태양 전지

태양전지는 결정질 실리콘과 비정질 실리콘으로 구분되며, 그 중 결정질 실리콘 셀은 다시 단결정 셀과 다결정 셀로 나눌 수 있습니다.단결정 실리콘의 효율은 결정질 실리콘의 효율과 다릅니다.

분류:

중국에서 일반적으로 사용되는 태양 결정질 실리콘 셀은 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

단결정 125*125

단결정 156*156

다결정 156*156

단결정 150*150

단결정 103*103

다결정 125*125

제조 공정:

태양전지의 생산 공정은 실리콘 웨이퍼 검사 - 표면 텍스처링 및 산세 - 확산 접합 - 탈인 실리콘 유리 - 플라즈마 에칭 및 산세 - 반사 방지 코팅 - 스크린 인쇄 - 급속 소결 등으로 구분되며, 세부 내용은 다음과 같습니다.

1. 실리콘 웨이퍼 검사

실리콘 웨이퍼는 태양전지의 운반체이며, 실리콘 웨이퍼의 품질은 태양전지의 변환 효율을 직접적으로 결정합니다.따라서 들어오는 실리콘 웨이퍼를 검사하는 것이 필요합니다.이 프로세스는 주로 실리콘 웨이퍼의 일부 기술 매개변수를 온라인으로 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 매개변수에는 주로 웨이퍼 표면 불균일성, 소수 캐리어 수명, 저항률, P/N 유형 및 미세 균열 등이 포함됩니다. 이 장비 그룹은 자동 로딩 및 언로딩으로 구분됩니다. , 실리콘 웨이퍼 이송, 시스템 통합 부품 및 4개의 감지 모듈.그 중 광전지 실리콘 웨이퍼 감지기는 실리콘 웨이퍼 표면의 요철을 감지하는 동시에 실리콘 웨이퍼의 크기 및 대각선과 같은 외관 매개 변수를 감지합니다.미세 균열 감지 모듈은 실리콘 웨이퍼의 내부 미세 균열을 감지하는 데 사용됩니다.또한 두 가지 감지 모듈이 있습니다. 온라인 테스트 모듈 중 하나는 주로 실리콘 웨이퍼의 벌크 저항률과 실리콘 웨이퍼 유형을 테스트하는 데 사용되며 다른 모듈은 실리콘 웨이퍼의 소수 캐리어 수명을 감지하는 데 사용됩니다.소수 캐리어의 수명과 저항률을 검출하기 전에 실리콘 웨이퍼의 대각선과 미세 균열을 검출하고 손상된 실리콘 웨이퍼를 자동으로 제거하는 것이 필요합니다.실리콘 웨이퍼 검사 장비는 웨이퍼를 자동으로 로드 및 언로드할 수 있으며, 부적격 제품을 고정 위치에 배치할 수 있어 검사 정확도와 효율성이 향상됩니다.

2. 표면 질감

단결정 실리콘 텍스처의 준비는 실리콘의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘 1제곱센티미터의 표면에 수백만 개의 사면체 피라미드, 즉 피라미드 구조를 형성하는 것입니다.표면에 입사된 빛의 다중 반사 및 굴절로 인해 빛의 흡수가 증가하고 배터리의 단락 전류 및 변환 효율이 향상됩니다.실리콘의 이방성 에칭 용액은 일반적으로 뜨거운 알칼리성 용액입니다.사용 가능한 알칼리로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 및 에틸렌디아민이 있습니다.스웨이드 실리콘의 대부분은 약 1% 농도의 저렴한 수산화나트륨 희석액을 사용하여 제조되며, 에칭 온도는 70~85℃이다.균일한 스웨이드를 얻기 위해서는 에탄올, 이소프로판올과 같은 알코올을 착화제로 용액에 첨가하여 실리콘의 부식을 가속화해야 합니다.스웨이드를 준비하기 전에 실리콘 웨이퍼를 예비 표면 에칭 처리해야 하며, 알칼리성 또는 산성 에칭 용액으로 약 20~25μm 정도 에칭합니다.스웨이드 에칭 후 일반적인 화학적 세척이 수행됩니다.표면이 준비된 실리콘 웨이퍼는 오염을 방지하기 위해 오랫동안 물에 보관해서는 안 되며, 최대한 빨리 확산시켜야 합니다.

3. 확산매듭

태양전지는 빛에너지를 전기에너지로 변환하기 위해 대면적 PN접합이 필요하며, 확산로는 태양전지의 PN접합을 제작하기 위한 특수장비이다.관형 확산로는 주로 석영 보트의 상부와 하부, 배기 가스실, 노 본체 부분 및 가스 캐비닛 부분의 네 부분으로 구성됩니다.확산은 일반적으로 옥시염화인 액체 소스를 확산 소스로 사용합니다.관형 확산로의 석영 용기에 P형 실리콘 웨이퍼를 넣고 질소를 사용하여 섭씨 850~900도의 고온에서 옥시염화인을 석영 용기에 투입합니다.옥시염화인은 실리콘 웨이퍼와 반응하여 인을 얻습니다.원자.일정 시간이 지나면 인 원자가 실리콘 웨이퍼의 표면층 전체에서 들어와 실리콘 원자 사이의 틈을 통해 실리콘 웨이퍼 내부로 침투 확산되어 N형 반도체와 P-형 반도체 사이의 계면을 형성합니다. 유형 반도체, 즉 PN 접합.이 방법으로 생산된 PN 접합은 균일성이 좋고 시트 저항의 불균일성은 10% 미만이며 소수 캐리어 수명은 10ms보다 클 수 있습니다.PN 접합 제작은 태양전지 생산에 있어서 가장 기본적이고 중요한 공정이다.PN 접합이 형성되기 때문에 전자와 정공이 흘렀다가 원래 위치로 돌아오지 않아 전류가 생기고 그 전류를 도선으로 끌어내는 것이 바로 직류이다.

4. 탈인산화 규산염 유리

이 공정은 태양전지 생산 공정에 사용됩니다.화학적 에칭을 통해 실리콘 웨이퍼를 불화수소산 용액에 담가 화학 반응을 일으키고 가용성 복합 화합물인 헥사플루오로규산을 생성하여 확산 시스템을 제거합니다.접합 후 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 인산염 유리 층.확산 과정에서 POCL3는 O2와 반응하여 P2O5를 형성하고 P2O5는 실리콘 웨이퍼 표면에 증착됩니다.P2O5는 Si와 반응하여 SiO2와 인 원자를 생성합니다. 이러한 방식으로 인 원소를 포함하는 SiO2 층이 실리콘 웨이퍼 표면에 형성되는데, 이를 인규산염 유리라고 합니다.규산인유리 제거 장비는 일반적으로 본체, 세척조, 서보 구동 시스템, 기계 암, 전기 제어 시스템 및 자동 산 분배 시스템으로 구성됩니다.주요 동력원은 불산, 질소, 압축 공기, 순수, 열 배출 바람 및 폐수입니다.불산은 실리카를 용해하는데, 이는 불산이 실리카와 반응하여 휘발성 사불화규소 가스를 생성하기 때문입니다.불화수소산이 과잉인 경우, 반응에 의해 생성된 사불화규소는 불화수소산과 추가로 반응하여 가용성 복합체인 헥사플루오로규산을 형성합니다.

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5. 플라즈마 에칭

확산 과정에서 백투백(back-to-back) 확산을 채택하더라도 필연적으로 실리콘 웨이퍼의 가장자리를 포함한 모든 표면에 인이 확산되기 때문입니다.PN 접합 전면에 모인 광전자는 인이 PN 접합 후면으로 확산되는 가장자리 영역을 따라 흐르게 되어 단락을 유발하게 됩니다.따라서 태양전지 주변의 도핑된 실리콘을 에칭하여 셀 가장자리의 PN 접합을 제거해야 합니다.이 공정은 일반적으로 플라즈마 에칭 기술을 사용하여 수행됩니다.플라즈마 에칭은 저압 상태에 있으며, 반응성 가스 CF4의 모분자는 무선 주파수 전력에 의해 여기되어 이온화를 생성하고 플라즈마를 형성합니다.플라즈마는 전하를 띤 전자와 이온으로 구성됩니다.전자의 영향으로 반응실 내의 가스는 에너지를 흡수하여 이온으로 변환되는 것 외에도 많은 수의 활성기를 형성할 수 있습니다.활성 반응기는 확산이나 전기장의 작용으로 SiO2 표면에 도달하여 에칭할 재료의 표면과 화학적으로 반응하고 휘발성 반응 생성물을 형성하여 에칭할 재료의 표면에서 분리됩니다. 에칭되고 진공 시스템에 의해 캐비티 밖으로 펌핑됩니다.

6. 반사 방지 코팅

연마된 실리콘 표면의 반사율은 35%입니다.표면 반사를 줄이고 셀의 변환 효율을 향상시키기 위해서는 실리콘 질화물 반사 방지 필름 층을 증착해야 합니다.산업 생산에서는 PECVD 장비를 사용하여 반사 방지 필름을 준비하는 경우가 많습니다.PECVD는 플라즈마 강화 화학 기상 증착입니다.기술 원리는 저온 플라즈마를 에너지원으로 사용하고, 샘플을 저압 하에서 글로 방전의 음극에 놓고, 글로 방전을 사용하여 샘플을 미리 결정된 온도로 가열한 다음 적절한 양의 반응성 가스 SiH4 및 NH3가 도입됩니다.일련의 화학반응과 플라즈마 반응을 거쳐 시료 표면에 고체막, 즉 질화규소막이 형성된다.일반적으로 이러한 플라즈마 강화 화학기상증착법으로 증착되는 막의 두께는 약 70nm이다.이 두께의 필름에는 광학 기능이 있습니다.박막 간섭 원리를 이용하면 빛의 반사를 크게 줄일 수 있고, 배터리의 단락 전류와 출력을 크게 높이고 효율도 크게 향상시킬 수 있습니다.

7. 스크린 인쇄

태양전지는 텍스처링, 확산, PECVD 공정을 거쳐 조명 아래에서 전류를 생성할 수 있는 PN 접합이 형성된다.생성된 전류를 내보내려면 배터리 표면에 양극과 음극을 만들어야 합니다.전극을 만드는 방법에는 여러 가지가 있으며, 스크린 인쇄는 태양전지 전극을 만드는 가장 일반적인 생산 공정입니다.스크린 인쇄는 엠보싱(embossing)을 통해 기판에 일정한 패턴을 인쇄하는 것입니다.장비는 배터리 뒷면의 은-알루미늄 페이스트 인쇄, 배터리 뒷면의 알루미늄 페이스트 인쇄, 배터리 전면의 은-페이스트 인쇄 등 세 부분으로 구성됩니다.작동 원리는 스크린 패턴의 메쉬를 사용하여 슬러리를 관통하고 스크레이퍼로 스크린의 슬러리 부분에 일정한 압력을 가하는 동시에 스크린의 다른 쪽 끝을 향해 이동하는 것입니다.스퀴지가 움직일 때 잉크가 그래픽 부분의 메쉬에서 인쇄물로 압착됩니다.페이스트의 점성 효과로 인해 임프린트가 일정 범위 내에서 고정되고 스퀴지는 인쇄 중에 항상 스크린 인쇄판 및 기판과 선형 접촉을 유지하며 스퀴지의 움직임에 따라 접촉선이 이동하여 완료됩니다. 인쇄 스트로크.

8. 급속 소결

스크린 인쇄된 실리콘 웨이퍼는 직접 사용할 수 없습니다.유기수지 바인더를 태워 없애기 위해서는 소결로에서 빠르게 소결해야 하며, 유리의 작용으로 인해 실리콘 웨이퍼에 밀착된 거의 순수한 은 전극이 남게 된다.은 전극과 결정질 실리콘의 온도가 공융 온도에 도달하면 결정질 실리콘 원자가 용융된 은 전극 재료에 일정 비율로 집적되어 상부 전극과 하부 전극의 오믹 접촉이 형성되고 개방 회로가 개선됩니다. 셀의 전압 및 충전율.핵심 매개 변수는 셀의 변환 효율을 향상시키기 위해 저항 특성을 갖도록 만드는 것입니다.

소결로는 사전 소결, 소결, 냉각의 3단계로 구분됩니다.사전 소결 단계의 목적은 슬러리 내의 고분자 바인더를 분해하여 연소시키는 것이며, 이 단계에서는 온도가 천천히 상승합니다.소결 단계에서는 소결체에서 다양한 물리적, 화학적 반응이 완료되어 저항막 구조를 형성하여 진정한 저항성을 갖게 됩니다., 이 단계에서 온도가 최고조에 도달합니다.냉각 및 냉각 단계에서는 유리가 냉각되고 경화되어 저항막 구조가 기판에 단단히 접착됩니다.

9. 주변기기

셀 생산과정에는 전원, 급수, 배수, HVAC, 진공, 특수증기 등 주변시설도 필요하다.화재 예방 및 환경 보호 장비는 안전과 지속 가능한 개발을 보장하는 데 특히 중요합니다.연간 출력 50MW 규모의 태양전지 생산라인의 경우 공정 및 전력장비 단독 소비전력은 약 1800KW이다.공정 순수의 양은 시간당 약 15톤이며 수질 요구 사항은 중국 전자 등급 물 GB/T11446.1-1997의 EW-1 기술 표준을 충족합니다.공정 냉각수의 양도 시간당 약 15톤이고, 수질의 입자 크기는 10미크론을 초과해서는 안 되며, 급수 온도는 15~20°C가 되어야 합니다.진공 배기량은 약 300M3/H입니다.동시에 약 20입방미터의 질소 저장 탱크와 10입방미터의 산소 저장 탱크도 필요합니다.실란 등 특수가스의 안전계수를 고려하여 생산안전을 절대적으로 보장하기 위해서는 특수가스실을 설치하는 것도 필요합니다.또한 실란 연소탑, 하수처리장 등도 셀 생산에 필요한 시설이다.


게시 시간: 2022년 5월 30일