¿Cuántos procesos se requieren para producir células solares?
El proceso de producción de células solares se divide en inspección de obleas de silicio - texturizado y decapado de superficies - unión por difusión - desfosforización del vidrio de silicio - grabado por plasma y decapado - reducción de revestimiento Película reflectante - serigrafía - sinterización rápida, etc. . La introducción específica es la siguiente:
1. Detección de obleas de silicio
La oblea de silicio es el portador de las células solares. Por lo tanto, la calidad de las obleas de silicio determina directamente la eficiencia de conversión. Es necesario inspeccionar las obleas de silicio entrantes. Este proceso se utiliza principalmente para medir algunos parámetros técnicos de las obleas de silicio en línea. Estos parámetros incluyen principalmente la rugosidad de la superficie de las obleas de silicio, la vida útil del portador minoritario, la resistividad, el tipo P/N y las microfisuras. Este grupo de equipos se divide en carga y descarga automática, transmisión de obleas de silicio, parte de integración de sistemas y cuatro módulos de detección. Entre ellos, el detector de oblea de silicio fotovoltaico detecta las irregularidades de la superficie de la oblea de silicio y también detecta el tamaño y la diagonal de la oblea de silicio y otros parámetros de apariencia; el módulo de detección de microfisuras se utiliza para detectar las microfisuras internas de la oblea de silicio; oblea de silicio también hay dos módulos de detección, uno de los módulos de prueba en línea prueba principalmente la resistividad del volumen de la oblea de silicio y el tipo de oblea de silicio, y el otro módulo se utiliza para detectar la vida útil del portador minoritario de la oblea de silicio. Antes de realizar pruebas de resistividad y vida útil de los portadores minoritarios, es necesario detectar las líneas diagonales y las microfisuras de las obleas de silicio y eliminar automáticamente las obleas de silicio dañadas. El equipo de inspección de obleas de silicio puede cargar y descargar obleas automáticamente y puede colocar productos no calificados en ubicaciones fijas, mejorando así la precisión y la eficiencia de la inspección.
2. Texturizado de superficies
La preparación de la textura de silicio monocristalino consiste en utilizar grabado anisotrópico de silicio para formar millones de pirámides tetraédricas por centímetro cuadrado de superficie de silicio. estructura. Debido a los múltiples reflejos y refracciones de la luz incidente en la superficie, aumenta la absorción de luz y mejoran la corriente de cortocircuito y la eficiencia de conversión de la batería. Las soluciones de corrosión anisotrópica para silicio suelen utilizar soluciones alcalinas calientes. Los álcalis disponibles incluyen hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de litio y etilendiamina. La mayoría de ellos utilizan una solución barata de hidróxido de sodio diluido con una concentración de aproximadamente 1 para preparar silicio texturizado, y la temperatura de corrosión es de 70-85°C. Para obtener una gamuza uniforme, también se deben agregar a la solución alcoholes como etanol y alcohol isopropílico como agentes complejantes para acelerar la corrosión del silicio. Antes de preparar la textura, la oblea de silicio primero debe someterse a un grabado superficial preliminar y utilizar una solución de grabado alcalina o ácida para eliminar aproximadamente 20-25 μm. Después de grabar la textura, se realiza una limpieza química general. Las obleas de silicio cuya superficie haya sido preparada no deben almacenarse en agua durante mucho tiempo para evitar la contaminación. Deben difundirse y unirse lo antes posible.
3. Producción de uniones de difusión
Las células solares requieren una unión PN de gran área para convertir la energía luminosa en energía eléctrica, y el horno de difusión es un equipo especial para fabricar uniones PN de células solares. . El horno de difusión tubular se compone principalmente de cuatro partes: las partes superior e inferior del recipiente de cuarzo, la cámara de gases de escape, la parte del cuerpo del horno y la parte del gabinete de gas. La difusión generalmente utiliza una fuente líquida de oxicloruro de fósforo como fuente de difusión. Coloque la oblea de silicio tipo P en el recipiente de cuarzo del horno de difusión tubular y use nitrógeno para llevar oxicloruro de fósforo al recipiente de cuarzo a una temperatura alta de 850 a 900 grados Celsius. El oxicloruro de fósforo reacciona con la oblea de silicio para formar. obtener átomo de fósforo. Después de un cierto período de tiempo, los átomos de fósforo ingresan a la capa superficial de la oblea de silicio desde todos los lados y penetran y difunden en el interior de la oblea de silicio a través de los espacios entre los átomos de silicio, formando la interfaz entre el semiconductor tipo N y el semiconductor tipo P. tipo semiconductor, que es la unión PN. La unión PN producida por este método tiene buena uniformidad, la desigualdad de la resistencia de la lámina es inferior al 10% y la vida útil del portador minoritario puede ser superior a 10 ms. La fabricación de uniones PN es el proceso más básico y crítico en la producción de células solares. Porque es la formación de la unión PN la que evita que los electrones y los huecos regresen a sus lugares originales después de fluir, formando así una corriente. Usar un cable para extraer la corriente es corriente continua.
IV.Vidrio de sílice desfosforizado
Este proceso se utiliza en el proceso de fabricación de células solares mediante grabado químico, es decir, se empapa la oblea de silicio en una solución de ácido fluorhídrico. provoca una reacción química para generar un complejo soluble de ácido hexafluorosilícico para eliminar una capa de vidrio de fosfosilicato formada en la superficie de la oblea de silicio después de la difusión y la unión. Durante el proceso de difusión, POCL3 reacciona con O2 para generar P2O5, que se deposita en la superficie de la oblea de silicio. El P2O5 reacciona con el Si para generar SiO2 y átomos de fósforo.
Esto forma una capa de SiO2 que contiene fósforo en la superficie de la oblea de silicio, que se llama vidrio de fosfosilicato.
El equipo para eliminar el vidrio de sílice y fósforo generalmente consta de un cuerpo principal, un tanque de limpieza, un sistema de servoaccionamiento, un brazo mecánico, un sistema de control eléctrico y un sistema automático de distribución de ácido. Las principales fuentes de energía incluyen ácido fluorhídrico, nitrógeno, aire comprimido. agua pura y escape de calor. Viento y aguas residuales. El ácido fluorhídrico puede disolver la sílice porque reacciona con la sílice para formar gas volátil de tetrafluoruro de silicio. Si hay un exceso de ácido fluorhídrico, el tetrafluoruro de silicio generado por la reacción reaccionará aún más con el ácido fluorhídrico para formar un ácido hexafluorosilícico complejo soluble.
5. Grabado con plasma
Debido al proceso de difusión, incluso si se utiliza la difusión consecutiva, el fósforo inevitablemente se difundirá en todas las superficies de la oblea de silicio, incluidos los bordes. . Los electrones fotogenerados recogidos en la parte frontal de la unión PN fluirán hacia la parte posterior de la unión PN a lo largo del área donde el fósforo se difunde en el borde, provocando un cortocircuito. Por lo tanto, el silicio dopado alrededor de la célula solar debe grabarse para eliminar la unión PN en el borde de la célula. Este proceso generalmente se logra mediante tecnología de grabado por plasma. El grabado con plasma es un proceso en el que las moléculas originales del gas reactivo CF4 se ionizan y forman plasma bajo la excitación de energía de radiofrecuencia en un estado de baja presión. El plasma está compuesto de electrones e iones cargados. Bajo el impacto de los electrones, el gas en la cámara de reacción no solo se transforma en iones, sino que también absorbe energía y forma una gran cantidad de grupos activos. Los grupos reactivos activos alcanzan la superficie del SiO2 debido a la difusión o bajo la acción de un campo eléctrico, donde reaccionan químicamente con la superficie del material grabado y forman productos de reacción volátiles que se desprenden de la superficie del material grabado y se extraen de la cavidad por el sistema de vacío.
6. Recubrimiento antirreflectante
La reflectividad de la superficie de silicio pulida es 35. Para reducir el reflejo de la superficie y mejorar la eficiencia de conversión de la batería, se aplica una capa de nitruro de silicio. Es necesario depositar una película antirreflectante. Los equipos PECVD se utilizan a menudo para preparar películas antirreflectantes en la producción industrial. PECVD significa deposición química de vapor mejorada por plasma. Su principio técnico es utilizar plasma de baja temperatura como fuente de energía. La muestra se coloca sobre el cátodo de descarga incandescente a baja presión. La descarga incandescente se utiliza para calentar la muestra a una temperatura predeterminada y luego cantidades apropiadas de gases de reacción. Se introducen SiH4 y NH3. Después de una serie de reacciones químicas y reacciones de plasma, se forma una película sólida, una película de nitruro de silicio, en la superficie de la muestra. Generalmente, el espesor de la película depositada utilizando este método de deposición química de vapor mejorado con plasma es de aproximadamente 70 nm. Las películas de este espesor son ópticamente funcionales. Utilizando el principio de interferencia de película delgada, el reflejo de la luz se puede reducir considerablemente, la corriente de cortocircuito y la salida de la batería aumentan considerablemente y la eficiencia también mejora significativamente.
7. Serigrafía
Después de que la célula solar ha sido procesada mediante texturizado, difusión y PECVD, se ha convertido en una unión PN, que puede generar corriente bajo luz. Para convertir la corriente generada Para derivar, se deben colocar dos electrodos, positivo y negativo, en la superficie de la batería. Hay muchas formas de fabricar electrodos y la serigrafía es actualmente el proceso de producción más común para fabricar electrodos para células solares. La serigrafía utiliza relieve para imprimir gráficos predeterminados en el sustrato. El equipo consta de tres partes: impresión con pasta de aluminio plateada en la parte posterior de la batería, impresión con pasta de aluminio en la parte posterior de la batería e impresión con pasta plateada en la parte frontal de la batería. . Su principio de funcionamiento es: utilizar la malla del patrón de la criba para penetrar la pulpa, aplicar cierta presión en la parte de la criba con un raspador y moverse hacia el otro extremo de la criba al mismo tiempo. El raspador exprime la tinta desde la malla de la parte gráfica sobre el sustrato durante el movimiento. Debido a la viscosidad de la suspensión, la impresión se fija dentro de un cierto rango. Durante la impresión, el raspador siempre está en contacto lineal con la placa de serigrafía y el sustrato se mueve con el movimiento del raspador, completando así el proceso. trazo de impresión.
8. Sinterización rápida
La oblea de silicio después de la serigrafía no se puede utilizar directamente. Debe sinterizarse rápidamente en un horno de sinterización para quemar el aglutinante de resina orgánica, quedando casi pura. Electrodos de plata firmemente unidos a la oblea de silicio debido a efectos vítreos. Cuando la temperatura del electrodo de plata y el silicio cristalino alcanza la temperatura de cristalización, los átomos de silicio cristalino se integran en el material del electrodo de plata fundido en una cierta proporción, formando así contacto óhmico entre los electrodos superior e inferior y aumentando el voltaje del circuito abierto y el llenado. Factor de la celda. Dos parámetros clave hacen que tenga características resistivas para mejorar la eficiencia de conversión de la hoja de la celda.
El horno de sinterización se divide en tres etapas: presinterización, sinterización y enfriamiento.
El propósito de la etapa de presinterización es descomponer y quemar el aglutinante polimérico en la suspensión, y la temperatura aumenta lentamente durante esta etapa durante la etapa de sinterización, se completan diversas reacciones físicas y químicas en el cuerpo sinterizado para formar una película resistiva; estructura, lo que realmente tiene propiedades resistivas, la temperatura alcanza el pico en esta etapa en la etapa de enfriamiento, el vidrio se enfría, se endurece y se solidifica, haciendo que la estructura de la película resistiva se adhiera firmemente al sustrato.
9. Equipos periféricos
En el proceso de producción de celdas de batería, también se necesitan instalaciones periféricas como suministro de energía, energía, suministro de agua, drenaje, HVAC, vacío y vapor especial. . Los equipos de protección contra incendios y de protección del medio ambiente también son particularmente importantes para garantizar la seguridad y el desarrollo sostenible. Una línea de producción de células solares con una producción anual de 50 MW solo consume alrededor de 1.800 KW de energía para equipos de proceso y energía. El consumo de agua pura de proceso es de aproximadamente 15 toneladas por hora y los requisitos de calidad del agua cumplen con el estándar técnico de nivel EW-1 del agua de grado electrónico de China GB/T11446.1-1997. El consumo de agua de refrigeración del proceso también es de aproximadamente 15 toneladas por hora. El tamaño de las partículas en la calidad del agua no debe ser superior a 10 micrones y la temperatura del suministro de agua debe ser de 15 a 20 °C. La capacidad de extracción al vacío es de alrededor de 300 M3/H. Al mismo tiempo, se necesitan aproximadamente 20 metros cúbicos de tanques de almacenamiento de nitrógeno y 10 metros cúbicos de tanques de almacenamiento de oxígeno. Teniendo en cuenta los factores de seguridad de los gases especiales como el silano, es necesario instalar una sala de gases especiales separada para garantizar absolutamente la seguridad de la producción. Además, las torres de combustión de silano, las estaciones de tratamiento de aguas residuales, etc., también son instalaciones necesarias para la producción de células.