सौर सेल

सौर कोशिकाओं को क्रिस्टलीय सिलिकॉन और अनाकार सिलिकॉन में विभाजित किया जाता है, जिनमें से क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं को आगे मोनोक्रिस्टलाइन कोशिकाओं और पॉलीक्रिस्टलाइन कोशिकाओं में विभाजित किया जा सकता है; मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की दक्षता क्रिस्टलीय सिलिकॉन से भिन्न होती है।

वर्गीकरण:

चीन में आमतौर पर प्रयुक्त सौर क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं को निम्नलिखित में विभाजित किया जा सकता है:

एकल क्रिस्टल 125*125

एकल क्रिस्टल 156*156

पॉलीक्रिस्टलाइन 156*156

एकल क्रिस्टल 150*150

एकल क्रिस्टल 103*103

पॉलीक्रिस्टलाइन 125*125

विनिर्माण प्रक्रिया:

सौर कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया को सिलिकॉन वेफर निरीक्षण - सतह बनावट और अचार - प्रसार जंक्शन - डीफॉस्फोराइजेशन सिलिकॉन ग्लास - प्लाज्मा नक़्क़ाशी और अचार - विरोधी प्रतिबिंब कोटिंग - स्क्रीन प्रिंटिंग - रैपिड सिंटरिंग, आदि में विभाजित किया गया है। विवरण इस प्रकार हैं:

1. सिलिकॉन वेफर निरीक्षण

सिलिकॉन वेफ़र सौर कोशिकाओं के वाहक हैं, और सिलिकॉन वेफ़र की गुणवत्ता सीधे सौर कोशिकाओं की रूपांतरण दक्षता निर्धारित करती है। इसलिए, आने वाले सिलिकॉन वेफ़र का निरीक्षण करना आवश्यक है। इस प्रक्रिया का उपयोग मुख्य रूप से सिलिकॉन वेफ़र के कुछ तकनीकी मापदंडों के ऑनलाइन माप के लिए किया जाता है, इन मापदंडों में मुख्य रूप से वेफ़र सतह की असमानता, अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल, प्रतिरोधकता, पी/एन प्रकार और माइक्रोक्रैक आदि शामिल हैं। उपकरणों के इस समूह को स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग, सिलिकॉन वेफ़र ट्रांसफ़र, सिस्टम इंटीग्रेशन भाग और चार डिटेक्शन मॉड्यूल में विभाजित किया गया है। उनमें से, फोटोवोल्टिक सिलिकॉन वेफ़र डिटेक्टर सिलिकॉन वेफ़र की सतह की असमानता का पता लगाता है, और साथ ही सिलिकॉन वेफ़र के आकार और विकर्ण जैसे उपस्थिति मापदंडों का पता लगाता है; माइक्रो-क्रैक डिटेक्शन मॉड्यूल का उपयोग सिलिकॉन वेफ़र की आंतरिक माइक्रो-क्रैक का पता लगाने के लिए किया जाता है; इसके अलावा, दो डिटेक्शन मॉड्यूल हैं, ऑनलाइन टेस्ट मॉड्यूल में से एक का उपयोग मुख्य रूप से सिलिकॉन वेफर्स की थोक प्रतिरोधकता और सिलिकॉन वेफर्स के प्रकार का परीक्षण करने के लिए किया जाता है, और दूसरे मॉड्यूल का उपयोग सिलिकॉन वेफर्स के अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल का पता लगाने के लिए किया जाता है। अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल और प्रतिरोधकता का पता लगाने से पहले, सिलिकॉन वेफर के विकर्ण और सूक्ष्म दरारों का पता लगाना और क्षतिग्रस्त सिलिकॉन वेफर को स्वचालित रूप से निकालना आवश्यक है। सिलिकॉन वेफर निरीक्षण उपकरण स्वचालित रूप से वेफर्स को लोड और अनलोड कर सकते हैं, और अयोग्य उत्पादों को एक निश्चित स्थिति में रख सकते हैं, जिससे निरीक्षण सटीकता और दक्षता में सुधार होता है।

2. सतह बनावट

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन बनावट की तैयारी सिलिकॉन के अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी का उपयोग करके सिलिकॉन के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर की सतह पर लाखों टेट्राहेड्रल पिरामिड, यानी पिरामिड संरचनाएँ बनाना है। सतह पर घटना प्रकाश के कई परावर्तन और अपवर्तन के कारण, प्रकाश का अवशोषण बढ़ जाता है, और बैटरी की शॉर्ट-सर्किट धारा और रूपांतरण दक्षता में सुधार होता है। सिलिकॉन का अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी समाधान आमतौर पर एक गर्म क्षारीय घोल होता है। उपलब्ध क्षार सोडियम हाइड्रॉक्साइड, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, लिथियम हाइड्रॉक्साइड और एथिलीनडायमाइन हैं। अधिकांश साबर सिलिकॉन लगभग 1% की सांद्रता के साथ सोडियम हाइड्रॉक्साइड के एक सस्ते पतला घोल का उपयोग करके तैयार किया जाता है, और नक़्क़ाशी तापमान 70-85 डिग्री सेल्सियस होता है। एक समान साबर प्राप्त करने के लिए, सिलिकॉन के क्षरण को तेज करने के लिए इथेनॉल और आइसोप्रोपेनॉल जैसे अल्कोहल को भी घोल में कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट के रूप में जोड़ा जाना चाहिए। साबर तैयार करने से पहले, सिलिकॉन वेफर को प्रारंभिक सतह नक़्क़ाशी के अधीन किया जाना चाहिए, और लगभग 20-25 माइक्रोन क्षारीय या अम्लीय नक़्क़ाशी समाधान के साथ नक़्क़ाशी की जाती है। साबर नक़्क़ाशी के बाद, सामान्य रासायनिक सफाई की जाती है। सतह पर तैयार सिलिकॉन वेफ़र को संदूषण को रोकने के लिए लंबे समय तक पानी में नहीं रखा जाना चाहिए, और जितनी जल्दी हो सके उन्हें फैलाना चाहिए।

3. प्रसार गाँठ

सौर कोशिकाओं को प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में बदलने के लिए एक बड़े क्षेत्र के पीएन जंक्शन की आवश्यकता होती है, और प्रसार भट्ठी सौर कोशिकाओं के पीएन जंक्शन के निर्माण के लिए एक विशेष उपकरण है। ट्यूबलर प्रसार भट्ठी मुख्य रूप से चार भागों से बनी होती है: क्वार्ट्ज बोट के ऊपरी और निचले हिस्से, निकास गैस कक्ष, भट्ठी का शरीर भाग और गैस कैबिनेट भाग। प्रसार आमतौर पर प्रसार स्रोत के रूप में फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड तरल स्रोत का उपयोग करता है। ट्यूबलर प्रसार भट्ठी के क्वार्ट्ज कंटेनर में पी-टाइप सिलिकॉन वेफर डालें, और 850-900 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर क्वार्ट्ज कंटेनर में फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड लाने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग करें। फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड सिलिकॉन वेफर के साथ प्रतिक्रिया करके फास्फोरस प्राप्त करता है। परमाणु। एक निश्चित अवधि के बाद, फास्फोरस परमाणु चारों ओर से सिलिकॉन वेफर की सतह परत में प्रवेश करते हैं, और सिलिकॉन परमाणुओं के बीच अंतराल के माध्यम से सिलिकॉन वेफर में प्रवेश करते हैं और फैलते हैं, जिससे एन-टाइप सेमीकंडक्टर और पी-टाइप सेमीकंडक्टर के बीच इंटरफेस बनता है, यानी पीएन जंक्शन। इस विधि द्वारा उत्पादित पीएन जंक्शन में अच्छी एकरूपता होती है, शीट प्रतिरोध की गैर-एकरूपता 10% से कम होती है, और अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल 10ms से अधिक हो सकता है। सौर सेल उत्पादन में पीएन जंक्शन का निर्माण सबसे बुनियादी और महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। क्योंकि यह पीएन जंक्शन का निर्माण है, इलेक्ट्रॉन और छेद बहने के बाद अपने मूल स्थान पर वापस नहीं आते हैं, जिससे एक करंट बनता है, और करंट को एक तार द्वारा बाहर निकाला जाता है, जो डायरेक्ट करंट होता है।

4. डिफॉस्फोरिलेशन सिलिकेट ग्लास

इस प्रक्रिया का उपयोग सौर कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया में किया जाता है। रासायनिक नक़्क़ाशी द्वारा, सिलिकॉन वेफर को हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के घोल में डुबोया जाता है ताकि एक रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पन्न हो सके जो घुलनशील जटिल यौगिक हेक्साफ्लोरोसिलिक एसिड उत्पन्न करता है ताकि विसरण प्रणाली को हटाया जा सके। जंक्शन के बाद सिलिकॉन वेफर की सतह पर फॉस्फोसिलिकेट ग्लास की एक परत बनती है। प्रसार प्रक्रिया के दौरान, POCL3 O2 के साथ प्रतिक्रिया करके P2O5 बनाता है जो सिलिकॉन वेफर की सतह पर जमा होता है। P2O5 Si के साथ प्रतिक्रिया करके SiO2 और फास्फोरस परमाणु उत्पन्न करता है, इस तरह सिलिकॉन वेफर की सतह पर फास्फोरस तत्व युक्त SiO2 की एक परत बनती है, जिसे फॉस्फोसिलिकेट ग्लास कहा जाता है। फॉस्फोरस सिलिकेट ग्लास को हटाने के लिए उपकरण आम तौर पर मुख्य शरीर, सफाई टैंक, सर्वो ड्राइव सिस्टम, मैकेनिकल आर्म, इलेक्ट्रिकल कंट्रोल सिस्टम और स्वचालित एसिड वितरण प्रणाली से बना होता है। मुख्य ऊर्जा स्रोत हाइड्रोफ्लोरिक एसिड, नाइट्रोजन, संपीड़ित हवा, शुद्ध पानी, गर्मी निकास हवा और अपशिष्ट जल हैं। हाइड्रोफ्लोरिक एसिड सिलिका को घोलता है क्योंकि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड सिलिका के साथ प्रतिक्रिया करके वाष्पशील सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड गैस उत्पन्न करता है। यदि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड अत्यधिक है, तो प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड आगे हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके एक घुलनशील परिसर, हेक्साफ्लोरोसिलिक एसिड का निर्माण करेगा।

5. प्लाज्मा नक़्काशी

चूंकि प्रसार प्रक्रिया के दौरान, भले ही बैक-टू-बैक प्रसार को अपनाया जाता है, फॉस्फोरस अनिवार्य रूप से सिलिकॉन वेफर के किनारों सहित सभी सतहों पर फैल जाएगा। पीएन जंक्शन के सामने की ओर एकत्र फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉन किनारे क्षेत्र के साथ प्रवाहित होंगे जहां फॉस्फोरस पीएन जंक्शन के पीछे की तरफ फैल जाता है, जिससे शॉर्ट सर्किट होता है। इसलिए, सेल किनारे पर पीएन जंक्शन को हटाने के लिए सौर सेल के चारों ओर डोप किए गए सिलिकॉन को खोदना होगा। यह प्रक्रिया आमतौर पर प्लाज्मा नक़्क़ाशी तकनीक का उपयोग करके की जाती है। प्लाज्मा नक़्क़ाशी कम दबाव की स्थिति में होती है, प्रतिक्रियाशील गैस CF4 के मूल अणु आयनीकरण उत्पन्न करने और प्लाज्मा बनाने के लिए रेडियो आवृत्ति शक्ति से उत्तेजित होते हैं सक्रिय प्रतिक्रियाशील समूह विसरण के कारण या विद्युत क्षेत्र की क्रिया के अंतर्गत SiO2 की सतह पर पहुंचते हैं, जहां वे नक़्काशी की जाने वाली सामग्री की सतह के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, और वाष्पशील प्रतिक्रिया उत्पाद बनाते हैं जो नक़्काशी की जाने वाली सामग्री की सतह से अलग हो जाते हैं, और निर्वात प्रणाली द्वारा गुहा से बाहर पंप कर दिए जाते हैं।

6. प्रति-प्रतिबिंब कोटिंग

पॉलिश किए गए सिलिकॉन सतह की परावर्तकता 35% है। सतह परावर्तन को कम करने और सेल की रूपांतरण दक्षता में सुधार करने के लिए, सिलिकॉन नाइट्राइड एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्म की एक परत जमा करना आवश्यक है। औद्योगिक उत्पादन में, PECVD उपकरण का उपयोग अक्सर एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्मों को तैयार करने के लिए किया जाता है। PECVD प्लाज्मा संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव है। इसका तकनीकी सिद्धांत ऊर्जा स्रोत के रूप में कम तापमान वाले प्लाज्मा का उपयोग करना है, नमूने को कम दबाव में ग्लो डिस्चार्ज के कैथोड पर रखा जाता है, ग्लो डिस्चार्ज का उपयोग नमूने को पूर्व निर्धारित तापमान तक गर्म करने के लिए किया जाता है, और फिर उचित मात्रा में प्रतिक्रियाशील गैसों SiH4 और NH3 को पेश किया जाता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं और प्लाज्मा प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के बाद, एक ठोस-अवस्था फिल्म, यानी एक सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म, नमूने की सतह पर बनती है। आम तौर पर, इस प्लाज्मा-संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव विधि द्वारा जमा की गई फिल्म की मोटाई लगभग 70 एनएम होती है। इस मोटाई की फिल्मों में ऑप्टिकल कार्यक्षमता होती है। पतली फिल्म हस्तक्षेप के सिद्धांत का उपयोग करके, प्रकाश का प्रतिबिंब बहुत कम किया जा सकता है, बैटरी के शॉर्ट-सर्किट वर्तमान और आउटपुट में बहुत वृद्धि होती है, और दक्षता में भी काफी सुधार होता है।

7. स्क्रीन प्रिंटिंग

सौर सेल के टेक्सचरिंग, डिफ्यूजन और PECVD की प्रक्रियाओं से गुजरने के बाद, एक PN जंक्शन का निर्माण हुआ है, जो रोशनी के तहत करंट उत्पन्न कर सकता है। उत्पन्न करंट को निर्यात करने के लिए, बैटरी की सतह पर सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड बनाना आवश्यक है। इलेक्ट्रोड बनाने के कई तरीके हैं, और स्क्रीन प्रिंटिंग सौर सेल इलेक्ट्रोड बनाने के लिए सबसे आम उत्पादन प्रक्रिया है। स्क्रीन प्रिंटिंग एम्बॉसिंग के माध्यम से सब्सट्रेट पर एक पूर्व निर्धारित पैटर्न को प्रिंट करना है। उपकरण में तीन भाग होते हैं: बैटरी के पीछे सिल्वर-एल्यूमीनियम पेस्ट प्रिंटिंग, बैटरी के पीछे एल्यूमीनियम पेस्ट प्रिंटिंग और बैटरी के सामने सिल्वर-पेस्ट प्रिंटिंग। इसका कार्य सिद्धांत है: स्लरी में प्रवेश करने के लिए स्क्रीन पैटर्न के जाल का उपयोग करें, स्क्रीन के स्लरी हिस्से पर एक खुरचनी के साथ एक निश्चित दबाव डालें, और उसी समय स्क्रीन के दूसरे छोर की ओर बढ़ें। स्याही को ग्राफिक भाग के जाल से सब्सट्रेट पर निचोड़ा जाता है क्योंकि यह आगे बढ़ता है। पेस्ट के चिपचिपे प्रभाव के कारण, छाप एक निश्चित सीमा के भीतर तय हो जाती है, और स्क्वीजी हमेशा मुद्रण के दौरान स्क्रीन प्रिंटिंग प्लेट और सब्सट्रेट के साथ रैखिक संपर्क में रहता है, और संपर्क रेखा मुद्रण स्ट्रोक को पूरा करने के लिए स्क्वीजी की गति के साथ चलती है।

8. तीव्र सिंटरिंग

स्क्रीन-प्रिंटेड सिलिकॉन वेफर का सीधे उपयोग नहीं किया जा सकता है। इसे कार्बनिक राल बाइंडर को जलाने के लिए एक सिंटरिंग भट्टी में जल्दी से सिंटर करने की आवश्यकता होती है, जिससे लगभग शुद्ध चांदी के इलेक्ट्रोड निकलते हैं जो कांच की क्रिया के कारण सिलिकॉन वेफर से बारीकी से चिपके रहते हैं। जब सिल्वर इलेक्ट्रोड और क्रिस्टलीय सिलिकॉन का तापमान यूटेक्टिक तापमान तक पहुँच जाता है, तो क्रिस्टलीय सिलिकॉन परमाणु एक निश्चित अनुपात में पिघले हुए सिल्वर इलेक्ट्रोड पदार्थ में एकीकृत हो जाते हैं, जिससे ऊपरी और निचले इलेक्ट्रोड का ओमिक संपर्क बनता है, और सेल के ओपन सर्किट वोल्टेज और फिलिंग फैक्टर में सुधार होता है। मुख्य पैरामीटर सेल की रूपांतरण दक्षता में सुधार करने के लिए इसे प्रतिरोध विशेषताएँ बनाना है।

सिंटरिंग भट्टी को तीन चरणों में विभाजित किया जाता है: प्री-सिंटरिंग, सिंटरिंग और कूलिंग। प्री-सिंटरिंग चरण का उद्देश्य घोल में बहुलक बांधने की मशीन को विघटित करना और जलाना है, और इस चरण में तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है; सिंटरिंग चरण में, विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक प्रतिरोधक फिल्म संरचना बनाने के लिए सिंटर किए गए शरीर में पूरी होती हैं, जिससे यह वास्तव में प्रतिरोधक बन जाता है। , तापमान इस चरण में चरम पर पहुँच जाता है; शीतलन और शीतलन चरण में, कांच को ठंडा, कठोर और जम जाता है, ताकि प्रतिरोधक फिल्म संरचना सब्सट्रेट से निश्चित रूप से चिपक जाए।

9. परिधीय

सेल उत्पादन की प्रक्रिया में, बिजली की आपूर्ति, बिजली, पानी की आपूर्ति, जल निकासी, एचवीएसी, वैक्यूम और विशेष भाप जैसी परिधीय सुविधाओं की भी आवश्यकता होती है। सुरक्षा और सतत विकास सुनिश्चित करने के लिए अग्नि सुरक्षा और पर्यावरण संरक्षण उपकरण भी विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। 50MW के वार्षिक उत्पादन वाली सौर सेल उत्पादन लाइन के लिए, अकेले प्रक्रिया और बिजली उपकरण की बिजली की खपत लगभग 1800KW है। प्रक्रिया शुद्ध पानी की मात्रा लगभग 15 टन प्रति घंटा है, और पानी की गुणवत्ता की आवश्यकताएं चीन के इलेक्ट्रॉनिक ग्रेड पानी GB/T11446.1-1997 के EW-1 तकनीकी मानक को पूरा करती हैं। प्रक्रिया शीतलन जल की मात्रा भी लगभग 15 टन प्रति घंटा है, पानी की गुणवत्ता में कण का आकार 10 माइक्रोन से अधिक नहीं होना चाहिए, और पानी की आपूर्ति का तापमान 15-20 डिग्री सेल्सियस होना चाहिए। वैक्यूम निकास मात्रा लगभग 300M3/H है। वहीं, लगभग 20 क्यूबिक मीटर नाइट्रोजन स्टोरेज टैंक और 10 क्यूबिक मीटर ऑक्सीजन स्टोरेज टैंक की भी आवश्यकता होती है। सिलेन जैसी विशेष गैसों के सुरक्षा कारकों को ध्यान में रखते हुए, उत्पादन सुरक्षा को पूरी तरह सुनिश्चित करने के लिए एक विशेष गैस कक्ष स्थापित करना भी आवश्यक है। इसके अलावा, सिलेन दहन टावर और सीवेज उपचार स्टेशन भी सेल उत्पादन के लिए आवश्यक सुविधाएं हैं।