Na výrobu solárnych článkov zo silikónových doštičiek na konečné testovanie pripraveného solárneho článku existuje osem krokov.
Krok 1: Kontrola oblátok
Silicon wafer je nosičom slnečného článku. Kvalita kremíkovej doštičky priamo určuje účinnosť premeny solárneho článku, takže je potrebné testovať prichádzajúci kremíkový plátok. Tento proces sa používa hlavne na online meranie niektorých technických parametrov kremíkových doštičiek, ako je drsnosť povrchu, životnosť menšiny, odpor, typ P / N a mikrotrhliny atď. Zariadenie sa skladá z automatického nakladania a vykladania, prenosu doštičiek, systémovej integrácie a štyri detekčné moduly.
Medzi nimi detektor fotovoltaického kremíkového plášťa deteguje drsnosť povrchu kremíkovej dosky a súčasne detekuje parametre vzhľadu, ako je veľkosť a uhlopriečka kremíkovej dosky. Detekčný modul mikrokrakov sa používa na detekciu vnútorných mikrotrhlín kremíkového plátku. Okrem toho existujú dva detekčné moduly, z ktorých jeden je online testovací modul hlavne testujúci odporový odpor a typ oblátok a druhý modul sa používa na testovanie menšinovej životnosti kremíkovej dosky. Pred detekciou životnosti a rezistencie menšín by sa mala detekovať uhlopriečka a mikrotrhlinka kremíkovej dosky a poškodený kremíkový plátok by sa mal automaticky odstrániť. Zariadenie na testovanie oblátok môže automaticky nakladať a vykladať oblátku a môže umiestniť nekvalifikované výrobky do pevnej polohy, aby sa zvýšila presnosť a účinnosť testovania.
Krok 2: Textúra a čistenie
Príprava povrchu monokryštalického kremíkového semiša spočíva v použití anizotropnej korózie kremíka na vytvorenie miliónov štvorstranných pyramídových štruktúr na kremíkovom povrchu každého štvorcového centimetra. V dôsledku mnohonásobného odrazu a lomu dopadajúceho svetla na povrchu sa zvyšuje absorpcia svetla a zlepšuje sa skratový prúd a účinnosť konverzie batérie.
Anizotropné korózne roztoky kremíka sú zvyčajne horúce alkalické roztoky. Dostupné zásady sú hydroxid sodný, hydroxid draselný, hydroxid lítny a etyléndiamín. Väčšina z nich používa lacný roztok hydroxidu sodného s koncentráciou asi 1% na prípravu semišového kremíka a teplota korózie je 70-85 ° C. Aby sa získal jednotný semiš, mali by sa pridať alkoholy ako etanol a izopropanol ako komplexotvorné činidlá na urýchlenie korózie kremíka. Pred prípravou semiša sa musí kremíková doska podrobiť počiatočnej povrchovej korózii a na jej odstránenie sa použije približne 20 - 25 mikrónov alkalickej alebo kyslej koróznej kvapaliny. Po korózii semiša sa vykoná všeobecné chemické čistenie. Silikónové doštičky pripravené na povrchu by nemali byť skladované vo vode po dlhú dobu, aby sa zabránilo kontaminácii.
Krok 3: Difúzia
Na realizáciu premeny svetelnej energie na elektrickú energiu je potrebná veľká plocha križovatky PN. Difúzna pec je špeciálne zariadenie na výrobu PN spojov solárnych článkov. Rúrková difúzna pec pozostáva hlavne zo štyroch častí: horná časť kremennej lode, komora výfukových plynov, časť telesa pece a časť plynovej skrine. Ako zdroj difúzie sa všeobecne používa kvapalný zdroj oxychloridu fosforečného. Do kremenného zásobníka trubicovej difúznej pece sú umiestnené kremíkové plátky typu P. Oxychlorid fosforečný sa vloží do kremennej nádoby dusíkom pri vysokej teplote 850 - 900 stupňov Celzia. Oxychlorid fosforečný reaguje s kremíkovými plátkami na získanie atómov fosforu. Po určitom časovom období vstupujú atómy fosforu do povrchovej vrstvy kremíkových doštičiek z celého okolia a prenikajú do kremíkových doštičiek cez medzeru medzi atómami kremíka, tvoriacu spojenie polovodičov typu n a polovodičov typu p, menovite PN. križovatka. PN spojenie vytvorené touto metódou má dobrú jednotnosť, nerovnomernosť blokovej rezistencie je menšia ako 10% a životnosť menšiny je väčšia ako 10 ms. Tvorba PN križovatiek je najzákladnejším a kľúčovým procesom výroby solárnych článkov. Pretože to je vytvorenie PN križovatky, takže elektróny a diery v toku sa nevrátia do pôvodného, takže tvorba prúdu pomocou drôtu na vedenie prúdu je jednosmerný prúd. Tento proces sa používa pri výrobe a výrobe oblátok solárnych článkov.
Krok 4: Izolácia okrajov a čistenie
Prostredníctvom chemickej korózie sa silikónové plátky ponoria do roztoku kyseliny fluorovodíkovej, aby sa vytvorila chemická reakcia na vytvorenie rozpustnej komplexnej kyseliny hexafluórkremičitej, aby sa po difúzii odstránila vrstva kremičitého skla fosforu vytvoreného na povrchu kremíkových doštičiek. V procese difúzie reaguje POCL3 s O2, čím sa vytvára P2O5 depozícia na povrchu kremíkovej dosky. P2O5 reaguje so Si za vzniku atómov Si02 a fosforu. Týmto spôsobom sa na povrchu kremíkovej doštičky, ktorá sa nazýva fosfosilikónové sklo, vytvorí vrstva Si02 obsahujúca fosforové prvky.
Zariadenie pre fosforové kremíkové sklo sa vo všeobecnosti skladá z tela, čistiacej nádrže, servopohonu, mechanického ramena, elektrického riadiaceho systému a automatického systému distribúcie kyselín atď. Hlavnými zdrojmi energie sú kyselina fluorovodíková, dusík, stlačený vzduch, čistá voda, tepla a odpadovej vody. Kyselina fluorovodíková môže rozpúšťať oxid kremičitý, pretože kyselina fluorovodíková reaguje s oxidom kremičitým za vzniku prchavého plynu tetrafluoridu kremíka. Ak je kyselina fluorovodíková nadbytočná, tetrafluorid kremíka vytvorený reakciou bude ďalej reagovať s kyselinou fluorovodíkovou za vzniku rozpustnej komplexnej kyseliny hexafluórsilikovej.
V dôsledku procesu difúzie, aj keď sa používa difúzia chrbtom k sebe, všetky povrchy vrátane hrán kremíkovej dosky budú nevyhnutne rozptýlené fosforom. Fotogenerované elektróny zozbierané z prednej časti PN križovatky budú prúdiť do zadnej časti križovatky PN pozdĺž okraja oblasti fosforu, čo spôsobí skrat. Preto musí byť dopovaný kremík okolo solárneho článku vyleptaný, aby sa odstránil prechod PN na okraji bunky.
Na dokončenie tohto procesu sa zvyčajne používa plazmové leptanie. Plazmové leptanie je proces, pri ktorom materská molekula reaktívneho plynu CF4 ionizuje a tvorí plazmu pod excitáciou výkonu RF pri nízkom tlaku. Plazma sa skladá z nabitých elektrónov a iónov, plynu v reakčnej komore pod vplyvom elektrónov, okrem transformácie na ióny, ale môže tiež absorbovať energiu a tvoriť veľký počet aktívnych skupín. Reaktívne skupiny sa dostanú na povrch SiO2 v dôsledku difúzie alebo pôsobením elektrického poľa, kde majú chemické reakcie s povrchom leptaného materiálu a vytvárajú prchavé reakčné produkty, ktoré unikajú z povrchu leptaného materiálu a sú extrahované z povrchu. podtlakovým systémom.
Krok 5: Depozícia ARC (Anti-Reflective Coating)
Odrazivosť povrchu lešteného kremíka naneseného antireflexného filmu je 35%. Aby sa zmenšil odraz povrchu a zlepšila účinnosť konverzie batérie, musí byť nanesená vrstva antireflexnej fólie z nitridu kremíka. V súčasnosti sa zariadenie PECVD často používa na prípravu antireflexného filmu v priemyselnej výrobe. PECVD je chemická depozícia v plynnej fáze. Ako zdroj energie sa používa technický princíp nízkoteplotnej plazmy, vzorka na katódovom výboji pri nízkom tlaku, s použitím žeravého výbojového ohrevu až do vopred určenej teploty a potom prechádza do reakčného plynu SiH4 a NH3, plynov cez sériu chemických reakcií a plazmy, pričom na povrchu vzorky je tvorený pevný film, tenké vrstvy nitridu kremíka. Všeobecne platí, že tenké filmy nanesené touto metódou chemickej depozície z plynnej plazmy majú hrúbku približne 70 nm. Fólia tejto hrúbky je opticky funkčná. Pomocou princípu tenkého filmového rušenia môže byť odraz svetla značne redukovaný, skratový prúd a výstup batérie môžu byť výrazne zvýšené a účinnosť môže byť tiež zlepšená.
Krok 6: Kontakt Tlač
Sieťotlačové solárne články boli vyrobené na PN križovatke po výrobe vlákien, difúzii a PECVD a ďalších procesoch, ktoré môžu generovať elektrický prúd pod svetlom. Aby bolo možné vyviezť generovaný prúd, musia byť na povrchu batérie vytvorené kladné a záporné elektródy. Existuje mnoho spôsobov výroby elektród a sieťotlač je najbežnejším procesom výroby elektród solárnych článkov. Sieťotlač POUŽÍVA metódu razenia na vytlačenie vopred určenej grafiky na podklade.
Zariadenie sa skladá z troch častí: strieborná pasta na zadnej strane batérie, hliníková pasta na zadnej strane batérie a strieborná pasta na prednej strane batérie. Jeho pracovnou zásadou je: použiť sieťovinu s veľkosťou ôk cez veľkosť, so škrabkou vo veľkosti drôteného pletiva, aby sa aplikoval určitý tlak, pričom sa pohybuje smerom k druhému koncu drôteného pletiva. Atrament je stláčateľný z oka grafickej časti na substrát, keď sa pohybuje. Vďaka viskozite pasty je odtlačok fixovaný v určitom rozsahu. Pri tlači je škrabka vždy v lineárnom kontakte so sieťotlačovou doskou a substrátom a kontaktná linka sa pohybuje so škrabkou na dokončenie cesty tlače.
Krok 7: Spekanie
Rýchle spekanie po sieťotlači kremíkových plátkov, nemožno použiť priamo, je potrebné spekanie spekaním pece, organické živice lepidlo spaľovanie, zostávajúce takmer čisté, v dôsledku účinku skla a blízko k striebornej elektróde na kremíkových doštičiek , Keď strieborná elektróda a kryštalický kremík v teplote eutektickej teploty, atómy kryštalického kremíka s určitým podielom do roztaveného strieborného elektródového materiálu, tvoriace a ohmickú kontaktnú elektródu, zlepšujú napätie v obvode s otvoreným okruhom a faktorom plnenia dvoch kľúčových parametrov, robia svoje odporové charakteristiky, na zlepšenie účinnosti konverzie solárnych článkov.
Slinovacia pec je rozdelená do troch stupňov: presintering, spekanie a chladenie. Účelom predspracovania je rozloženie a spálenie polymérneho spojiva v suspenzii. Vo fáze spekania sa v spekanom telese dokončujú rôzne fyzikálne a chemické reakcie, aby sa vytvorila rezistívna filmová štruktúra a aby boli skutočne odolné. V tomto štádiu teplota dosiahne vrchol. V chladiacom a chladiacom stupni sa sklo ochladzuje, vytvrdzuje a tuhne tak, že odolná filmová štruktúra sa pevne prilepí na substrát.
Krok 8: Testovanie a triedenie buniek
Solárne články, ktoré sú pripravené na montáž, sa testujú v podmienkach simulovaného slnečného žiarenia a potom sa klasifikujú a triedia podľa ich účinnosti. Toto je riešené testovacím zariadením na solárne články, ktoré automaticky testuje a triedi bunky. Továrenskí robotníci potom musia len vybrať bunky z príslušného úložiska účinnosti, ku ktorému stroj roztriedil bunky.
Solárny článok sa v podstate stáva novou surovinou, ktorá sa potom používa pri montáži solárnych fotovoltaických modulov. V závislosti od hladkosti výrobného procesu a základnej kvality materiálu z kremíkových dosiek je konečný výsledok vo forme solárneho článku ďalej zaradený do rôznych stupňov kvality solárnych článkov.
Periférne zariadenia a podmienky
Potrebné sú periférne zariadenia vo výrobnom procese batérií, napájania, vodovodu, kanalizácie, vákua, špeciálnej pary a ďalších periférnych zariadení. Zariadenia na ochranu pred požiarmi a ochranou životného prostredia sú tiež dôležité na zaistenie bezpečnosti a trvalo udržateľného rozvoja.
Výrobná linka na solárne články s ročnou kapacitou 50 MW, len spotreba energie procesného a energetického zariadenia je okolo 1800KW. Množstvo čistej vody v procese je asi 15 ton za hodinu a kvalita vody je potrebná na splnenie technickej normy ew-1 pre vodu triedy E v Číne GB / t11446.1-1997. Spotreba chladiacej vody procesu je asi 15 ton za hodinu, veľkosť častíc vo vode by nemala byť väčšia ako 10 mikrometrov a teplota dodávky vody by mala byť 15-20 ° C. Vákuový výboj je asi 300M3 / H. To tiež vyžaduje asi 20 kubických metrov dusíka a 10 kubických metrov kyslíka. Vzhľadom na bezpečnostné faktory špeciálnych plynov, ako je silán, je potrebné nastaviť špeciálny interval plynu na zaistenie absolútnej bezpečnosti výroby. Okrem toho sú silanovou spaľovacou vežou a čističkou odpadových vôd tiež potrebné zariadenia na výrobu buniek.