Sel surya

Sel surya dibagi menjadi silikon kristal dan silikon amorf, di antaranya sel silikon kristalin dapat dibagi lagi menjadi sel monokristalin dan sel polikristalin;efisiensi silikon monokristalin berbeda dengan silikon kristal.

Klasifikasi:

Sel silikon kristal surya yang umum digunakan di Cina dapat dibagi menjadi:

Kristal tunggal 125*125

Kristal tunggal 156*156

Polikristalin 156*156

Kristal tunggal 150*150

Kristal tunggal 103*103

Polikristalin 125*125

Proses pembuatan:

Proses produksi sel surya dibagi menjadi inspeksi wafer silikon – tekstur permukaan dan pengawetan – sambungan difusi – kaca silikon defosforisasi – etsa dan pengawetan plasma – lapisan anti pantulan – sablon – sintering cepat, dll. Detailnya adalah sebagai berikut:

1. Inspeksi wafer silikon

Wafer silikon adalah pembawa sel surya, dan kualitas wafer silikon secara langsung menentukan efisiensi konversi sel surya.Oleh karena itu, perlu dilakukan pemeriksaan wafer silikon yang masuk.Proses ini terutama digunakan untuk pengukuran online beberapa parameter teknis wafer silikon, parameter ini terutama mencakup ketidakrataan permukaan wafer, masa pakai pembawa minoritas, resistivitas, tipe P/N dan retakan mikro, dll. Kelompok peralatan ini dibagi menjadi bongkar muat otomatis , transfer wafer silikon, bagian integrasi sistem dan empat modul deteksi.Diantaranya, detektor wafer silikon fotovoltaik mendeteksi ketidakrataan permukaan wafer silikon, dan sekaligus mendeteksi parameter tampilan seperti ukuran dan diagonal wafer silikon;modul deteksi retakan mikro digunakan untuk mendeteksi retakan mikro internal wafer silikon;selain itu, terdapat dua modul Deteksi, salah satu modul pengujian online terutama digunakan untuk menguji resistivitas massal wafer silikon dan jenis wafer silikon, dan modul lainnya digunakan untuk mendeteksi masa pakai pembawa minoritas wafer silikon.Sebelum mendeteksi masa pakai dan resistivitas pembawa minoritas, perlu untuk mendeteksi retakan diagonal dan mikro pada wafer silikon, dan secara otomatis menghilangkan wafer silikon yang rusak.Peralatan inspeksi wafer silikon dapat secara otomatis memuat dan membongkar wafer, dan dapat menempatkan produk yang tidak memenuhi syarat pada posisi tetap, sehingga meningkatkan akurasi dan efisiensi inspeksi.

2. Permukaan bertekstur

Pembuatan tekstur silikon monokristalin adalah dengan menggunakan etsa silikon anisotropik untuk membentuk jutaan piramida tetrahedral, yaitu struktur piramida, pada permukaan setiap sentimeter persegi silikon.Karena banyaknya pantulan dan pembiasan cahaya yang datang di permukaan, penyerapan cahaya meningkat, dan arus hubung singkat serta efisiensi konversi baterai ditingkatkan.Larutan etsa silikon anisotropik biasanya berupa larutan basa panas.Alkali yang tersedia adalah natrium hidroksida, kalium hidroksida, litium hidroksida, dan etilendiamin.Sebagian besar silikon suede dibuat dengan menggunakan larutan encer natrium hidroksida yang murah dengan konsentrasi sekitar 1%, dan suhu etsa adalah 70-85 °C.Untuk mendapatkan suede yang seragam, alkohol seperti etanol dan isopropanol juga harus ditambahkan ke dalam larutan sebagai bahan pengompleks untuk mempercepat korosi silikon.Sebelum suede disiapkan, wafer silikon harus dikenai etsa permukaan awal, dan sekitar 20-25 μm digores dengan larutan etsa basa atau asam.Setelah suede tergores, pembersihan kimia umum dilakukan.Wafer silikon yang disiapkan di permukaan tidak boleh disimpan dalam air dalam waktu lama untuk mencegah kontaminasi, dan harus disebarkan sesegera mungkin.

3. Simpul difusi

Sel surya memerlukan sambungan PN dengan area yang luas untuk mewujudkan konversi energi cahaya menjadi energi listrik, dan tungku difusi adalah peralatan khusus untuk pembuatan sambungan PN sel surya.Tungku difusi tubular terutama terdiri dari empat bagian: bagian atas dan bawah perahu kuarsa, ruang gas buang, bagian badan tungku, dan bagian kabinet gas.Difusi umumnya menggunakan sumber cairan fosfor oksiklorida sebagai sumber difusi.Masukkan wafer silikon tipe P ke dalam wadah kuarsa pada tungku difusi tubular, dan gunakan nitrogen untuk memasukkan fosfor oksiklorida ke dalam wadah kuarsa pada suhu tinggi 850-900 derajat Celcius.Fosfor oksiklorida bereaksi dengan wafer silikon menghasilkan fosfor.atom.Setelah jangka waktu tertentu, atom fosfor memasuki lapisan permukaan wafer silikon dari sekeliling, dan menembus serta berdifusi ke dalam wafer silikon melalui celah antara atom silikon, membentuk antarmuka antara semikonduktor tipe-N dan semikonduktor tipe-P. jenis semikonduktor, yaitu sambungan PN.Persimpangan PN yang dihasilkan dengan metode ini memiliki keseragaman yang baik, ketidakseragaman resistansi lembaran kurang dari 10%, dan masa pakai pembawa minoritas bisa lebih besar dari 10ms.Pembuatan PN Junction adalah proses paling dasar dan kritis dalam produksi sel surya.Karena terbentuknya sambungan PN maka elektron dan hole tidak kembali ke tempat semula setelah mengalir, sehingga terbentuk arus, dan arus tersebut ditarik keluar oleh kawat yaitu arus searah.

4. Kaca silikat defosforilasi

Proses ini digunakan dalam proses produksi sel surya.Dengan etsa kimia, wafer silikon direndam dalam larutan asam fluorida untuk menghasilkan reaksi kimia menghasilkan senyawa kompleks asam heksafluorosilikat yang larut untuk menghilangkan sistem difusi.Lapisan kaca fosfosilikat terbentuk pada permukaan wafer silikon setelah sambungan.Selama proses difusi, POCL3 bereaksi dengan O2 membentuk P2O5 yang diendapkan pada permukaan wafer silikon.P2O5 bereaksi dengan Si menghasilkan atom SiO2 dan fosfor. Dengan cara ini, lapisan SiO2 yang mengandung unsur fosfor terbentuk pada permukaan wafer silikon, yang disebut kaca fosfosilikat.Peralatan untuk menghilangkan kaca silikat fosfor umumnya terdiri dari badan utama, tangki pembersih, sistem penggerak servo, lengan mekanik, sistem kontrol listrik dan sistem distribusi asam otomatis.Sumber tenaga utama adalah asam fluorida, nitrogen, udara bertekanan, air murni, angin buangan panas, dan air limbah.Asam fluorida melarutkan silika karena asam fluorida bereaksi dengan silika menghasilkan gas silikon tetrafluorida yang mudah menguap.Jika asam fluorida berlebih, silikon tetrafluorida yang dihasilkan oleh reaksi selanjutnya akan bereaksi dengan asam fluorida untuk membentuk kompleks yang larut, asam heksafluorosilikat.

5. Etsa plasma

Karena selama proses difusi, meskipun dilakukan difusi back-to-back, fosfor pasti akan berdifusi ke seluruh permukaan termasuk tepi wafer silikon.Elektron fotogenerasi yang terkumpul di sisi depan sambungan PN akan mengalir sepanjang area tepi tempat fosfor berdifusi ke sisi belakang sambungan PN, sehingga menyebabkan korsleting.Oleh karena itu, silikon yang didoping di sekitar sel surya harus digores untuk menghilangkan sambungan PN di tepi sel.Proses ini biasanya dilakukan dengan menggunakan teknik etsa plasma.Etsa plasma berada dalam keadaan tekanan rendah, molekul induk dari gas reaktif CF4 tereksitasi oleh daya frekuensi radio untuk menghasilkan ionisasi dan membentuk plasma.Plasma terdiri dari elektron dan ion bermuatan.Di bawah pengaruh elektron, gas dalam ruang reaksi dapat menyerap energi dan membentuk sejumlah besar gugus aktif selain diubah menjadi ion.Gugus reaktif aktif mencapai permukaan SiO2 karena difusi atau di bawah pengaruh medan listrik, di mana mereka bereaksi secara kimia dengan permukaan bahan yang akan digores, dan membentuk produk reaksi yang mudah menguap yang terpisah dari permukaan bahan yang akan digores. tergores, dan dipompa keluar dari rongga dengan sistem vakum.

6. Lapisan anti pantulan

Reflektifitas permukaan silikon yang dipoles adalah 35%.Untuk mengurangi pantulan permukaan dan meningkatkan efisiensi konversi sel, perlu dilakukan pengendapan lapisan film anti pantulan silikon nitrida.Dalam produksi industri, peralatan PECVD sering digunakan untuk membuat film anti-refleksi.PECVD adalah pengendapan uap kimia yang ditingkatkan plasma.Prinsip teknisnya adalah menggunakan plasma suhu rendah sebagai sumber energi, sampel ditempatkan pada katoda lucutan pijar di bawah tekanan rendah, lucutan pijar digunakan untuk memanaskan sampel hingga suhu yang telah ditentukan, dan kemudian sejumlah yang sesuai. gas reaktif SiH4 dan NH3 dimasukkan.Setelah serangkaian reaksi kimia dan reaksi plasma, lapisan film padat, yaitu film silikon nitrida, terbentuk pada permukaan sampel.Secara umum, ketebalan film yang diendapkan dengan metode deposisi uap kimia yang ditingkatkan plasma ini adalah sekitar 70 nm.Film dengan ketebalan ini memiliki fungsi optik.Dengan menggunakan prinsip interferensi film tipis, pantulan cahaya dapat sangat dikurangi, arus hubung singkat dan keluaran baterai sangat meningkat, dan efisiensinya juga sangat meningkat.

7. sablon

Setelah sel surya melalui proses tekstur, difusi dan PECVD, telah terbentuk sambungan PN yang dapat menghasilkan arus dalam kondisi penerangan.Untuk mengekspor arus yang dihasilkan, perlu dibuat elektroda positif dan negatif pada permukaan baterai.Ada banyak cara untuk membuat elektroda, dan sablon adalah proses produksi yang paling umum untuk membuat elektroda sel surya.Sablon adalah mencetak pola yang telah ditentukan pada media dengan cara diembos.Peralatan tersebut terdiri dari tiga bagian: pencetakan pasta perak-aluminium di bagian belakang baterai, pencetakan pasta aluminium di bagian belakang baterai, dan pencetakan pasta perak di bagian depan baterai.Prinsip kerjanya adalah: menggunakan jaring pola layar untuk menembus bubur, memberikan tekanan tertentu pada bagian bubur layar dengan pengikis, dan secara bersamaan bergerak ke arah ujung layar yang lain.Tinta diperas dari jaring bagian grafis ke media oleh alat pembersih yg terbuat dr karet saat bergerak.Karena efek kental dari pasta, cetakan ditetapkan dalam kisaran tertentu, dan alat pembersih yg terbuat dr karet selalu bersentuhan linier dengan pelat sablon dan media selama pencetakan, dan garis kontak bergerak seiring dengan gerakan alat pembersih yg terbuat dr karet untuk menyelesaikan langkah pencetakan.

8. sintering cepat

Wafer silikon sablon tidak dapat digunakan secara langsung.Itu perlu disinter dengan cepat dalam tungku sintering untuk membakar pengikat resin organik, meninggalkan elektroda perak yang hampir murni yang melekat erat pada wafer silikon karena aksi kaca.Ketika suhu elektroda perak dan silikon kristal mencapai suhu eutektik, atom silikon kristal diintegrasikan ke dalam bahan elektroda perak cair dalam proporsi tertentu, sehingga membentuk kontak ohmik elektroda atas dan bawah, dan meningkatkan sirkuit terbuka. tegangan dan faktor pengisian sel.Parameter kuncinya adalah membuatnya memiliki karakteristik resistensi untuk meningkatkan efisiensi konversi sel.

Tungku sintering dibagi menjadi tiga tahap: pra-sintering, sintering, dan pendinginan.Tujuan dari tahap pra-sintering adalah untuk menguraikan dan membakar pengikat polimer dalam bubur, dan suhu naik secara perlahan pada tahap ini;pada tahap sintering, berbagai reaksi fisik dan kimia diselesaikan dalam badan sinter untuk membentuk struktur film resistif, sehingga benar-benar resistif., suhu mencapai puncaknya pada tahap ini;pada tahap pendinginan dan pendinginan, kaca didinginkan, dikeraskan, dan dipadatkan, sehingga struktur film resistif melekat erat pada substrat.

9. Periferal

Dalam proses produksi sel juga diperlukan fasilitas periferal seperti catu daya, listrik, suplai air, drainase, HVAC, vakum, dan steam khusus.Peralatan proteksi kebakaran dan perlindungan lingkungan juga sangat penting untuk menjamin keselamatan dan pembangunan berkelanjutan.Untuk lini produksi sel surya dengan output tahunan sebesar 50MW, konsumsi daya dari proses dan peralatan listrik saja adalah sekitar 1800KW.Jumlah air murni proses sekitar 15 ton per jam, dan persyaratan kualitas air memenuhi standar teknis EW-1 air kelas elektronik Tiongkok GB/T11446.1-1997.Jumlah air pendingin proses juga sekitar 15 ton per jam, ukuran partikel dalam kualitas air tidak boleh lebih besar dari 10 mikron, dan suhu pasokan air harus 15-20 °C.Volume pembuangan vakum sekitar 300M3/jam.Pada saat yang sama, diperlukan juga sekitar 20 meter kubik tangki penyimpanan nitrogen dan 10 meter kubik tangki penyimpanan oksigen.Dengan mempertimbangkan faktor keamanan gas khusus seperti silan, maka perlu juga dibangun ruang gas khusus untuk menjamin keselamatan produksi secara mutlak.Selain itu, menara pembakaran silan dan stasiun pengolahan limbah juga merupakan fasilitas yang diperlukan untuk produksi sel.