هناك ثماني خطوات لإنتاج الخلايا الشمسية من رقائق السيليكون إلى الاختبار النهائي للخلية الشمسية الجاهزة.
الخطوة 1: تحقق رقاقة
رقاقة السيليكون هي الناقل للخلية الشمسية. تحدد رقاقة رقاقة السيليكون مباشرة كفاءة تحويل الخلايا الشمسية ، لذلك من الضروري اختبار رقاقة السيليكون الواردة. تستخدم هذه العملية بشكل أساسي لقياس بعض المعلمات التقنية لرقائق السيليكون عبر الإنترنت ، مثل خشونة السطح ، وعمر الأقلية ، والمقاومة ، ونوع P / N و microcrack ، وما إلى ذلك. وتتكون المعدات من التحميل والتفريغ التلقائي ، ونقل الرقاقة ، وتكامل النظام ، و أربع وحدات الكشف.
فيما بينها ، يكشف كاشف رقاقة السيليكون الكهروضوئية عن خشونة سطح رقاقة السيليكون ، وفي الوقت نفسه يكتشف معلمات المظهر مثل الحجم وخط قطري لرقاقة السيليكون. يتم استخدام وحدة الكشف عن microcrack للكشف عن microcracks الداخلية من رقاقة السيليكون. بالإضافة إلى ذلك ، هناك وحدتان للكشف ، واحدة منها هي وحدة الاختبار عبر الإنترنت بشكل رئيسي لاختبار مقاومة الويفر ونوع الويفر ، ويتم استخدام الوحدة الأخرى لاختبار حياة أقلية من رقاقة السيليكون. قبل اكتشاف عمر الأقلية ومقاومتها ، يجب اكتشاف التمزق المائل والرقيق لرقاقة السيلكون وإزالة رقاقة السليكون التالفة تلقائيًا. يمكن لمعدات اختبار الرقاقة أن تقوم تلقائيًا بتحميل وتفريغ الرقاقة ، ويمكن أن تضع المنتجات غير المؤهلة في وضع ثابت ، وذلك لتحسين دقة وكفاءة الاختبار.
الخطوة 2: التركيب والتنظيف
إن إعداد سطح جلد الغزال السيليكون أحادي البلورية هو استخدام تآكل السيليكون متباين الخواص لتشكيل الملايين من الهياكل الهرمية رباعية الجوانب على سطح السيليكون في كل سنتيمتر مربع. بسبب الانعكاس والانكسار المتعدد للضوء الساقط على السطح ، يزداد امتصاص الضوء ، كما يتم تحسين تيار الدائرة القصيرة وكفاءة التحويل للبطارية.
حلول تآكل السيليكون متباين الخواص تكون عادة عبارة عن محاليل قلوية ساخنة. القواعد المتاحة هي هيدروكسيد الصوديوم ، هيدروكسيد البوتاسيوم ، هيدروكسيد الليثيوم ، والإيثيلينديامين. معظمهم يستخدمون محلول مخفف من هيدروكسيد الصوديوم الرخيص بتركيز حوالي 1 ٪ لتحضير السيليكون من جلد الغزال ، ودرجة حرارة التآكل 70-85 ℃. من أجل الحصول على الجلد المدبوغ الموحد ، ينبغي إضافة الكحوليات مثل الإيثانول والأيزوبروبانول كعوامل معقدة لتسريع تآكل السيليكون. قبل إعداد الجلد المدبوغ ، يجب أن يخضع رقاقة السيليكون لتآكل السطح الأولي ، ويستخدم حوالي 20 ~ 25 ميكرون من سائل التآكل القلوي أو الحمضي لإزالته. بعد تآكل الجلد المدبوغ ، يجب إجراء التنظيف الكيميائي العام. يجب عدم تخزين رقائق السيليكون المحضرة على السطح في الماء لفترة طويلة لمنع التلوث.
الخطوة 3: الانتشار
هناك حاجة إلى مساحة كبيرة من تقاطع PN لتحقيق تحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. فرن الانتشار هو معدات خاصة لتصنيع PN تقاطع الخلايا الشمسية. يتكون فرن الانتشار الأنبوبي بشكل أساسي من أربعة أجزاء: الجزء العلوي من قارب الكوارتز ، وغرفة غاز العادم ، وجسم الفرن ، وجزء خزانة الغاز. بشكل عام ، يتم استخدام مصدر السائل من أوكسي كلوريد الفسفور كمصدر للنشر. يتم وضع رقائق السيليكون من النوع P في حاوية الكوارتز من فرن الانتشار الأنبوبي. يتم وضع الفسفور أوكسي كلوريد في حاوية الكوارتز بواسطة النيتروجين عند درجة حرارة عالية من 850 - 900 درجة مئوية. يتفاعل الفسفور أوكسي كلوريد مع رقائق السيليكون للحصول على ذرات الفسفور. بعد فترة زمنية معينة ، تدخل ذرات الفسفور الطبقة السطحية من رقائق السليكون من كل مكان ، وتتخلل إلى رقاقات السيليكون من خلال الفجوة بين ذرات السيليكون ، وتشكل تقاطع موصل أشباه الموصلات من نوع n ونوع p ، وهو PN تقاطع طرق. يتميز تقاطع PN الذي ينتج عن هذه الطريقة بتناسق جيد ، ويكون تفاوت مقاومة البلوك أقل من 10٪ ، وعمر الأقلية أكبر من 10 مللي ثانية. صنع PN تقاطع هي العملية الأساسية والأساسية في إنتاج الخلايا الشمسية. لأنها تشكل تقاطع PN ، بحيث لا تعود الإلكترونات والثقوب الموجودة في التدفق إلى الأصل ، وبالتالي فإن تكوين التيار ، باستخدام سلك لإخراج التيار ، هو التيار المباشر. تستخدم هذه العملية في إنتاج وتصنيع رقائق الخلايا الشمسية.
الخطوة 4: عزل الحافة والتنظيف
عن طريق التآكل الكيميائي ، تنغمر رقائق السليكون في محلول حمض الهيدروفلوريك لتوليد تفاعل كيميائي لتشكيل حمض سداسي فلورو سيليك مركب قابل للذوبان ، وذلك لإزالة طبقة من زجاج السيليكون الفسفوري المتشكل على سطح رقائق السيليكون بعد الانتشار. في عملية الانتشار ، يتفاعل POCL3 مع O2 لتوليد ترسب P2O5 على سطح رقاقة السيليكون. يتفاعل P2O5 مع Si لتوليد ذرات SiO2 والفوسفور. بهذه الطريقة ، يتم تكوين طبقة من SiO2 تحتوي على عناصر الفسفور على سطح رقاقة السيليكون ، والتي تسمى زجاج الفسفوسيليك.
تتكون المعدات اللازمة لزجاج السيليكون الفسفوري عمومًا من الجسم وخزان التنظيف ونظام الدفع المؤازر والذراع الميكانيكي ونظام التحكم الكهربائي ونظام توزيع الأحماض الأوتوماتيكي ، إلخ. مصادر الطاقة الرئيسية هي حمض الهيدروفلوريك والنيتروجين والهواء المضغوط والماء النقي ، العادم الحراري ومياه الصرف. يمكن أن يحل حمض الهيدروفلوريك السيليكا لأن حمض الهيدروفلوريك يتفاعل مع السيليكا لتكوين غاز رباعي فلوريد السيليكون المتطاير. إذا كان حمض الهيدروفلوريك مفرطًا ، فإن تفاعل رباعي فلوريد السيليكون الذي يتكون من التفاعل سوف يتفاعل بشكل إضافي مع حمض الهيدروفلوريك لتشكيل حمض سداسي فلوروسيليك مركب قابل للذوبان.
نظرًا لعملية الانتشار ، حتى لو تم استخدام النشر من الخلف إلى الخلف ، فإن جميع الأسطح بما في ذلك حواف رقاقة السيليكون سوف تنتشر حتما مع الفسفور. سوف تتدفق الإلكترونات المولدة بالضوء التي تم جمعها من مقدمة تقاطع PN إلى الجزء الخلفي من تقاطع PN على طول حافة منطقة الفوسفور ، مما يتسبب في حدوث دائرة كهربائية قصيرة. لذلك ، يجب حفر السيليكون المنشط حول الخلية الشمسية لإزالة تقاطع PN عند حافة الخلية.
عادةً ما يتم استخدام النقش بالبلازما لإكمال هذه العملية. حفر البلازما هي عملية يقوم فيها الجزيء الأصلي للغاز التفاعلي CF4 بتأين وتشكيل البلازما تحت إثارة قوة التردد اللاسلكي عند الضغط المنخفض. يتكون البلازما من الإلكترونات والأيونات المشحونة ، وهو الغاز الموجود في غرفة التفاعل تحت تأثير الإلكترونات ، بالإضافة إلى التحول إلى أيونات ، ولكن يمكنه أيضًا امتصاص الطاقة وتشكيل عدد كبير من المجموعات النشطة. تصل المجموعات التفاعلية إلى سطح SiO2 بسبب الانتشار أو تحت تأثير المجال الكهربائي ، حيث يكون لديهم تفاعلات كيميائية مع سطح المادة المحفورة ، وتشكل منتجات تفاعل متطايرة تفلت من سطح المادة المحفورة وتستخرج من تجويف بواسطة نظام فراغ.
الخطوة 5: ترسيب ARC (طلاء مضاد للانعكاس)
الانعكاس لسطح السيليكون المصقول للفيلم المضاد للانعكاس مطلي هو 35 ٪. من أجل تقليل انعكاس السطح وتحسين كفاءة تحويل البطارية ، يجب إيداع طبقة من فيلم مكافحة انعكاس نيتريد السيليكون. في الوقت الحاضر ، غالبًا ما تستخدم معدات PECVD لتحضير فيلم مضاد للانعكاس في الإنتاج الصناعي. PECVD هو ترسيب البخار الكيميائي المعزز بالبلازما. هذا هو المبدأ التقني للبلازما درجات الحرارة المنخفضة يستخدم كمصدر للطاقة ، العينة على تفريغ توهج الكاثود تحت ضغط منخفض ، وذلك باستخدام عينات التدفئة تفريغ الوهج تصل إلى درجة حرارة محددة سلفا ، ثم تمر في غاز التفاعل SiH4 و NH3 ، الغاز من خلال سلسلة من التفاعل الكيميائي والبلازما ، وتشكيل فيلم الصلبة في سطح العينة هي أفلام رقيقة نيتريد السيليكون. عمومًا ، يبلغ سمك الأغشية الرقيقة المودعة بواسطة طريقة ترسيب البخار الكيميائي المعززة بالبلازما حوالي 70 نانومتر. فيلم من هذا سمك وظيفية بصريا. باستخدام مبدأ تداخل الأغشية الرقيقة ، يمكن تقليل انعكاس الضوء إلى حد كبير ، ويمكن زيادة التيار الدائر وإخراج البطارية بشكل كبير ، كما يمكن تحسين الكفاءة.
الخطوة 6: الاتصال الطباعة
تم تصنيع الخلايا الشمسية لطباعة الشاشة في تقاطع PN بعد صنع الوبر والانتشار و PECVD وغيرها من العمليات ، والتي يمكن أن تولد التيار الكهربائي تحت الضوء. من أجل تصدير التيار المتولد ، يلزم صنع أقطاب كهربائية موجبة وسالبة على سطح البطارية. هناك العديد من الطرق لإنتاج الأقطاب الكهربائية ، وطباعة الشاشة هي العملية الأكثر شيوعًا لإنتاج أقطاب الخلايا الشمسية. تستخدم طباعة الشاشة طريقة النقش لطباعة الرسومات المحددة مسبقًا على الركيزة.
يتكون الجهاز من ثلاثة أجزاء: طباعة عجينة الفضة على الجزء الخلفي من البطارية ، وطباعة عجينة الألومنيوم على الجزء الخلفي من البطارية وطباعة عجينة الفضة في مقدمة البطارية. مبدأ العمل هو: استخدام شبكة سلكية من خلال الحجم ، مع مكشطة في حجم شبكة سلكية لتطبيق ضغط معين ، في حين تتحرك نحو الطرف الآخر من شبكة سلكية. يمكن ضغط الحبر من شبكة قسم الرسوم إلى الطبقة السفلية أثناء تحركها. بسبب لزوجة اللصق ، يتم إصلاح الطباعة في نطاق معين. في الطباعة ، يكون الكاشطة دائمًا على اتصال خطي بلوحة طباعة الشاشة والركيزة ، ويتحرك خط الاتصال مع الكاشطة لإكمال رحلة الطباعة.
الخطوة 7: تلبد
تلبد سريع بعد طباعة الشاشة من رقائق السيليكون ، لا يمكن أن تستخدم مباشرة ، تحتاج إلى أن تلبد من قبل فرن تلبد ، احتراق لاصق الراتنج العضوي ، ما تبقى نقية تقريبا ، بسبب تأثير الزجاج وعلى مقربة من القطب الفضي على رقائق السيليكون . عندما يكون الإلكترود الفضي والسليكون البللوري في درجة حرارة درجة الانصهار ، فإن ذرات السيليكون البلورية بنسب معينة في مواد الإلكترود الفضي المنصهر ، التي تشكل الإلكترود والاتصال بالأوميك ، تعمل على تحسين فولطية الدارة المفتوحة للخلية وملء عامل المعلمتين الرئيسيتين ، وجعل خصائصها المقاومة ، من أجل تحسين كفاءة تحويل الخلايا الشمسية.
ينقسم فرن التلبيد إلى ثلاث مراحل: التلبيد المسبق ، التلبيد والتبريد. الغرض من مرحلة الإعداد المسبق هو تحلل وحرق رابط البوليمر في الملاط. في مرحلة التلبيد ، يتم الانتهاء من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المختلفة في جسم اللبيدة لتشكيل بنية الفيلم المقاوم وجعلها ذات خصائص مقاومة حقًا. في هذه المرحلة ، تصل درجة الحرارة إلى الذروة. في مرحلة التبريد والتبريد ، يبرد الزجاج ويصلب ويصلب حتى تتمسك بنية الفيلم المقاوم بثبات بالركيزة.
الخطوة 8: الاختبار وفرز الخلايا
يتم الآن اختبار الخلايا الشمسية الجاهزة للتجميع تحت ظروف أشعة الشمس المحاكاة ومن ثم يتم تصنيفها وتصنيفها وفقًا لكفاءتها. يتم معالجة ذلك بواسطة جهاز اختبار الخلايا الشمسية الذي يقوم تلقائيًا باختبار الخلايا وتصنيفها. عندئذٍ لا يحتاج عمال المصنع سوى إلى سحب الخلايا من مستودع الكفاءة المعني الذي قام الجهاز بتشكيل الخلايا فيه.
ثم تصبح الخلية الشمسية أساسًا مادة خام جديدة تُستخدم بعد ذلك في تجميع الوحدات الكهروضوئية الشمسية. اعتمادًا على سلاسة عملية الإنتاج وجودة مواد رقاقة السليكون الأساسية ، يتم بعد ذلك تصنيف النتيجة النهائية في شكل خلية شمسية في درجات مختلفة من جودة الخلايا الشمسية.
المعدات والظروف الطرفية
هناك حاجة إلى المعدات الطرفية في عملية إنتاج البطارية وإمدادات الطاقة وإمدادات المياه والصرف والتكييف والفراغ والبخار الخاص وغيرها من المرافق الطرفية. معدات الحماية من الحرائق وحماية البيئة مهمة أيضًا لضمان السلامة والتنمية المستدامة.
يبلغ طول خط إنتاج الخلايا الشمسية بطاقة سنوية تبلغ 50 ميجاوات ، فقط استهلاك طاقة المعدات والطاقة يصل إلى حوالي 1800 كيلو وات. تبلغ كمية المياه النقية المعالجة حوالي 15 طنًا في الساعة ، ونوعية المياه مطلوبة للوفاء بالمعايير الفنية ew-1 للمياه الصفية GB / t11446.1-1997 في الصين. يبلغ استهلاك مياه التبريد لهذه العملية حوالي 15 طنًا في الساعة ، ويجب ألا يزيد حجم الجسيمات في الماء عن 10 ميكرون ، ويجب أن تكون درجة حرارة إمدادات المياه 15-20 درجة مئوية. التفريغ الفراغي حوالي 300M3 / H. كما يتطلب حوالي 20 متر مكعب من النيتروجين و 10 متر مكعب من الأكسجين. بالنظر إلى عوامل السلامة للغازات الخاصة مثل silane ، من الضروري إعداد فاصل زمني خاص للغاز لضمان السلامة المطلقة للإنتاج. بالإضافة إلى ذلك ، يعد برج احتراق سيلاني ومحطة معالجة مياه الصرف الصحي من المرافق الضرورية لإنتاج الخلايا.
