Ci sono otto passaggi per produrre celle solari dai wafer di silicio al test finale della cella solare pronta.
Passaggio 1: controllo del wafer
Il wafer di silicio è il vettore della cella solare. La qualità del wafer di silicio determina direttamente l'efficienza di conversione della cella solare, quindi è necessario testare il wafer di silicio in entrata. Questo processo viene utilizzato principalmente per la misurazione online di alcuni parametri tecnici di wafer di silicio, quali rugosità superficiale, durata di minoranza, resistività, tipo P / N e microcrack, ecc. L'apparecchiatura è composta da carico e scarico automatico, trasmissione di wafer, integrazione di sistema e quattro moduli di rilevamento.
Tra questi, il rivelatore di wafer di silicio fotovoltaico rileva la rugosità superficiale del wafer di silicio e allo stesso tempo rileva i parametri di aspetto come le dimensioni e la linea diagonale del wafer di silicio. Il modulo di rilevamento microcrack viene utilizzato per rilevare le microfessioni interne del wafer di silicio. Inoltre, ci sono due moduli di rilevamento, uno dei quali è il modulo di test online che verifica principalmente la resistività wafer e il tipo di wafer, e l'altro modulo è utilizzato per testare la vita di minoranza del wafer di silicio. Prima di rilevare la durata e la resistività di minoranza, è necessario rilevare la diagonale e la microcraccia del wafer di silicio e rimuovere il wafer di silicio danneggiato. L'apparecchiatura di collaudo dei wafer può caricare e scaricare automaticamente il wafer e può mettere i prodotti non qualificati in posizione fissa, in modo da migliorare la precisione e l'efficienza del test.
Passaggio 2: texturing e pulizia
La preparazione della superficie della pelle scamosciata di silicio monocristallino consiste nell'utilizzare la corrosione anisotropa del silicio per formare milioni di strutture piramidali a quattro lati sulla superficie di silicio di ogni centimetro quadrato. A causa della riflessione multipla e della rifrazione della luce incidente sulla superficie, l'assorbimento della luce aumenta e la corrente di cortocircuito e l'efficienza di conversione della batteria sono migliorate.
Le soluzioni di corrosione anisotrope al silicio sono generalmente soluzioni alcaline calde. Le basi disponibili sono idrossido di sodio, idrossido di potassio, idrossido di litio ed etilendiammina. La maggior parte di essi usa una soluzione diluita di idrossido di sodio a basso costo con una concentrazione di circa l'1% per preparare il silicio scamosciato e la temperatura di corrosione è 70-85 ℃. Per ottenere una pelle scamosciata uniforme, si dovrebbero aggiungere alcoli come etanolo e isopropanolo come agenti complessanti per accelerare la corrosione del silicio. Prima della preparazione della pelle scamosciata, il wafer di silicio deve essere sottoposto a corrosione superficiale iniziale e per rimuoverlo devono essere utilizzati circa 20 ~ 25 micron di liquido corrosivo alcalino o acido. Dopo che la pelle scamosciata è corrosa, deve essere eseguita una pulizia chimica generale. I wafer di silicio preparati sulla superficie non devono essere conservati nell'acqua per lungo tempo per prevenire la contaminazione.
Passaggio 3: diffusione
È necessaria un'ampia area di giunzione PN per realizzare la conversione dell'energia luminosa in energia elettrica. Il forno di diffusione è un'apparecchiatura speciale per la fabbricazione di giunzioni PN di celle solari. Il forno tubolare di diffusione è composto principalmente da quattro parti: la parte superiore della barca al quarzo, la camera dei gas di scarico, la parte del corpo del forno e la parte del vano del gas. Generalmente, la fonte liquida di fosforo ossicloruro viene utilizzata come fonte di diffusione. I wafer di silicio di tipo P sono posizionati nel contenitore di quarzo del forno di diffusione tubolare. L'ossicloruro di fosforo viene immesso nel contenitore di quarzo da azoto ad alta temperatura di 850 - 900 gradi Celsius. L'ossicloruro di fosforo reagisce con i wafer di silicio per ottenere atomi di fosforo. Dopo un certo periodo di tempo, gli atomi di fosforo entrano nello strato superficiale dei wafer di silicio da tutto intorno e permeano nei wafer di silicio attraverso lo spazio tra gli atomi di silicio, formando la giunzione del semiconduttore di tipo n e del semiconduttore di tipo p, ovvero la PN giunzione. La giunzione PN prodotta da questo metodo ha una buona uniformità, l'irregolarità della resistenza del blocco è inferiore al 10% e la durata della minoranza è maggiore di 10 ms. Fare giunzione PN è il processo più basilare e fondamentale nella produzione di celle solari. Perché è la formazione della giunzione PN, così che gli elettroni e i buchi nel flusso non ritorneranno all'originale, quindi la formazione di una corrente, usando un filo per far uscire la corrente, è la corrente continua. Questo processo viene utilizzato nella produzione e produzione di wafer di celle solari.
Passaggio 4: isolamento e pulizia del bordo
Mediante corrosione chimica, i wafer di silicio vengono immersi in una soluzione di acido fluoridrico per generare una reazione chimica per formare l'acido esafluorosilicico complesso solubile, in modo da rimuovere uno strato di vetro di silicio fosforoso formato sulla superficie dei wafer di silicio dopo diffusione. Nel processo di diffusione, POCL3 reagisce con O2 per generare deposizione di P2O5 sulla superficie del wafer di silicio. P2O5 reagisce con Si per generare SiO2 e atomi di fosforo. In questo modo, uno strato di SiO2 contenente elementi di fosforo è formato sulla superficie del wafer di silicio, che è chiamato vetro fosfosilicio.
L'attrezzatura per vetro al fosforo di silicio è generalmente composta da corpo, serbatoio di pulizia, sistema di servoazionamento, braccio meccanico, sistema di controllo elettrico e sistema automatico di distribuzione dell'acido, ecc. Le principali fonti di energia sono acido fluoridrico, azoto, aria compressa, acqua pura, scarico di calore e acque reflue. L'acido fluoridrico può sciogliere la silice perché l'acido fluoridrico reagisce con la silice per formare gas tetrafluoruro di silicio volatile. Se l'acido fluoridrico è eccessivo, il tetrafluoruro di silicio formato dalla reazione reagirà ulteriormente con acido fluoridrico per formare un acido esafluorosilicico complesso solubile.
A causa del processo di diffusione, anche se si utilizza la diffusione back-to-back, tutte le superfici inclusi i bordi del wafer di silicio saranno inevitabilmente diffusi con il fosforo. Gli elettroni fotogenerati raccolti dalla parte anteriore della giunzione PN fluiranno verso la parte posteriore della giunzione PN lungo il bordo dell'area del fosforo, causando un cortocircuito. Pertanto, il silicio drogato attorno alla cella solare deve essere inciso per rimuovere la giunzione PN sul bordo della cella.
L'incisione al plasma viene solitamente utilizzata per completare questo processo. L'attacco al plasma è un processo in cui la molecola genitrice del gas reattivo CF4 ionizza e plasma il plasma sotto l'eccitazione della potenza RF a bassa pressione. Il plasma è composto da elettroni e ioni carichi, il gas nella camera di reazione sotto l'impatto degli elettroni, oltre a trasformarsi in ioni, ma può anche assorbire energia e formare un gran numero di gruppi attivi. I gruppi reattivi raggiungono la superficie del SiO2 a causa della diffusione o sotto l'azione del campo elettrico, dove hanno reazioni chimiche con la superficie del materiale inciso e formano prodotti di reazione volatili che fuoriescono dalla superficie del materiale inciso e vengono estratti dal cavità dal sistema del vuoto.
Fase 5: deposizione ARC (rivestimento antiriflesso)
La riflettività della superficie di silicio lucidata del film antiriflesso placcato è del 35%. Per ridurre il riflesso superficiale e migliorare l'efficienza di conversione della batteria, è necessario depositare uno strato di film antiriflesso al nitruro di silicio. Oggigiorno, le attrezzature PECVD sono spesso utilizzate per preparare film antiriflessi nella produzione industriale. PECVD è la deposizione di vapore chimico potenziata al plasma. È il principio tecnico del plasma a bassa temperatura utilizzato come fonte di energia, il campione sulla scarica a bagliore del catodo a bassa pressione, usando i campioni di riscaldamento a scarica incandescente fino a una temperatura predeterminata, e quindi passa nel gas di reazione SiH4 e NH3, gas attraverso una serie di reazioni chimiche e plasma, formando un film solido nella superficie del campione è film sottili di nitruro di silicio. In generale, i film sottili depositati con questo metodo di deposizione chimica da fase vapore con aggiunta di plasma hanno uno spessore di circa 70 nm. Un film di questo spessore è otticamente funzionale. Utilizzando il principio dell'interferenza della pellicola sottile, la riflessione della luce può essere notevolmente ridotta, la corrente di cortocircuito e l'uscita della batteria possono essere notevolmente aumentate e l'efficienza può anche essere migliorata.
Passaggio 6: Stampa dei contatti
Le celle solari serigrafiche sono state trasformate in giunzione PN dopo la produzione di lanugine, diffusione e PECVD e altri processi, che possono generare corrente elettrica sotto luce. Per esportare la corrente generata, elettrodi positivi e negativi devono essere fatti sulla superficie della batteria. Esistono molti modi per realizzare elettrodi e la stampa serigrafica è il processo più comune per realizzare elettrodi per celle solari. Serigrafia UTILIZZA il metodo di goffratura per stampare la grafica predeterminata sul substrato.
L'apparecchiatura è composta da tre parti: la stampa in pasta d'argento sul retro della batteria, la stampa in pasta di alluminio sul retro della batteria e la stampa in pasta d'argento sul lato anteriore della batteria. Il suo principio di funzionamento è: utilizzare la rete a maglie di rete attraverso le dimensioni, con un raschietto delle dimensioni della rete metallica per applicare una certa pressione, mentre si muove verso l'altra estremità della rete metallica. L'inchiostro è comprimibile dalla mesh della sezione grafica al substrato mentre si sposta. A causa della viscosità della pasta, l'imprinting è fissato entro un certo intervallo. Nella stampa, il raschiatore è sempre in contatto lineare con la piastra di stampa dello schermo e il substrato e la linea di contatto si sposta con il raschietto per completare il percorso di stampa.
Step 7: Sinterizzazione
La rapida sinterizzazione dopo la serigrafia dei wafer di silicio, non può essere utilizzata direttamente, deve essere sinterizzata dal forno di sinterizzazione, la combustione di adesivo di resina organica, il restante quasi puro, a causa dell'effetto del vetro e vicino all'elettrodo d'argento sui wafer di silicio . Quando l'elettrodo d'argento e il silicio cristallino nella temperatura della temperatura eutettica, gli atomi di silicio cristallino con una certa proporzione nei materiali dell'elettrodo d'argento fuso, la formazione e l'elettrodo di contatto ohmico, migliorano la tensione di circuito aperto della cella e il fattore di riempimento due parametri chiave, rendono le sue caratteristiche di resistenza, al fine di migliorare l'efficienza di conversione della cella solare.
Il forno di sinterizzazione si divide in tre fasi: presinterizzazione, sinterizzazione e raffreddamento. Lo scopo della fase di presinterizzazione è decomporre e bruciare il legante polimerico nella sospensione. Nella fase di sinterizzazione, varie reazioni fisiche e chimiche sono completate nel corpo di sinterizzazione per formare la struttura del film resistivo e renderlo veramente avente le caratteristiche resistive. In questa fase, la temperatura raggiunge il picco. Nella fase di raffreddamento e raffreddamento, il vetro si raffredda, si indurisce e solidifica in modo che la struttura del film resistivo aderisca stabilmente al substrato.
Passaggio 8: test e ordinamento delle celle
Le celle solari ora pronte per il montaggio vengono testate in condizioni di luce solare simulata e quindi classificate e ordinate in base alla loro efficienza. Questo è gestito da un dispositivo di test delle celle solari che verifica e ordina automaticamente le celle. Gli operai devono quindi prelevare le celle dal rispettivo archivio di efficienza a cui la macchina ha suddiviso le celle.
La cella solare diventa quindi fondamentalmente una nuova materia prima che viene poi utilizzata nell'assemblaggio di moduli fotovoltaici. A seconda della scorrevolezza del processo di produzione e della qualità del materiale di base del wafer di silicio, il risultato finale sotto forma di una cella solare viene quindi ulteriormente classificato in diversi gradi di qualità delle celle solari.
Attrezzature e condizioni periferiche
Sono necessarie apparecchiature periferiche nel processo di produzione di batteria, alimentazione elettrica, approvvigionamento idrico, drenaggio, hvac, vuoto, vapore speciale e altre strutture periferiche. Anche la protezione antincendio e le attrezzature per la protezione dell'ambiente sono importanti per garantire la sicurezza e lo sviluppo sostenibile.
Una linea di produzione di celle solari con una capacità annua di 50 MW, solo il consumo energetico del processo e delle apparecchiature di potenza è di circa 1800 kW. La quantità di acqua pura di processo è di circa 15 tonnellate all'ora, e la qualità dell'acqua è richiesta per soddisfare lo standard tecnico ew-1 dell'acqua e-grade cinese GB / t11446.1-1997. Il consumo di acqua di raffreddamento del processo è di circa 15 tonnellate all'ora, la dimensione delle particelle nell'acqua non dovrebbe essere superiore a 10 micron e la temperatura di alimentazione dell'acqua dovrebbe essere di 15-20 ° C. Lo scarico del vuoto è di circa 300 M3 / H. Richiede anche circa 20 metri cubi di azoto e 10 metri cubi di ossigeno. Considerando i fattori di sicurezza di gas speciali come il silano, è necessario impostare un intervallo di gas speciale per garantire la sicurezza assoluta della produzione. Inoltre, la torre di combustione silanica e la stazione di trattamento delle acque reflue sono anche strutture necessarie per la produzione di celle.
