Wat is het productieprincipe van Silicium-zonnecel

- Jul 09, 2019-

solar cell production process flow


Er zijn acht stappen om zonnecellen van siliciumwafers te produceren tot het laatste testen van de klaar-zonnecel.


Stap 1: Wafercontrole


Siliciumwafer is de drager van zonnecellen. De kwaliteit van de siliciumwafer bepaalt rechtstreeks de conversie-efficiëntie van de zonnecel, dus het is noodzakelijk om de binnenkomende siliciumwafer te testen. Dit proces wordt voornamelijk gebruikt voor online metingen van enkele technische parameters van siliciumwafels, zoals oppervlakteruwheid, levensduur van minderheden, resistiviteit, P / N-type en microscheur, enz. De apparatuur bestaat uit automatisch laden en lossen, wafertransmissie, systeemintegratie en vier detectiemodules.


wafer inspection


Onder hen detecteert de fotovoltaïsche siliciumwafeldetector de oppervlakteruwheid van de siliciumwafer en detecteert tegelijkertijd de verschijningsparameters zoals de afmeting en diagonale lijn van de siliciumwafer. De microcrack-detectiemodule wordt gebruikt om de interne microscheuren van siliciumwafer te detecteren. Daarnaast zijn er twee detectiemodules, waarvan er één een online testmodule is die hoofdzakelijk de waferweerstand en het wafer-type test, en de andere module wordt gebruikt om de minderheidslevensduur van siliciumwafer te testen. Voordat de levensduur en weerstand van minderheden worden gedetecteerd, moeten de diagonaal en microscheur van de siliciumwafel worden gedetecteerd en moet de beschadigde siliciumwafel automatisch worden verwijderd. De wafer-testapparatuur kan de wafer automatisch laden en lossen en kan de niet-gekwalificeerde producten in een vaste positie plaatsen om de testnauwkeurigheid en -efficiëntie te verbeteren.


Stap 2: Texturen en reinigen


texture


De voorbereiding van het oppervlak van het monokristallijne siliciumsuede is om de anisotrope corrosie van silicium te gebruiken om miljoenen vierzijdige piramidale structuren op het siliciumoppervlak van elke vierkante centimeter te vormen. Door de meervoudige reflectie en breking van invallend licht op het oppervlak, neemt de absorptie van licht toe en worden de kortsluitstroom en de conversie-efficiëntie van de batterij verbeterd.


Siliciumanisotrope corrosieoplossingen zijn gewoonlijk hete alkalische oplossingen. Beschikbare basen zijn natriumhydroxide, kaliumhydroxide, lithiumhydroxide en ethyleendiamine. De meesten van hen gebruiken goedkope natriumhydroxide verdunde oplossing met een concentratie van ongeveer 1% om suède silicium voor te bereiden, en de corrosietemperatuur is 70-85 ℃. Om uniform suède te verkrijgen, moeten alcoholen zoals ethanol en isopropanol als complexvormers worden toegevoegd om de corrosie van silicium te versnellen. Voorafgaand aan de voorbereiding van het suède, zal de siliciumwafel initiële oppervlaktecorrosie ondergaan, en ongeveer 20-25 micron alkalische of zure corrosievloeistof zal worden gebruikt om het te verwijderen. Nadat het suède is gecorrodeerd, moet algemene chemische reiniging worden uitgevoerd. De siliciumwafels die op het oppervlak zijn voorbereid, mogen niet lang in water worden opgeslagen om besmetting te voorkomen.


Stap 3: Diffusie


diffusion


Een groot gebied van PN-overgang is nodig om de omzetting van lichtenergie in elektrische energie te realiseren. De diffusieoven is een speciale uitrusting voor het vervaardigen van een PN-junctie van zonnecellen. De buisvormige diffusieoven bestaat hoofdzakelijk uit vier delen: het bovenste deel van de kwartsboot, de uitlaatgaskamer, het ovenlichaamsdeel en het gaskastdeel. Over het algemeen wordt de vloeistofbron van fosforoxychloride gebruikt als de diffusiebron. P-type siliciumwafels worden geplaatst in de kwartshouder van buisvormige diffusieoven. Fosforoxychloride wordt door stikstof in de kwartshouder gebracht bij een hoge temperatuur van 850 - 900 graden Celsius. Fosforoxychloride reageert met siliciumwafels om fosforatomen te verkrijgen. Na een bepaalde tijdsperiode komen fosforatomen de oppervlaktelaag van siliciumwafels van rondom binnen en dringen door de opening tussen siliciumatomen in de siliciumwafels door, vormen de verbinding van n-type halfgeleider en p-type halfgeleider, namelijk de PN knooppunt. De PN-overgang geproduceerd door deze methode heeft een goede uniformiteit, de ongelijkheid van de blokweerstand is minder dan 10%, en de minderheidlevensduur is groter dan 10 ms. Het maken van PN-knooppunt is het meest fundamentele en belangrijkste proces bij de productie van zonnecellen. Omdat het de vorming van de PN-overgang is, zodat de elektronen en gaten in de stroom niet naar het origineel terugkeren, dus de vorming van een stroom, met behulp van een draad om de stroom te leiden, is de gelijkstroom. Dit proces wordt gebruikt bij de productie en productie van zonnecelwafers.


Stap 4: randisolatie en reiniging


Door middel van chemische corrosie worden de siliciumwafels ondergedompeld in fluorwaterstofzuuroplossing om een chemische reactie te genereren om het oplosbare complex hexafluorsiliciumzuur te vormen, om een laag van fosforig siliciumglas te verwijderen die op het oppervlak van de siliciumwafels wordt gevormd na diffusie. In het diffusieproces reageert POCL3 met O2 om P2O5-afzetting op het oppervlak van siliciumwafer te genereren. P2O5 reageert met Si om SiO2- en fosforatomen te genereren. Op deze manier wordt een laag Si02 bevattende fosforelementen gevormd op het oppervlak van siliciumwafer, dat fosfosiliciumglas wordt genoemd.


De apparatuur voor fosfor siliciumglas is over het algemeen samengesteld uit het lichaam, de schoonmaaktank, servoaandrijvingssysteem, mechanische arm, elektrisch controlesysteem en automatisch zuurdistributiesysteem, enz. De belangrijkste krachtbronnen zijn waterstoffluoride, stikstof, perslucht, zuiver water, warmte-afvoer en afvalwater. Waterstoffluoride kan silica oplossen omdat waterstoffluoride reageert met silica om een vluchtig siliciumtetrafluoridegas te vormen. Als waterstoffluoride overmatig is, zal het siliciumtetrafluoride gevormd door de reactie verder reageren met fluorwaterstofzuur om een oplosbaar complex hexafluorsiliciumzuur te vormen.


Edge isolation


Vanwege het proces van diffusie, zelfs bij gebruik van back-to-back diffusie, zullen alle oppervlakken inclusief randen van siliciumwafer onvermijdelijk worden gediffundeerd met fosfor. De door foto's gegenereerde elektronen die zijn verzameld vanaf de voorzijde van de PN-overgang zullen naar de achterkant van de PN-overgang langs de rand van het fosforgebied stromen, waardoor een kortsluiting wordt veroorzaakt. Daarom moet het gedoteerde silicium rond de zonnecel worden geëtst om de PN-overgang aan de rand van de cel te verwijderen.


Plasma-etsen wordt meestal gebruikt om dit proces te voltooien. Plasma-etsen is een proces waarbij het oudermolecuul van reactief gas CF4 ioniseert en plasma vormt onder de excitatie van hoogfrequent vermogen bij lage druk. Plasma bestaat uit geladen elektronen en ionen, het gas in de reactiekamer onder invloed van elektronen, naast het transformeren in ionen, maar kan ook energie absorberen en een groot aantal actieve groepen vormen. Reactieve groepen bereiken het oppervlak van SiO2 als gevolg van diffusie of onder de werking van een elektrisch veld, waar ze chemische reacties hebben met het oppervlak van het geëtste materiaal, en vormen vluchtige reactieproducten die ontsnappen van het oppervlak van het geëtste materiaal en worden geëxtraheerd uit de holte door het vacuümsysteem.


Stap 5: ARC-depositie (anti-reflecterende coating)


ARC deposition


De reflectiviteit van het gepolijste siliciumoppervlak van de geplateerde antireflectiefilm is 35%. Teneinde de oppervlaktereflectie te verminderen en de conversie-efficiëntie van de batterij te verbeteren, moet een laag siliciumnitride-antireflectiefilm worden gedeponeerd. Tegenwoordig wordt PECVD-apparatuur vaak gebruikt om antireflectiefilm voor te bereiden in de industriële productie. PECVD is door plasma versterkte chemische dampafzetting. Het is het technische principe van lage temperatuur plasma wordt gebruikt als de energiebron, het monster op de kathode gloeiontlading onder lage druk, met behulp van de gloeiontlading verwarming monsters tot een vooraf bepaalde temperatuur, en vervolgens overgaan in het reactiegas SiH4 en NH3, gas door een reeks chemische reacties en plasma, waarbij een vaste film in het oppervlak van het monster wordt gevormd, zijn dunne films van siliciumnitride. Over het algemeen zijn dunne films afgezet door deze met plasma versterkte chemische dampafzettingsmethode ongeveer 70 nm dik. Een film van deze dikte is optisch functioneel. Met behulp van het principe van dunne film interferentie, kan de lichtreflectie aanzienlijk worden verminderd, de kortsluitstroom en -output van de batterij kan aanzienlijk worden verhoogd, en de efficiëntie kan ook worden verbeterd.


Stap 6: Contact afdrukken


Zeefdrukzonnecellen zijn gemaakt in PN-overgang na pluisvorming, diffusie en PECVD en andere processen, die elektrische stroom onder licht kunnen genereren. Om de gegenereerde stroom te exporteren, moeten er positieve en negatieve elektroden op het oppervlak van de batterij worden gemaakt. Er zijn veel manieren om elektroden te maken en zeefdrukken is het meest gebruikelijke proces om zonnecelelektroden te maken. Zeefdruk GEBRUIKT de methode van embossing om de vooraf bepaalde grafische afbeeldingen op het substraat af te drukken.


contact printing

De apparatuur bestaat uit drie delen: zilverkleurige pasta op de achterkant van de batterij, aluminium pasta op de achterkant van de batterij en zilverpasta op de voorkant van de batterij. Het werkingsprincipe is: gebruik het maasrooster door de maat, met een schraper ter grootte van het gaas om een bepaalde druk uit te oefenen, terwijl je naar het andere uiteinde van het gaas beweegt. De inkt kan worden samengeknepen van de mesh van de grafische sectie naar het substraat terwijl het beweegt. Door de viscositeit van de pasta wordt de imprinting binnen een bepaald bereik gefixeerd. Bij het afdrukken staat de schraper altijd in lineair contact met de zeefdrukplaat en het substraat en de contactlijn beweegt mee met de schraper om de drukrit te voltooien.


Stap 7: Sinteren


Snel sinteren na zeefdrukken van siliciumwafels, kan niet direct worden gebruikt, moet worden gesinterd door sinteroven, de organische hars kleefstofverbranding, de resterende bijna pure, vanwege het effect van glas en in de buurt van de zilveren elektrode op de siliciumwafels . Wanneer zilveren elektrode en kristallijn silicium in de temperatuur van de eutectische temperatuur, kristallijn siliciumatomen met bepaalde verhouding in de gesmolten zilveren elektrodematerialen, vormt en ohmse contactelektrode, cel open kringsvoltage en vulfactor twee belangrijkste parameters verbeteren, zijn weerstandseigenschappen maken, om de conversie-efficiëntie van zonnecellen te verbeteren.


fired solar cell


Sinteroven is verdeeld in drie fasen: voorintering, sinteren en koelen. Het doel van de voorinteringsstap is het ontbinden en verbranden van het polymeerbindmiddel in de suspensie. In de sinterfase worden verschillende fysieke en chemische reacties in het sinterlichaam voltooid om de resistieve filmstructuur te vormen en deze echt de weerstandseigenschappen te laten hebben. In dit stadium bereikt de temperatuur de piek. In de fase van afkoeling en koeling koelt, hardt en stolt het glas zodat de resistieve filmstructuur vast aan het substraat blijft kleven.


Stap 8: Testen en sorteren van cellen


De nu klaar-om-te monteren zonnecellen worden getest onder gesimuleerde zonlichtomstandigheden en vervolgens geclassificeerd en gesorteerd op basis van hun efficiëntie. Dit wordt afgehandeld door een testapparaat voor zonnecellen dat de cellen automatisch test en sorteert. De fabrieksarbeiders hoeven dan alleen de cellen uit de respectieve efficiëntiereservoirs te halen waarnaar de machine de cellen heeft gesorteerd.


sorting


De zonnecel wordt dan fundamenteel een nieuwe grondstof die vervolgens wordt gebruikt voor de assemblage van zonnepanelen. Afhankelijk van de soepelheid van het productieproces en de kwaliteit van het basische siliciumwafermateriaal, wordt het eindresultaat in de vorm van een zonnecel vervolgens verder ingedeeld in verschillende zonnecelkwaliteitsklassen.


Randapparatuur en voorwaarden


Perifere apparatuur in het productieproces van batterij, voeding, watervoorziening, afvoer, hvac, vacuüm, speciale stoom en andere randapparatuur zijn nodig. Brandbeveiliging en milieubescherming apparatuur zijn ook belangrijk om de veiligheid en duurzame ontwikkeling te garanderen.


Een productielijn voor zonnecellen met een jaarlijkse capaciteit van 50 MW, alleen het energieverbruik van het proces- en vermogenstoestel is ongeveer 1800 kW. De hoeveelheid proceszuiver water is ongeveer 15 ton per uur en de waterkwaliteit is vereist om te voldoen aan de ew-1 technische norm van China's e-grade water GB / t11446.1-1997. Het koelwaterverbruik van het proces is ongeveer 15 ton per uur, de deeltjesgrootte in het water mag niet meer zijn dan 10 micron en de watertoevoertemperatuur moet 15-20 ℃ zijn. Vacuümontlading is ongeveer 300M3 / H. Het vereist ook ongeveer 20 kubieke meter stikstof en 10 kubieke meter zuurstof. Gezien de veiligheidsfactoren van speciale gassen zoals silaan, is het noodzakelijk om een speciaal gasinterval in te stellen om de absolute productveiligheid te garanderen. Daarnaast zijn de silaanverbrandingstoren en het rioolwaterzuiveringsstation ook noodzakelijke voorzieningen voor de celproductie.