In acht Schritten werden Solarzellen aus Siliziumwafern hergestellt und anschließend die fertige Solarzelle getestet.
Schritt 1: Wafercheck
Siliziumwafer ist der Träger der Solarzelle. Die Qualität des Siliziumwafers bestimmt direkt die Umwandlungseffizienz der Solarzelle. Daher muss der eingehende Siliziumwafer getestet werden. Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Online-Messung einiger technischer Parameter von Siliziumwafern wie Oberflächenrauheit, Lebensdauer der Minoritäten, spezifischer Widerstand, P / N-Typ und Mikrorisse usw. verwendet. Die Ausrüstung besteht aus automatischem Laden und Entladen, Waferübertragung, Systemintegration und vier Erkennungsmodule.
Darunter erfasst der Photovoltaik-Siliziumwafer-Detektor die Oberflächenrauheit des Siliziumwafers und erfasst gleichzeitig die Erscheinungsparameter wie die Größe und die Diagonale des Siliziumwafers. Das Mikrorisserkennungsmodul wird verwendet, um die internen Mikrorisse des Siliziumwafers zu erkennen. Darüber hinaus gibt es zwei Detektionsmodule, von denen eines ein Online-Testmodul ist, das hauptsächlich den Waferwiderstand und den Wafertyp testet, und das andere Modul dient zum Testen der Lebensdauer von Siliziumwafern. Vor der Erkennung der Lebensdauer und des spezifischen Widerstands von Minderheiten sollten die Diagonale und Mikrorisse des Siliziumwafers erkannt und der beschädigte Siliziumwafer automatisch entfernt werden. Die Waferprüfausrüstung kann den Wafer automatisch laden und entladen und die nicht qualifizierten Produkte in eine feste Position bringen, um die Prüfgenauigkeit und Effizienz zu verbessern.
Schritt 2: Texturieren und Reinigen
Bei der Vorbereitung der Oberfläche des monokristallinen Siliziumvelours wird die anisotrope Korrosion von Silizium verwendet, um auf der Siliziumoberfläche von jedem Quadratzentimeter Millionen vierseitiger Pyramidenstrukturen zu bilden. Durch die mehrfache Reflexion und Brechung von einfallendem Licht auf der Oberfläche wird die Lichtabsorption erhöht und der Kurzschlussstrom und die Umwandlungseffizienz der Batterie werden verbessert.
Anisotrope Korrosionslösungen aus Silizium sind normalerweise heiße alkalische Lösungen. Verfügbare Basen sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid und Ethylendiamin. Die meisten von ihnen verwenden billige verdünnte Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von etwa 1%, um Wildledersilicium herzustellen, und die Korrosionstemperatur beträgt 70-85 ° C. Um ein gleichmäßiges Wildleder zu erhalten, sollten Alkohole wie Ethanol und Isopropanol als Komplexbildner zugesetzt werden, um die Korrosion von Silizium zu beschleunigen. Vor der Vorbereitung des Wildleders muss der Siliziumwafer einer anfänglichen Oberflächenkorrosion unterzogen werden, und es müssen etwa 20 bis 25 Mikrometer alkalische oder saure Korrosionsflüssigkeit verwendet werden, um ihn zu entfernen. Nachdem das Wildleder korrodiert ist, muss eine allgemeine chemische Reinigung durchgeführt werden. Die auf der Oberfläche vorbereiteten Siliziumwafer sollten nicht lange in Wasser gelagert werden, um eine Kontamination zu vermeiden.
Schritt 3: Diffusion
Ein großer Bereich des PN-Übergangs wird benötigt, um die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie zu realisieren. Der Diffusionsofen ist eine spezielle Anlage zur Herstellung von PN-Übergängen von Solarzellen. Der Rohrdiffusionsofen besteht hauptsächlich aus vier Teilen: dem oberen Teil des Quarzschiffchens, der Abgaskammer, dem Ofenkörperteil und dem Gasschrankteil. Im Allgemeinen wird die flüssige Phosphoroxychloridquelle als Diffusionsquelle verwendet. Siliciumwafer vom P-Typ werden in den Quarzbehälter eines röhrenförmigen Diffusionsofens gegeben. Phosphoroxychlorid wird mit Stickstoff bei einer hohen Temperatur von 850 - 900 Grad Celsius in den Quarzbehälter gefüllt. Phosphoroxychlorid reagiert mit Siliciumwafern unter Bildung von Phosphoratomen. Nach einer gewissen Zeit dringen Phosphoratome von überall her in die Oberflächenschicht von Siliciumscheiben ein und dringen durch den Spalt zwischen Siliciumatomen in die Siliciumscheiben ein und bilden den Übergang zwischen n-Halbleiter und p-Halbleiter, nämlich den PN Kreuzung. Der mit diesem Verfahren hergestellte PN-Übergang weist eine gute Gleichmäßigkeit auf, die Ungleichmäßigkeit des Blockwiderstands beträgt weniger als 10% und die Lebensdauer der Minorität beträgt mehr als 10 ms. Das Herstellen eines PN-Übergangs ist der grundlegendste und wichtigste Prozess bei der Herstellung von Solarzellen. Da es sich um die Bildung des PN-Übergangs handelt, so dass die Elektronen und Löcher im Fluss nicht zum Original zurückkehren, ist die Bildung eines Stroms unter Verwendung eines Drahtes zum Ableiten des Stroms der Gleichstrom. Dieses Verfahren wird bei der Herstellung und Herstellung von Solarzellenwafern eingesetzt.
Schritt 4: Kantenisolierung und Reinigung
Mittels chemischer Korrosion werden die Siliciumscheiben in eine Flußsäurelösung eingetaucht, um eine chemische Reaktion zur Bildung des löslichen Komplexes Hexafluorkieselsäure zu erzeugen, um eine auf der Oberfläche der Siliciumscheiben nach der Diffusion gebildete Schicht aus Phosphorsiliciumglas zu entfernen. Während des Diffusionsprozesses reagiert POCL3 mit O2 und erzeugt eine P2O5-Abscheidung auf der Oberfläche des Siliziumwafers. P2O5 reagiert mit Si unter Bildung von SiO2- und Phosphoratomen. Auf diese Weise wird eine Schicht aus SiO 2, die Phosphorelemente enthält, auf der Oberfläche eines Siliciumwafers gebildet, der Phosphosiliciumglas genannt wird.
Die Ausrüstung für Phosphorsiliciumglas besteht im Allgemeinen aus dem Körper, dem Reinigungstank, dem Servoantriebssystem, dem mechanischen Arm, dem elektrischen Steuersystem und dem automatischen Säureverteilungssystem usw. Die Hauptstromquellen sind Flusssäure, Stickstoff, Druckluft, reines Wasser, Abgas und Abwasser erwärmen. Flusssäure kann Kieselsäure lösen, da Flusssäure mit Kieselsäure unter Bildung von flüchtigem Siliciumtetrafluoridgas reagiert. Wenn Fluorwasserstoffsäure im Überschuss vorhanden ist, reagiert das durch die Reaktion gebildete Siliciumtetrafluorid weiter mit Fluorwasserstoffsäure, um einen löslichen Komplex Hexafluorkieselsäure zu bilden.
Aufgrund des Diffusionsprozesses werden alle Oberflächen, einschließlich der Kanten des Siliziumwafers, unvermeidlich mit Phosphor diffundiert, selbst wenn eine Rückseitendiffusion verwendet wird. Die von der Vorderseite des PN-Übergangs gesammelten photogenerierten Elektronen fließen entlang der Kante des Phosphorbereichs zur Rückseite des PN-Übergangs und verursachen einen Kurzschluss. Daher muss das dotierte Silizium um die Solarzelle geätzt werden, um den PN-Übergang am Rand der Zelle zu entfernen.
Normalerweise wird Plasmaätzen verwendet, um diesen Prozess abzuschließen. Plasmaätzen ist ein Prozess, bei dem das Ausgangsmolekül des reaktiven Gases CF4 unter Anregung der HF-Leistung bei niedrigem Druck ionisiert und Plasma bildet. Plasma setzt sich aus geladenen Elektronen und Ionen zusammen, wobei das Gas in der Reaktionskammer unter dem Einfluss von Elektronen nicht nur in Ionen umgewandelt wird, sondern auch Energie absorbieren und eine große Anzahl von aktiven Gruppen bilden kann. Reaktive Gruppen erreichen die Oberfläche von SiO2 durch Diffusion oder unter Einwirkung eines elektrischen Feldes, wo sie mit der Oberfläche des geätzten Materials chemische Reaktionen eingehen und flüchtige Reaktionsprodukte bilden, die von der Oberfläche des geätzten Materials entweichen und aus dem SiO2 extrahiert werden Hohlraum durch das Vakuumsystem.
Schritt 5: ARC-Abscheidung (Anti-Reflective Coating)
Das Reflexionsvermögen der polierten Siliziumoberfläche des plattierten Antireflexionsfilms beträgt 35%. Um die Oberflächenreflexion zu verringern und die Umwandlungseffizienz der Batterie zu verbessern, muss eine Schicht aus einem Siliziumnitrid-Antireflexionsfilm abgeschieden werden. Heutzutage werden PECVD-Geräte häufig zur Herstellung von Antireflexionsfilmen in der industriellen Produktion eingesetzt. PECVD ist eine plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung. Es wird nach dem technischen Prinzip des Niedertemperaturplasmas als Energiequelle die Probe an der Kathode mit Glimmentladung unter geringem Druck aufgeheizt, wobei die Glimmentladungsproben auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt und anschließend in die Reaktionsgase SiH4 und NH3 geleitet werden, Gas durch eine Reihe von chemischen Reaktionen und Plasma, die einen festen Film auf der Oberfläche der Probe bilden, ist Siliziumnitrid-Dünnfilme. Im Allgemeinen sind dünne Filme, die durch dieses plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidungsverfahren abgeschieden werden, etwa 70 nm dick. Eine Folie dieser Dicke ist optisch funktionsfähig. Durch das Prinzip der Dünnschichtinterferenz kann die Lichtreflexion stark reduziert, der Kurzschlussstrom und die Ausgangsleistung der Batterie stark erhöht und auch der Wirkungsgrad verbessert werden.
Schritt 6: Wenden Sie sich an Printing
Siebdrucksolarzellen wurden nach Flusenherstellung, Diffusion und PECVD und anderen Prozessen, die elektrischen Strom unter Licht erzeugen können, zu PN-Übergängen verarbeitet. Um den erzeugten Strom zu exportieren, müssen positive und negative Elektroden auf der Oberfläche der Batterie angebracht werden. Es gibt viele Möglichkeiten, Elektroden herzustellen, und Siebdruck ist das am häufigsten verwendete Verfahren zur Herstellung von Solarzellenelektroden. Siebdruck verwendet das Prägeverfahren, um die vorgegebenen Grafiken auf das Substrat zu drucken.
Die Ausrüstung besteht aus drei Teilen: Silberpastendruck auf der Rückseite der Batterie, Aluminiumpastendruck auf der Rückseite der Batterie und Silberpastendruck auf der Vorderseite der Batterie. Sein Arbeitsprinzip ist: Verwenden Sie das Maschennetz durch die Größe mit einem Abstreifer in der Größe des Maschennetzes, um einen bestimmten Druck auszuüben, während Sie sich zum anderen Ende des Maschennetzes bewegen. Die Tinte kann während der Bewegung vom Netz des Grafikbereichs auf das Substrat gedrückt werden. Aufgrund der Viskosität der Paste ist der Aufdruck in einem bestimmten Bereich fixiert. Beim Drucken steht der Abstreifer immer in linearem Kontakt mit der Siebdruckplatte und dem Substrat, und die Kontaktlinie bewegt sich mit dem Abstreifer, um den Druckvorgang abzuschließen.
Schritt 7: Sintern
Schnelles Sintern nach dem Siebdruck von Siliziumwafern, kann nicht direkt verwendet werden, müssen durch Sinterofen gesintert werden, die organische Harzkleberverbrennung, die aufgrund der Wirkung von Glas und in der Nähe der Silberelektrode auf den Siliziumwafern nahezu rein bleibt . Wenn Silberelektrode und kristallines Silizium in der Temperatur der eutektischen Temperatur, kristalline Siliziumatome mit einem bestimmten Anteil in den geschmolzenen Silberelektrodenmaterialien, bilden und ohmsche Kontaktelektrode, verbessern die Spannung im offenen Zellkreis und Füllfaktor zwei Schlüsselparameter, machen seine Widerstandseigenschaften, um die Umwandlungseffizienz der Solarzelle zu verbessern.
Der Sinterofen ist in drei Stufen unterteilt: Vorsintern, Sintern und Abkühlen. Der Zweck der Vorsinterstufe besteht darin, das Polymerbindemittel in der Aufschlämmung zu zersetzen und zu verbrennen. In der Sinterstufe werden verschiedene physikalische und chemische Reaktionen in dem Sinterkörper abgeschlossen, um die Widerstandsfilmstruktur zu bilden und dafür zu sorgen, dass dieser wirklich die Widerstandseigenschaften aufweist. In diesem Stadium erreicht die Temperatur den Höchstwert. Während des Abkühlens und Abkühlens kühlt, härtet und verfestigt sich das Glas, so dass die Widerstandsfilmstruktur fest auf dem Substrat haftet.
Schritt 8: Testen und Sortieren von Zellen
Die nun montagefertigen Solarzellen werden unter simulierten Sonnenlichtbedingungen getestet und anschließend nach Wirkungsgraden klassifiziert und sortiert. Dies erledigt ein Solarzellentestgerät, das die Zellen automatisch testet und sortiert. Die Fabrikarbeiter müssen dann nur noch die Zellen aus dem jeweiligen Effizienzlager entnehmen, zu dem die Maschine die Zellen sortiert hat.
Die Solarzelle wird dann im Grunde genommen zu einem neuen Rohstoff, der dann bei der Montage von Solarmodulen verwendet wird. Abhängig von der Glätte des Produktionsprozesses und der Qualität des Siliziumwafer-Grundmaterials wird das Endergebnis in Form einer Solarzelle in verschiedene Solarzellenqualitätsklassen eingeteilt.
Peripheriegeräte und -bedingungen
Peripheriegeräte in den Produktionsprozess von Batterie, Stromversorgung, Wasserversorgung, Entwässerung, HLK, Vakuum, Spezialdampf und anderen peripheren Einrichtungen sind erforderlich. Brandschutz- und Umweltschutzausrüstung sind ebenfalls wichtig, um Sicherheit und nachhaltige Entwicklung zu gewährleisten.
Eine Solarzellen-Produktionslinie mit einer Jahreskapazität von 50 MW, nur der Stromverbrauch von Prozess- und Stromgeräten liegt bei ca. 1800 kW. Die Menge an prozessreinem Wasser beträgt ungefähr 15 Tonnen pro Stunde, und die Wasserqualität muss dem technischen Standard ew-1 des chinesischen e-grade-Wassers GB / t11446.1-1997 entsprechen. Der Kühlwasserverbrauch des Prozesses beträgt ca. 15 Tonnen pro Stunde, die Partikelgröße im Wasser sollte nicht mehr als 10 Mikrometer betragen und die Wasserversorgungstemperatur sollte 15-20 ℃ betragen. Die Vakuumentladung beträgt ca. 300 m³ / h. Außerdem werden etwa 20 Kubikmeter Stickstoff und 10 Kubikmeter Sauerstoff benötigt. Unter Berücksichtigung der Sicherheitsfaktoren von Spezialgasen wie Silan ist es erforderlich, ein spezielles Gasintervall einzurichten, um die absolute Produktionssicherheit zu gewährleisten. Darüber hinaus sind ein Silanverbrennungsturm und eine Kläranlage für die Zellproduktion erforderlich.
