben a szemcseméret nem lehet nagyobb 10 mikronnál, a betáplált víz hőmérséklete pedig 15-20 °C.A vákuum kipufogógáz térfogata körülbelül 300 M3/H.Ugyanakkor mintegy 20 köbméter nitrogéntároló és 10 köbméter oxigéntároló tartály is szükséges.Figyelembe véve a speciális gázok, például a szilán biztonsági tényezőit, szükséges egy speciális gázkamra kialakítása is a gyártás biztonságának abszolút biztosítása érdekében.Emellett a szilán égetőtornyok és a szennyvíztisztító állomások is szükséges létesítmények a cellagyártáshoz.