หลักการผลิตของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนคืออะไร

มีแปดขั้นตอนในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์จากซิลิคอนเวเฟอร์เพื่อการทดสอบขั้นสุดท้ายของเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีอยู่

ขั้นตอนที่ 1: ตรวจสอบเวเฟอร์

ซิลิคอนเวเฟอร์เป็นพาหะของเซลล์แสงอาทิตย์ คุณภาพของซิลิคอนเวเฟอร์จะกำหนดประสิทธิภาพการแปลงของเซลล์แสงอาทิตย์โดยตรงดังนั้นจึงจำเป็นต้องทดสอบซิลิคอนเวเฟอร์ที่เข้ามา กระบวนการนี้ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการวัดค่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคของซิลิคอนเวเฟอร์ออนไลน์เช่นความหยาบผิวอายุการใช้งานของชนกลุ่มน้อยความต้านทาน P / N และ microcrack เป็นต้นอุปกรณ์ประกอบด้วยการโหลดอัตโนมัติและการขนถ่ายการถ่ายโอนเวเฟอร์การรวมระบบและ โมดูลตรวจจับสี่โมดูล

ในหมู่พวกเขาเครื่องตรวจจับซิลิคอนเวเฟอร์จะตรวจจับความหยาบผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนและในขณะเดียวกันก็ตรวจจับพารามิเตอร์ลักษณะที่ปรากฏเช่นขนาดและเส้นทแยงมุมของแผ่นซิลิคอน โมดูลตรวจจับ microcrack ใช้สำหรับตรวจจับ microcracks ภายในของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน นอกจากนี้ยังมีโมดูลตรวจจับสองโมดูลหนึ่งในนั้นคือโมดูลทดสอบออนไลน์ส่วนใหญ่ทดสอบความต้านทานเวเฟอร์และประเภทเวเฟอร์และโมดูลอื่น ๆ ที่ใช้ในการทดสอบชีวิตของชนกลุ่มน้อยของซิลิคอนเวเฟอร์ ก่อนการตรวจจับอายุการใช้งานและความต้านทานของชนกลุ่มน้อยควรตรวจจับเส้นทแยงมุมและ microcrack ของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนและแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนที่ชำรุดควรจะถูกลบออกโดยอัตโนมัติ อุปกรณ์การทดสอบเวเฟอร์สามารถโหลดและขนถ่ายเวเฟอร์โดยอัตโนมัติและสามารถวางผลิตภัณฑ์ที่ไม่มีเงื่อนไขในตำแหน่งคงที่เพื่อปรับปรุงความแม่นยำและประสิทธิภาพในการทดสอบ

ขั้นตอนที่ 2: พื้นผิวและทำความสะอาด

การเตรียมพื้นผิวของหนังนิ่มซิลิคอน monocrystalline คือการใช้การกัดกร่อนแบบแอนไอโซโทรปิกของซิลิคอนเพื่อสร้างโครงสร้างพีระมิดสี่ด้านนับล้านบนพื้นผิวซิลิกอนของทุกตารางเซนติเมตร เนื่องจากการสะท้อนหลายครั้งและการหักเหของแสงตกกระทบบนพื้นผิวการดูดซับของแสงจะเพิ่มขึ้นและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรและประสิทธิภาพการแปลงของแบตเตอรี่จะดีขึ้น

วิธีการแก้ปัญหาการกัดกร่อนของซิลิคอน anisotropic มักจะเป็นสารละลายด่างร้อน ฐานที่มีอยู่ ได้แก่ โซเดียมไฮดรอกไซด์โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ลิเธียมไฮดรอกไซด์และเอธิลเนเดียม ส่วนใหญ่ใช้สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์เจือจางราคาถูกที่มีความเข้มข้นประมาณ 1% เพื่อเตรียมซิลิกอนนิ่มและอุณหภูมิการกัดกร่อน 70-85 ℃ เพื่อให้ได้หนังกลับที่สม่ำเสมอควรเพิ่มแอลกอฮอล์เช่นเอทานอลและไอโซโพรพานอลเป็นสารเพิ่มความซับซ้อนเพื่อเร่งการกัดกร่อนของซิลิคอน ก่อนที่จะมีการเตรียมหนังกลับให้ใช้แผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนผุพังพื้นผิวเบื้องต้นและต้องใช้ของเหลวอัลคาไลน์หรือกรดกัดกร่อนประมาณ 20 ~ 25 ไมครอนในการถอดออก หลังจากหนังกลับสึกกร่อนแล้วให้ทำความสะอาดสารเคมีทั่วไป เวเฟอร์ซิลิคอนที่เตรียมบนพื้นผิวไม่ควรเก็บไว้ในน้ำเป็นเวลานานเพื่อป้องกันการปนเปื้อน

ขั้นตอนที่ 3: การแพร่กระจาย

จำเป็นต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ของจุดแยก PN เพื่อรับรู้การแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า เตาแพร่เป็นอุปกรณ์พิเศษสำหรับการผลิต PN junction ของเซลล์แสงอาทิตย์ เตาแพร่กระจายแบบท่อประกอบด้วยส่วนใหญ่สี่ส่วน: ส่วนบนของเรือควอทซ์, ห้องก๊าซไอเสีย, ส่วนของร่างกายเตาและส่วนตู้ก๊าซ โดยทั่วไปแหล่งของเหลวของฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์จะใช้เป็นแหล่งแพร่ เวเฟอร์ซิลิคอนชนิด P ถูกวางในภาชนะควอตซ์ของเตาหลอมแบบท่อ ฟอสฟอรัสออกซีคลอไรด์ถูกใส่ลงในภาชนะควอทซ์โดยไนโตรเจนที่อุณหภูมิสูง 850 - 900 องศาเซลเซียส Phosphorus oxychloride ทำปฏิกิริยากับซิลิคอนเวเฟอร์เพื่อให้ได้อะตอมของฟอสฟอรัส หลังจากระยะเวลาหนึ่งอะตอมฟอสฟอรัสจะเข้าสู่ชั้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์จากทั่วและซึมเข้าไปในซิลิคอนเวเฟอร์ผ่านช่องว่างระหว่างอะตอมของซิลิคอนทำให้เกิดชุมทางของเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n และสารกึ่งตัวนำชนิด p คือ PN ทางแยก จุดเชื่อมต่อ PN ที่ผลิตโดยวิธีนี้มีความสม่ำเสมอที่ดีความไม่สม่ำเสมอของความต้านทานบล็อกน้อยกว่า 10% และอายุการใช้งานของชนกลุ่มน้อยมากกว่า 10ms การทำ PN junction เป็นกระบวนการพื้นฐานและสำคัญที่สุดในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ เพราะมันคือการก่อตัวของทางแยก PN เพื่อให้อิเล็กตรอนและหลุมในการไหลจะไม่กลับไปที่เดิมดังนั้นการก่อตัวของกระแสโดยใช้สายไฟที่จะนำออกมาในปัจจุบันเป็นกระแสตรง กระบวนการนี้ใช้ในการผลิตและการผลิตเวเฟอร์เซลล์แสงอาทิตย์

ขั้นตอนที่ 4: การแยก และ การทำความสะอาด ขอบ

การกัดกร่อนทางเคมีทำให้ซิลิคอนเวเฟอร์ถูกจุ่มลงในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกเพื่อสร้างปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อสร้างกรด hexafluorosilicic ที่ซับซ้อนที่ละลายน้ำได้เพื่อขจัดชั้นของแก้วซิลิคอนฟอสฟอรัสที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของซิลิคอนเวเฟอร์หลังจากการแพร่กระจาย ในกระบวนการแพร่กระจาย POCL3 ทำปฏิกิริยากับ O2 เพื่อสร้างการสะสม P2O5 บนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน P2O5 ทำปฏิกิริยากับ Si เพื่อสร้าง SiO2 และอะตอมของฟอสฟอรัส ด้วยวิธีนี้ชั้นของ SiO2 ที่มีองค์ประกอบของฟอสฟอรัสจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนซึ่งเรียกว่าแก้วฟอสโฟซิลลิก

อุปกรณ์สำหรับกระจกซิลิคอนฟอสฟอรัสประกอบด้วยร่างกายถังทำความสะอาดระบบขับเคลื่อนเซอร์โวแขนกลระบบควบคุมไฟฟ้าและระบบกระจายกรดอัตโนมัติเป็นต้นแหล่งพลังงานหลักคือกรดไฮโดรฟลูออริกไนโตรเจนอากาศอัดน้ำบริสุทธิ์ ไอเสียร้อนและน้ำเสีย กรดไฮโดรฟลูออริกสามารถละลายซิลิก้าได้เพราะกรดไฮโดรฟลูออริกทำปฏิกิริยากับซิลิก้าเพื่อสร้างก๊าซซิลิกอนเทตร้าฟลูออไรด์ที่ระเหยได้ หากกรดไฮโดรฟลูออริกมากเกินไปซิลิคอน tetrafluoride ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาจะทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรฟลูออริกต่อไปเพื่อสร้างกรด hexafluorosilicic คอมเพล็กซ์ที่ละลายน้ำได้

เนื่องจากกระบวนการแพร่แม้ว่าจะใช้การแพร่กระจายแบบแบ็ค - ทู - แบ็กพื้นผิวทั้งหมดรวมถึงขอบของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนจะถูกกระจายด้วยฟอสฟอรัสอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ อิเล็กตรอน photogenerated ที่รวบรวมจากด้านหน้าของทางแยก PN จะไหลไปทางด้านหลังของทางแยก PN ตามขอบของพื้นที่ฟอสฟอรัสทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร ดังนั้นซิลิกอนเจือที่อยู่รอบ ๆ เซลล์สุริยะต้องถูกแกะสลักเพื่อลบทางแยก PN ที่ขอบของเซลล์

การแกะสลักพลาสมามักใช้ในการทำกระบวนการนี้ให้เสร็จ การแกะสลักพลาสม่าเป็นกระบวนการที่โมเลกุลแม่ของก๊าซปฏิกิริยา CF4 แตกตัวเป็นไอออนและก่อตัวเป็นพลาสมาภายใต้การกระตุ้นของพลังงาน rf ที่ความดันต่ำ พลาสม่าประกอบด้วยอิเลคตรอนและไอออนที่มีประจุซึ่งเป็นแก๊สในห้องทำปฏิกิริยาภายใต้ผลกระทบของอิเล็กตรอนนอกเหนือจากการเปลี่ยนเป็นอิออน แต่ยังสามารถดูดซับพลังงานและก่อตัวเป็นกลุ่มที่ทำงานอยู่เป็นจำนวนมาก กลุ่มปฏิกิริยาเข้าถึงพื้นผิวของ SiO2 เนื่องจากการแพร่กระจายหรือภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่พวกเขามีปฏิกิริยาทางเคมีกับพื้นผิวของวัสดุแกะสลักและรูปแบบผลิตภัณฑ์ระเหยปฏิกิริยาที่หนีออกมาจากพื้นผิวของวัสดุแกะสลักและสกัดจาก โพรงโดยระบบสูญญากาศ

ขั้นตอนที่ 5: การเคลือบ ARC (Anti-Reflective Coating)

การสะท้อนแสงของพื้นผิวซิลิกอนขัดเงาของฟิล์มป้องกันแสงสะท้อนที่เคลือบแล้วนั้นมีค่า 35% เพื่อลดการสะท้อนพื้นผิวและปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงของแบตเตอรี่จำเป็นต้องฝากชั้นฟิล์มซิลิกอนไนไตรด์ป้องกันแสงสะท้อน ทุกวันนี้อุปกรณ์ PECVD มักถูกใช้เพื่อเตรียมฟิล์มป้องกันการสะท้อนในการผลิตภาคอุตสาหกรรม PECVD เป็นการเพิ่มการสะสมไอสารเคมีในพลาสมา มันเป็นหลักการทางเทคนิคของพลาสมาอุณหภูมิต่ำที่ใช้เป็นแหล่งพลังงานตัวอย่างในการปล่อยแสงแคโทดภายใต้ความดันต่ำโดยใช้ตัวอย่างการปล่อยความร้อนแบบเปล่งแสงจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดไว้แล้วผ่านเข้าไปในปฏิกิริยาของก๊าซ SiH4 และ NH3 ก๊าซผ่านชุดของปฏิกิริยาทางเคมีและพลาสม่าขึ้นรูปฟิล์มแข็งในพื้นผิวของตัวอย่างคือฟิล์มบางซิลิคอนไนไตรด์ โดยทั่วไปฟิล์มบางที่สะสมโดยวิธีการสะสมไอสารเคมีในพลาสมานี้จะมีความหนาประมาณ 70 นาโนเมตร ภาพยนตร์ที่มีความหนานี้สามารถใช้งานได้ดี ใช้หลักการของการรบกวนฟิล์มบาง ๆ การสะท้อนแสงสามารถลดลงอย่างมากกระแสลัดวงจรและการส่งออกของแบตเตอรี่สามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากและประสิทธิภาพยังสามารถปรับปรุงได้

ขั้นตอนที่ 6: ติดต่อการพิมพ์

เซลล์สุริยะการพิมพ์สกรีนได้ถูกสร้างขึ้นเป็นทางแยก PN หลังจากทำผ้าสำลีการแพร่กระจายและ PECVD และกระบวนการอื่น ๆ ซึ่งสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าภายใต้แสง เพื่อที่จะส่งออกกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะต้องทำขั้วไฟฟ้าขั้วบวกและขั้วลบบนพื้นผิวของแบตเตอรี่ มีหลายวิธีในการทำอิเล็กโทรดและการพิมพ์สกรีนเป็นกระบวนการที่ใช้กันทั่วไปในการทำอิเล็กโทรดเซลล์แสงอาทิตย์ การพิมพ์สกรีนใช้วิธีการนูนเพื่อพิมพ์กราฟิกที่กำหนดไว้บนวัสดุพิมพ์

อุปกรณ์ประกอบด้วยสามส่วน: การพิมพ์เงินวางที่ด้านหลังของแบตเตอรี่การพิมพ์อลูมิเนียมวางที่ด้านหลังของแบตเตอรี่และการพิมพ์เงินวางที่ด้านหน้าของแบตเตอรี่ หลักการทำงานของมันคือ: ใช้ตาข่ายตาข่ายผ่านขนาดด้วยมีดโกนในขนาดของตาข่ายลวดเพื่อใช้ความดันบางอย่างในขณะที่ย้ายไปยังปลายอีกด้านของตาข่ายลวด หมึกจะถูกบีบจากส่วนที่เป็นตาข่ายของส่วนกราฟิกไปยังวัสดุพิมพ์ในขณะที่มันเคลื่อนที่ เนื่องจากความหนืดของแปะทำให้การพิมพ์อยู่ในช่วงที่กำหนด ในการพิมพ์มีดโกนนั้นจะสัมผัสกันเป็นเส้นตรงกับแผ่นพิมพ์หน้าจอและวัสดุพิมพ์และเส้นสัมผัสนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยมีดโกนเพื่อให้การเดินทางการพิมพ์เสร็จสมบูรณ์

ขั้นตอนที่ 7: การเผา

การเผาซินอย่างรวดเร็วหลังจากพิมพ์หน้าจอของเวเฟอร์ซิลิกอนไม่สามารถใช้โดยตรงต้องเผาโดยการเผาซินเทอร์ซิลิโคนการเผาไหม้กาวเรซินอินทรีย์ที่เหลือเกือบบริสุทธิ์เนื่องจากผลของแก้วและใกล้กับขั้วเงินในเวเฟอร์ซิลิคอน . เมื่ออิเล็กโทรดเงินและผลึกซิลิกอนในอุณหภูมิของอุณหภูมิยูเทคติกอะตอมผลึกซิลิคอนที่มีสัดส่วนที่แน่นอนในวัสดุอิเล็กโทรดเงินหลอมเหลวการขึ้นรูปและอิเล็กโทรดแบบสัมผัสแบบโอห์มมิกปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของเซลล์และเติมปัจจัยสำคัญสองตัว เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงของเซลล์แสงอาทิตย์

เตาเผาจะถูกแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: presintering, เผาและระบายความร้อน จุดประสงค์ของขั้นตอนการเตรียมล่วงหน้าคือการย่อยสลายและเผาพอลิเมอร์ของสารยึดเกาะในสารละลาย ในขั้นตอนการซินเทอร์ปฏิกิริยาทางกายภาพและทางเคมีต่าง ๆ จะเสร็จสมบูรณ์ในร่างกายซินติ้งเพื่อสร้างโครงสร้างฟิล์มต้านทานและทำให้มันมีลักษณะต้านทานอย่างแท้จริง ในขั้นตอนนี้อุณหภูมิถึงจุดสูงสุด ในขั้นตอนการทำความเย็นและการระบายความร้อนแก้วจะทำให้เย็นลงแข็งตัวและแข็งตัวเพื่อที่โครงสร้างฟิล์มความต้านทานจะเกาะติดกับพื้นผิวอย่างถาวร

ขั้นตอนที่ 8: การทดสอบและการเรียงลำดับเซลล์

เซลล์สุริยะพร้อมที่จะประกอบในขณะนี้จะถูกทดสอบภายใต้สภาวะของแสงแดดจำลองแล้วจำแนกและจัดเรียงตามประสิทธิภาพ สิ่งนี้ถูกจัดการโดยอุปกรณ์ทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งทำการทดสอบและเรียงลำดับเซลล์โดยอัตโนมัติ จากนั้นคนงานในโรงงานจะต้องถอนเซลล์ออกจากที่เก็บข้อมูลประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้องซึ่งเครื่องจะทำการแยกเซลล์

เซลล์สุริยะนั้นโดยทั่วไปจะกลายเป็นวัตถุดิบใหม่ที่ใช้ในการประกอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ขึ้นอยู่กับความนุ่มนวลของกระบวนการผลิตและคุณภาพของวัสดุแผ่นซิลิกอนขั้นพื้นฐานผลลัพธ์สุดท้ายในรูปของเซลล์แสงอาทิตย์จะถูกให้คะแนนเป็นเกรดคุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่แตกต่างกัน

อุปกรณ์และเงื่อนไขต่อพ่วง

อุปกรณ์ต่อพ่วงในกระบวนการผลิตของแบตเตอรี่, แหล่งจ่ายไฟ, น้ำประปา, การระบายน้ำ, hvac, สูญญากาศ, ไอน้ำพิเศษและสิ่งอำนวยความสะดวกต่อพ่วงอื่น ๆ ที่จำเป็น การป้องกันไฟไหม้และอุปกรณ์ป้องกันสิ่งแวดล้อมก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกันในการสร้างความปลอดภัยและการพัฒนาที่ยั่งยืน

สายการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีกำลังการผลิต 50MW ต่อปีเฉพาะการใช้พลังงานในกระบวนการและอุปกรณ์ไฟฟ้าเท่านั้นคือประมาณ 1800KW ปริมาณของกระบวนการผลิตน้ำบริสุทธิ์ประมาณ 15 ตันต่อชั่วโมงและคุณภาพน้ำจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานทางเทคนิค ew-1 ของ e-grade น้ำ GB / t11446.1-1997 การใช้น้ำหล่อเย็นของกระบวนการประมาณ 15 ตันต่อชั่วโมงขนาดอนุภาคในน้ำไม่ควรเกิน 10 ไมครอนและอุณหภูมิของน้ำประปาควรจะอยู่ที่ 15-20 ℃ สูญญากาศปล่อยเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 300M3 / H นอกจากนี้ยังต้องการไนโตรเจนประมาณ 20 ลูกบาศก์เมตรและออกซิเจน 10 ลูกบาศก์เมตร เมื่อพิจารณาถึงปัจจัยด้านความปลอดภัยของก๊าซพิเศษเช่นไซเลนจำเป็นต้องตั้งค่าช่วงเวลาก๊าซพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าปลอดภัยในการผลิต นอกจากนี้หอเผาไหม้ไซเลนและสถานีบำบัดน้ำเสียก็เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกที่จำเป็นสำหรับการผลิตเซลล์