Sel surya

Sel surya dibagi menjadi silikon kristal dan silikon amorf. Sel silikon kristal kemudian dapat dibagi lagi menjadi sel monokristalin dan sel polikristalin. Efisiensi silikon monokristalin berbeda dengan efisiensi 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 – plasma etching dan pengawetan – pelapisan anti-pantulan – sablon – sintering cepat, dll. Rinciannya adalah sebagai berikut:

1. Inspeksi wafer silikon

Wafer silikon merupakan pembawa sel surya, dan kualitas wafer silikon secara langsung menentukan efisiensi konversi sel surya. Oleh karena itu, wafer silikon yang masuk perlu diperiksa. Proses ini terutama digunakan untuk pengukuran daring beberapa parameter teknis wafer silikon, parameter ini terutama meliputi ketidakrataan permukaan wafer, masa pakai pembawa minoritas, resistivitas, jenis P/N, dan retakan mikro, dll. Kelompok peralatan ini dibagi menjadi pemuatan dan pembongkaran otomatis, pemindahan wafer silikon, bagian integrasi sistem, dan empat modul deteksi. Di antaranya, detektor wafer silikon fotovoltaik mendeteksi ketidakrataan permukaan wafer silikon, dan secara bersamaan 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 uji daring 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 pembawa minoritas dan resistivitas, perlu untuk mendeteksi retakan diagonal dan retakan mikro pada wafer silikon, dan secara otomatis membuang 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

Persiapan tekstur silikon monokristalin adalah dengan menggunakan etsa anisotropik silikon untuk membentuk jutaan piramida tetrahedral, yaitu, struktur piramida, pada permukaan setiap sentimeter persegi silikon. Karena banyaknya refleksi dan refraksi cahaya yang datang pada permukaan, penyerapan cahaya meningkat, dan arus hubung singkat serta efisiensi konversi baterai ditingkatkan. Larutan etsa anisotropik silikon biasanya berupa larutan alkali panas. Alkali yang tersedia adalah natrium hidroksida, kalium hidroksida, litium hidroksida, dan etilendiamin. Sebagian besar silikon suede disiapkan dengan menggunakan larutan natrium hidroksida encer 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 agen pengompleks untuk mempercepat korosi silikon. Sebelum suede disiapkan, wafer silikon harus mengalami penggoresan permukaan awal, dan sekitar 20-25 μm tergores dengan larutan penggores alkali atau asam. Setelah suede tergores, pembersihan kimia umum dilakukan. Wafer silikon yang disiapkan permukaannya tidak boleh disimpan dalam air untuk waktu yang lama untuk mencegah kontaminasi, dan harus didifusikan sesegera mungkin.

3. Simpul difusi

Sel surya memerlukan sambungan PN area besar untuk mewujudkan konversi energi cahaya menjadi energi listrik, dan tungku difusi adalah peralatan khusus untuk memproduksi 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. Letakkan wafer silikon tipe-P dalam wadah kuarsa tungku difusi tubular, dan gunakan nitrogen untuk membawa fosfor oksiklorida ke dalam wadah kuarsa pada suhu tinggi 850-900 derajat Celcius. Fosfor oksiklorida bereaksi dengan wafer silikon untuk mendapatkan atom fosfor. Setelah jangka waktu tertentu, atom fosfor memasuki lapisan permukaan wafer silikon dari sekeliling, dan menembus dan berdifusi ke dalam wafer silikon melalui celah antara atom silikon, membentuk antarmuka antara semikonduktor tipe-N dan semikonduktor tipe-P, yaitu sambungan PN. Sambungan PN yang dihasilkan dengan metode ini memiliki keseragaman yang baik, ketidakseragaman resistansi lembaran kurang dari 10%, dan masa pakai pembawa minoritas dapat lebih besar dari 10 ms. Pembuatan sambungan PN merupakan proses paling dasar dan kritis dalam produksi sel surya. Karena merupakan pembentukan sambungan PN, elektron dan lubang tidak kembali ke tempat asalnya setelah mengalir, sehingga terbentuk arus, dan arus ditarik keluar oleh kawat, yang merupakan arus searah.

4. Defosforilasi kaca silikat

Proses ini digunakan dalam proses produksi sel surya. Dengan etsa kimia, wafer silikon direndam dalam larutan asam hidrofluorat untuk menghasilkan reaksi kimia untuk menghasilkan senyawa kompleks yang larut asam heksafluorosilikat untuk menghilangkan sistem difusi. Lapisan kaca fosfosilikat terbentuk pada permukaan wafer silikon setelah sambungan. Selama proses difusi, POCL3 bereaksi dengan O2 untuk membentuk P2O5 yang diendapkan pada permukaan wafer silikon. P2O5 bereaksi dengan Si untuk 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 mekanis, sistem kontrol listrik dan sistem distribusi asam otomatis. Sumber daya utama adalah asam hidrofluorat, nitrogen, udara terkompresi, air murni, angin pembuangan panas dan air limbah. Asam hidrofluorida melarutkan silika karena asam hidrofluorida bereaksi dengan silika untuk menghasilkan gas silikon tetrafluorida yang mudah menguap. Jika asam hidrofluorida berlebihan, silikon tetrafluorida yang dihasilkan oleh reaksi tersebut akan bereaksi lebih lanjut dengan asam hidrofluorida untuk membentuk kompleks yang larut, asam heksafluorosilikat.

5. Pengetsaan plasma

Karena selama proses difusi, bahkan jika difusi bolak-balik diadopsi, fosfor pasti akan terdifusi pada semua permukaan termasuk tepi wafer silikon. Elektron fotogenerasi yang dikumpulkan di sisi depan sambungan PN akan mengalir sepanjang area tepi tempat fosfor terdifusi ke sisi belakang sambungan PN, yang menyebabkan korsleting. Oleh karena itu, silikon terdoping di sekitar sel surya harus dietsa untuk menghilangkan sambungan PN di tepi sel. Proses ini biasanya dilakukan dengan menggunakan teknik plasma etching. Plasma etching berada dalam keadaan tekanan rendah, molekul induk dari gas reaktif CF4 dieksitasi oleh daya frekuensi radio untuk menghasilkan ionisasi dan membentuk plasma. Plasma terdiri dari elektron dan ion bermuatan. Di bawah dampak elektron, gas di ruang reaksi dapat menyerap energi dan membentuk sejumlah besar gugus aktif selain diubah menjadi ion. Kelompok reaktif aktif mencapai permukaan SiO2 karena difusi atau di bawah aksi medan listrik, di mana mereka bereaksi secara kimia dengan permukaan material yang akan dietsa, dan membentuk produk reaksi yang mudah menguap yang terpisah dari permukaan material yang akan dietsa, dan dipompa keluar dari rongga oleh sistem vakum.

6. Lapisan anti-pantulan

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

7. sablon

Setelah sel surya melewati proses tekstur, difusi, dan PECVD, sambungan PN telah terbentuk, yang dapat menghasilkan arus di bawah pencahayaan. Untuk mengekspor arus yang dihasilkan, perlu untuk membuat 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 untuk mencetak pola yang telah ditentukan pada substrat dengan cara timbul. 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: gunakan jaring pola layar untuk menembus bubur, berikan tekanan tertentu pada bagian bubur layar dengan pengikis, dan gerakkan ke ujung layar lainnya pada saat yang bersamaan. Tinta diperas dari jaring bagian grafis ke substrat oleh alat pembersih karet saat bergerak. Karena efek kental dari pasta, cetakannya tetap dalam rentang tertentu, dan karet pembersih selalu bersentuhan lurus dengan pelat sablon dan substrat selama pencetakan, dan garis kontak bergerak mengikuti gerakan karet pembersih untuk menyelesaikan goresan pencetakan.

8. sintering cepat

Wafer silikon yang dicetak dengan sablon tidak dapat digunakan secara langsung. Wafer silikon tersebut harus segera disinter dalam tungku sintering untuk membakar pengikat resin organik, sehingga menghasilkan 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 tegangan sirkuit terbuka dan faktor pengisian sel. Parameter utamanya adalah membuatnya memiliki karakteristik resistansi 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 perlahan pada tahap ini; dalam tahap sintering, berbagai reaksi fisik dan kimia diselesaikan dalam badan sinter untuk membentuk struktur film resistif, menjadikannya benar-benar resistif. , suhu mencapai puncaknya pada tahap ini; dalam tahap pendinginan dan pendinginan, kaca didinginkan, dikeraskan dan dipadatkan, sehingga struktur film resistif melekat erat pada substrat.

9. Periferal

Dalam proses produksi sel, fasilitas periferal seperti catu daya, tenaga, pasokan air, drainase, HVAC, vakum, dan uap khusus juga diperlukan. Peralatan proteksi kebakaran dan perlindungan lingkungan juga sangat penting untuk memastikan keselamatan dan pembangunan berkelanjutan. Untuk lini produksi sel surya dengan output tahunan 50MW, konsumsi daya proses dan peralatan listrik saja sekitar 1800KW. Jumlah air murni proses sekitar 15 ton per jam, dan persyaratan kualitas air memenuhi standar teknis EW-1 dari 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/H. Pada saat yang sama, sekitar 20 meter kubik tangki penyimpanan nitrogen dan 10 meter kubik tangki penyimpanan oksigen juga diperlukan. Dengan mempertimbangkan faktor keamanan gas khusus seperti silana, maka perlu juga menyiapkan ruang gas khusus untuk memastikan keamanan produksi secara menyeluruh. Selain itu, menara pembakaran silana dan stasiun pengolahan limbah juga merupakan fasilitas yang diperlukan untuk produksi sel.