תאים סולאריים

תאים סולאריים מחולקים לסיליקון גבישי וסיליקון אמורפי, ביניהם ניתן לחלק עוד יותר תאי סיליקון גבישיים לתאים חד גבישיים ותאים רב גבישיים;היעילות של סיליקון חד גבישי שונה מזו של סיליקון גבישי.

מִיוּן:

ניתן לחלק את תאי הסיליקון הקריסטליים הסולאריים הנפוצים בסין ל:

קריסטל יחיד 125*125

קריסטל יחיד 156*156

פולי גבישי 156*156

קריסטל יחיד 150*150

קריסטל יחיד 103*103

פולי גבישי 125*125

תהליך ייצור:

תהליך הייצור של תאים סולאריים מתחלק לבדיקת פרוסות סיליקון – מרקם וכבישה של פני השטח – צומת דיפוזיה – דה-פוספוריזציה זכוכית סיליקון – תחריט פלזמה וכבישה – ציפוי אנטי השתקפות – הדפסת מסך – סינטר מהיר וכו'. הפרטים הם כדלקמן:

1. בדיקת פרוסות סיליקון

פרוסות סיליקון הן הנשאים של תאים סולאריים, ואיכות פרוסות הסיליקון קובעת ישירות את יעילות ההמרה של תאים סולאריים.לכן, יש צורך לבדוק פרוסות סיליקון נכנסות.תהליך זה משמש בעיקר למדידה מקוונת של כמה פרמטרים טכניים של פרוסות סיליקון, פרמטרים אלה כוללים בעיקר אי אחידות משטח פרוסות, משך חיי נושא מיעוט, התנגדות, סוג P/N ומיקרו סדקים וכו'. קבוצת ציוד זו מחולקת לטעינה ופריקה אוטומטית , העברת פרוסות סיליקון, חלק שילוב מערכת וארבעה מודולי זיהוי.ביניהם, גלאי פרוסת הסיליקון הפוטו-וולטאית מזהה את חוסר אחידות פני השטח של פרוסת הסיליקון, ומזהה במקביל את פרמטרי המראה כגון גודל ואלכסון פרוסת הסיליקון;מודול זיהוי המיקרו-סדקים משמש לזיהוי המיקרו-סדקים הפנימיים של פרוסת הסיליקון;בנוסף, ישנם שני מודולי איתור, אחד ממודולי הבדיקה המקוונים משמש בעיקר לבדיקת התנגדות בתפזורת של פרוסות סיליקון וסוג פרוסות סיליקון, והמודול השני משמש לזיהוי אורך חיי נושא המיעוט של פרוסות סיליקון.לפני זיהוי אורך החיים וההתנגדות של נושאי מיעוטים, יש צורך לזהות את האלכסון והסדקים המיקרו של פרוסת הסיליקון, ולהסיר אוטומטית את פרוסת הסיליקון הפגומה.ציוד לבדיקת פרוסות סיליקון יכול לטעון ולפרוק פרוסות באופן אוטומטי, ויכול להציב מוצרים לא מתאימים במיקום קבוע, ובכך לשפר את דיוק הבדיקה והיעילות.

2. מרקם פני השטח

הכנת מרקם סיליקון חד-גבישי היא להשתמש בתחריט האניזוטרופי של סיליקון כדי ליצור מיליוני פירמידות טטרהדרליות, כלומר מבני פירמידה, על פני כל סנטימטר מרובע של סיליקון.בשל השתקפות ושבירה מרובה של אור בולט על פני השטח, ספיגת האור מוגברת, זרם הקצר ויעילות ההמרה של הסוללה משתפרים.תמיסת התחריט האניזוטרופית של סיליקון היא בדרך כלל תמיסה אלקלית חמה.הבסיסים הזמינים הם נתרן הידרוקסיד, אשלגן הידרוקסיד, ליתיום הידרוקסיד ואתילנדיאמין.רוב הסיליקון זמש מוכן על ידי שימוש בתמיסה מדוללת זולה של נתרן הידרוקסיד בריכוז של כ-1%, וטמפרטורת התחריט היא 70-85 מעלות צלזיוס.על מנת לקבל זמש אחיד, יש להוסיף לתמיסה גם אלכוהולים כגון אתנול ואיזופרופנול כחומרי קומפלקס להאצת קורוזיה של סיליקון.לפני הכנת הזמש, יש לחטוף את פרוסת הסיליקון לחריטה ראשונית של פני השטח, וכ-20-25 מיקרומטר נחרט בתמיסת תחריט אלקלית או חומצית.לאחר חריטת הזמש, מתבצע ניקוי כימי כללי.אין לאחסן את פרוסות הסיליקון המוכנות על פני השטח במים במשך זמן רב כדי למנוע זיהום, ויש לפזר אותן בהקדם האפשרי.

3. קשר דיפוזיה

תאים סולאריים זקוקים לצומת PN בשטח גדול כדי לממש את ההמרה של אנרגיית אור לאנרגיה חשמלית, ותנור דיפוזיה הוא ציוד מיוחד לייצור צומת PN של תאים סולאריים.תנור הדיפוזיה הצינורי מורכב בעיקר מארבעה חלקים: החלק העליון והתחתון של סירת הקוורץ, תא הפליטה, חלק גוף התנור וחלק ארון הגז.הדיפוזיה משתמשת בדרך כלל במקור נוזלי זרחן אוקסיכלוריד כמקור דיפוזיה.שים את פרוסת הסיליקון מסוג P במיכל הקוורץ של תנור הדיפוזיה הצינורי, והשתמש בחנקן כדי להכניס זרחן אוקסיכלוריד למיכל הקוורץ בטמפרטורה גבוהה של 850-900 מעלות צלזיוס.הזרחן אוקסיכלוריד מגיב עם פרוסת הסיליקון לקבלת זרחן.אָטוֹם.לאחר פרק זמן מסוים, אטומי זרחן נכנסים לשכבת פני השטח של פרוסת הסיליקון מכל הסביבה, וחודרים ומתפזרים לתוך פרוסת הסיליקון דרך הרווחים בין אטומי הסיליקון, ויוצרים את הממשק בין המוליך למחצה מסוג N לבין ה-P- סוג מוליך למחצה, כלומר, צומת PN.לצומת ה-PN המיוצר בשיטה זו יש אחידות טובה, חוסר האחידות של התנגדות היריעות היא פחות מ-10%, ואורך החיים של הספק המיעוט יכול להיות יותר מ-10ms.ייצור צומת PN הוא התהליך הבסיסי והקריטי ביותר בייצור תאים סולאריים.מכיוון שזו היווצרות צומת PN, האלקטרונים והחורים אינם חוזרים למקומם המקוריים לאחר זרימתם, כך שנוצר זרם, והזרם נמשך החוצה על ידי חוט, שהוא זרם ישר.

4. זכוכית סיליקט דה-פוספורילציה

תהליך זה משמש בתהליך הייצור של תאים סולאריים.על ידי תחריט כימי, רקיקת הסיליקון טבולה בתמיסת חומצה הידרופלואורית כדי לייצר תגובה כימית ליצירת חומצה hexafluorosilicic מורכבת מסיסה להסרת מערכת הדיפוזיה.שכבה של זכוכית פוספוסיליקט נוצרה על פני השטח של פרוסת הסיליקון לאחר הצומת.במהלך תהליך הדיפוזיה, POCL3 מגיב עם O2 ליצירת P2O5 אשר מופקד על פני השטח של פרוסת הסיליקון.P2O5 מגיב עם Si ליצירת אטומי SiO2 וזרחן, בדרך זו נוצרת שכבה של SiO2 המכילה יסודות זרחן על פני פרוסת הסיליקון, הנקראת זכוכית פוספוסיליקט.הציוד להסרת זכוכית סיליקט זרחנית מורכב בדרך כלל מהגוף הראשי, מיכל הניקוי, מערכת הנעת סרוו, זרוע מכנית, מערכת בקרה חשמלית ומערכת חלוקת חומצה אוטומטית.מקורות הכוח העיקריים הם חומצה הידרופלואורית, חנקן, אוויר דחוס, מים טהורים, רוח פליטת חום ומי שפכים.חומצה הידרופלואורית ממיסה סיליקה מכיוון שחומצה הידרופלואורית מגיבה עם סיליקה כדי ליצור גז סיליקון טטרפלואוריד נדיף.אם החומצה ההידרופלואורית מוגזמת, סיליקון טטרפלואוריד שנוצר על ידי התגובה יגיב עוד יותר עם החומצה ההידרופלואורית ליצירת קומפלקס מסיס, חומצה הקספלואורוסיליצית.

5. תחריט פלזמה

מכיוון שבמהלך תהליך הדיפוזיה, גם אם מאמצים דיפוזיה גב אל גב, זרחן בהכרח יתפזר על כל המשטחים כולל קצוות פרוסת הסיליקון.אלקטרונים שנוצרו בצילום שנאספו בצד הקדמי של צומת ה-PN יזרמו לאורך אזור הקצה שבו מתפזר זרחן אל הצד האחורי של צומת ה-PN, מה שיגרום לקצר חשמלי.לכן, יש לחרוט את הסיליקון המסומם סביב התא הסולארי כדי להסיר את צומת ה-PN בקצה התא.תהליך זה נעשה בדרך כלל באמצעות טכניקות תחריט פלזמה.תחריט פלזמה נמצא במצב לחץ נמוך, מולקולות האב של הגז התגובתי CF4 מתרגשות על ידי כוח תדר רדיו כדי ליצור יינון וליצור פלזמה.פלזמה מורכבת מאלקטרונים ויונים טעונים.בהשפעת אלקטרונים, הגז בתא התגובה יכול לספוג אנרגיה וליצור מספר רב של קבוצות פעילות בנוסף להמרה ליונים.הקבוצות התגובתיות הפעילות מגיעות אל פני השטח של SiO2 עקב דיפוזיה או תחת פעולת שדה חשמלי, שם הן מגיבות כימית עם פני החומר המיועד לחרוט, ויוצרות תוצרי תגובה נדיפים הנפרדים משטח החומר המיועד לחרוט. חרוטים, ונשאבים החוצה מהחלל על ידי מערכת הוואקום.

6. ציפוי אנטי השתקפות

רפלקטיביות משטח הסיליקון המלוטש היא 35%.על מנת להפחית את השתקפות פני השטח ולשפר את יעילות ההמרה של התא, יש צורך להפקיד שכבה של סרט אנטי השתקפות סיליקון ניטריד.בייצור תעשייתי, ציוד PECVD משמש לעתים קרובות להכנת סרטים נגד השתקפות.PECVD הוא שקיעת אדים כימית משופרת בפלזמה.העיקרון הטכני שלו הוא להשתמש בפלזמה בטמפרטורה נמוכה כמקור האנרגיה, הדגימה מונחת על הקתודה של פריקת הזוהר בלחץ נמוך, פריקת הזוהר משמשת לחימום הדגימה לטמפרטורה קבועה מראש, ולאחר מכן כמות מתאימה של גזים תגובתיים SiH4 ו- NH3 מוכנסים.לאחר סדרה של תגובות כימיות ותגובות פלזמה, נוצר סרט מוצק, כלומר סרט סיליקון ניטריד, על פני הדגימה.באופן כללי, עובי הסרט שהופקד על ידי שיטת שקיעת אדים כימית משופרת בפלזמה הוא בערך 70 ננומטר.לסרטים בעובי זה יש פונקציונליות אופטית.באמצעות העיקרון של הפרעות סרט דק, ניתן להפחית מאוד את השתקפות האור, זרם הקצר והתפוקה של הסוללה גדלים מאוד, וגם היעילות משתפרת מאוד.

7. הדפסת מסך

לאחר שהתא הסולארי עבר תהליכים של טקסטורה, דיפוזיה ו-PECVD, נוצר צומת PN, שיכול ליצור זרם בהארה.על מנת לייצא את הזרם שנוצר, יש צורך ליצור אלקטרודות חיוביות ושליליות על פני הסוללה.ישנן דרכים רבות לייצור אלקטרודות, והדפסת מסך היא תהליך הייצור הנפוץ ביותר לייצור אלקטרודות לתאים סולאריים.הדפסת מסך היא להדפיס תבנית קבועה מראש על המצע באמצעות הבלטה.הציוד מורכב משלושה חלקים: הדפסת משחת כסף-אלומיניום בגב הסוללה, הדפסת משחת אלומיניום בגב הסוללה, והדפסת משחת כסף בחזית הסוללה.עקרון העבודה שלו הוא: השתמשו ברשת של תבנית המסך כדי לחדור את הרחצה, הפעילו לחץ מסוים על חלק ה-slurry של המסך בעזרת מגרד, ונועו לכיוון הקצה השני של המסך בו-זמנית.הדיו נסחט מהרשת של החלק הגרפי אל המצע על ידי המגב תוך כדי תנועה.בשל האפקט הצמיג של המשחה, ההטבעה קבועה בטווח מסוים, והמגב נמצא תמיד במגע ליניארי עם לוחית הדפסת המסך והמצע במהלך ההדפסה, וקו המגע נע עם תנועת המגב להשלמתו. מכת ההדפסה.

8. סינטרה מהירה

לא ניתן להשתמש ישירות בפריסת הסיליקון המודפסת על המסך.זה צריך להיות sinter במהירות בכבשן sintering כדי לשרוף את קלסר השרף האורגני, משאיר אלקטרודות כסף טהור כמעט דבוק הדוק פרוסת הסיליקון עקב פעולת הזכוכית.כאשר הטמפרטורה של אלקטרודת הכסף והסיליקון הגבישי מגיעה לטמפרטורה האוטקטית, אטומי הסיליקון הגבישיים משולבים בחומר אלקטרודת הכסף המותכת בפרופורציה מסוימת, ובכך יוצרים את המגע האוהמי של האלקטרודות העליונות והתחתונות, ומשפרים את המעגל הפתוח. מתח ומקדם מילוי של התא.הפרמטר המרכזי הוא להפוך אותו לבעל מאפייני התנגדות כדי לשפר את יעילות ההמרה של התא.

תנור הסינטר מחולק לשלושה שלבים: טרום-סינטר, סינטר וקירור.מטרת שלב הקדם-הסינטור היא לפרק ולצרוב את הקושר הפולימרי בתרחיץ, והטמפרטורה עולה לאט בשלב זה;בשלב הסינטר, תגובות פיסיקליות וכימיות שונות מושלמות בגוף המחובר ליצירת מבנה סרט עמיד, מה שהופך אותו לעמיד באמת., הטמפרטורה מגיעה לשיא בשלב זה;בשלב הקירור והקירור, הזכוכית מתקררת, מתקשה ומתמצקת, כך שמבנה הסרט העמיד נדבק באופן קבוע למצע.

9. ציוד היקפי

בתהליך ייצור התאים נדרשים גם מתקנים היקפיים כגון אספקת חשמל, חשמל, אספקת מים, ניקוז, HVAC, ואקום וקיטור מיוחד.ציוד להגנה מפני אש והגנה על הסביבה חשובים במיוחד כדי להבטיח בטיחות ופיתוח בר קיימא.עבור קו ייצור תאים סולאריים בהספק שנתי של 50MW, צריכת החשמל של ציוד התהליך וההספק בלבד היא כ-1800KW.כמות המים הטהורים בתהליך היא כ-15 טון לשעה, ודרישות איכות המים עומדות בתקן הטכני EW-1 של המים בסין בדרגה אלקטרונית GB/T11446.1-1997.כמות מי קירור התהליך היא גם כ-15 טון לשעה, גודל החלקיקים באיכות המים לא צריך להיות גדול מ-10 מיקרון, וטמפרטורת אספקת המים צריכה להיות 15-20 מעלות צלזיוס.נפח פליטת הוואקום הוא כ-300M3/H.במקביל, נדרשים גם כ-20 מ"ק של מיכלי אגירת חנקן ו-10 מ"ק של מיכלי חמצן.בהתחשב בגורמי הבטיחות של גזים מיוחדים כמו סילאן, יש צורך גם להקים חדר גז מיוחד כדי להבטיח באופן מוחלט את בטיחות הייצור.בנוסף, מגדלי בעירה סילאן ותחנות לטיפול בשפכים הם גם מתקנים הכרחיים לייצור תאים.