सौर कोशिकाएं

सौर कोशिकाओं को क्रिस्टलीय सिलिकॉन और अनाकार सिलिकॉन में विभाजित किया जाता है, जिसके बीच 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 उपयोग की जाने वाली सौर क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं को 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

निर्माण प्रक्रिया, निर्माण कार्यविधि:

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

1. सिलिकॉन वेफर निरीक्षण

सिलिकॉन वेफर्स सौर कोशिकाओं के वाहक हैं, और सिलिकॉन वेफर्स की गुणवत्ता सीधे सौर कोशिकाओं की रूपांतरण दक्षता निर्धारित करती है।इसलिए, आने वाले सिलिकॉन वेफर्स का निरीक्षण करना आवश्यक है।इस प्रक्रिया का उपयोग मुख्य रूप से सिलिकॉन वेफर्स के कुछ तकनीकी मापदंडों के ऑनलाइन माप के लिए किया जाता है, इन मापदंडों में मुख्य रूप से वेफर सतह की असमानता, अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल, प्रतिरोधकता, पी/एन प्रकार और माइक्रोक्रैक आदि शामिल हैं। उपकरणों के इस समूह को स्वचालित लोडिंग और अनलोडिंग में विभाजित किया गया है , सिलिकॉन वेफर ट्रांसफर, सिस्टम इंटीग्रेशन पार्ट और चार डिटेक्शन मॉड्यूल।उनमें से, फोटोवोल्टिक सिलिकॉन वेफर डिटेक्टर सिलिकॉन वेफर की सतह की असमानता का पता लगाता है, और साथ ही सिलिकॉन वेफर के आकार और विकर्ण जैसे उपस्थिति मापदंडों का पता लगाता है;माइक्रो-क्रैक डिटेक्शन मॉड्यूल का उपयोग सिलिकॉन वेफर की आंतरिक माइक्रो-क्रैक का पता लगाने के लिए किया जाता है;इसके अलावा, दो डिटेक्शन मॉड्यूल हैं, ऑनलाइन परीक्षण 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 हटाना 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 में सिलिकॉन के प्रत्येक वर्ग सेंटीमीटर की सतह पर लाखों टेट्राहेड्रल पिरामिड, यानी पिरामिड संरचनाएं बनाने के लिए सिलिकॉन की अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी का उपयोग करना शामिल है।सतह पर आपतित प्रकाश के एकाधिक 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 समाधान होता है।उपलब्ध क्षार सोडियम हाइड्रॉक्साइड, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड, लिथियम हाइड्रॉक्साइड और एथिलीनडायमाइन हैं।अधिकांश साबर सिलिकॉन लगभग 1% की सांद्रता वाले सोडियम हाइड्रॉक्साइड के सस्ते पतला घोल का उपयोग करके तैयार किया जाता है, और नक़्क़ाशी का तापमान 70-85 डिग्री सेल्सियस होता है।एक समान साबर प्राप्त करने के लिए, सिलिकॉन के क्षरण को तेज करने के लिए कॉम्प्लेक्सिंग एजेंटों के रूप में इथेनॉल और आइसोप्रोपेनॉल जैसे अल्कोहल को भी समाधान 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 को क्षारीय या अम्लीय नक़्क़ाशी समाधान के साथ नक़्क़ाशी किया जाता है।साबर को उकेरने के बाद, सामान्य रासायनिक सफाई की जाती है।संदूषण को रोकने के लिए सतह पर तैयार सिलिकॉन वेफर्स को लंबे समय तक पानी में संग्रहीत नहीं किया जाना चाहिए, और जितनी जल्दी हो सके फैलाया जाना चाहिए।

3. प्रसार गाँठ

सौर कोशिकाओं को प्रकाश ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक बड़े क्षेत्र वाले पीएन जंक्शन की आवश्यकता होती है, और एक प्रसार भट्टी 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 नाव के ऊपरी और निचले हिस्से, निकास गैस कक्ष, भट्ठी का शरीर भाग और गैस कैबिनेट भाग।प्रसार आम तौर पर प्रसार स्रोत के रूप में फॉस्फोरस ऑक्सीक्लोराइड तरल स्रोत का उपयोग करता है।पी-प्रकार के सिलिकॉन वेफर को ट्यूबलर डिफ्यूजन भट्टी के क्वार्ट्ज कंटेनर में रखें, और फॉस्फोरस ऑक्सीक्लोराइड को 850-900 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर क्वार्ट्ज कंटेनर में लाने के लिए नाइट्रोजन का उपयोग करें।फॉस्फोरस ऑक्सीक्लोराइड फॉस्फोरस प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन वेफर के साथ प्रतिक्रिया 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-प्रकार अर्धचालक और पी- के बीच इंटरफेस बनता है। सेमीकंडक्टर टाइप करें, यानी पीएन जंक्शन।इस विधि द्वारा उत्पादित पीएन जंक्शन में अच्छी एकरूपता है, शीट प्रतिरोध की गैर-एकरूपता 10% से कम 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 प्रवाहित होने के बाद अपने मूल स्थान पर वापस नहीं लौटते हैं, जिससे एक करंट बनता है, और करंट को एक तार द्वारा खींचा जाता है, जो प्रत्यक्ष करंट है।

4. डिफॉस्फोराइलेशन सिलिकेट ग्लास

इस प्रक्रिया का उपयोग सौर कोशिकाओं की उत्पादन प्रक्रिया में किया जाता है।रासायनिक नक़्क़ाशी द्वारा, प्रसार प्रणाली को हटाने के लिए एक घुलनशील जटिल यौगिक हेक्साफ्लोरोसिलिक एसिड उत्पन्न करने के लिए रासायनिक प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए सिलिकॉन वेफर को हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड समाधान में डुबोया जाता है।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 हो जाता है।P2O5 Si के साथ प्रतिक्रिया करके SiO2 और फास्फोरस परमाणु उत्पन्न करता है, इस प्रकार सिलिकॉन वेफर की सतह पर फास्फोरस तत्वों से युक्त SiO2 की एक परत बन जाती है, जिसे फॉस्फोसिलिकेट ग्लास कहा जाता है।फॉस्फोरस सिलिकेट ग्लास को हटाने के उपकरण आम तौर पर मुख्य बॉडी, सफाई टैंक, सर्वो ड्राइव सिस्टम, मैकेनिकल आर्म, विद्युत नियंत्रण प्रणाली और स्वचालित एसिड वितरण प्रणाली से बने होते हैं।मुख्य ऊर्जा स्रोत हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड, नाइट्रोजन, संपीड़ित हवा, शुद्ध पानी, गर्मी निकास हवा और अपशिष्ट जल हैं।हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड सिलिका को घोलता है क्योंकि हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड सिलिका के साथ प्रतिक्रिया करके वाष्पशील सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड गैस उत्पन्न करता है।यदि हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड अत्यधिक है, तो प्रतिक्रिया से उत्पन्न सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड आगे हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके एक घुलनशील कॉम्प्लेक्स, हेक्साफ्लोरोसिलिकिक एसिड बनाएगा।

5. प्लाज्मा नक़्क़ाशी

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 किए गए फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉन किनारे क्षेत्र के साथ प्रवाहित होंगे जहां फॉस्फोरस पीएन जंक्शन के पीछे की ओर फैलता है, जिससे शॉर्ट सर्किट होता है।इसलिए, सेल किनारे पर पीएन जंक्शन को हटाने के लिए सौर सेल के चारों ओर डोप्ड सिलिकॉन को खोदा जाना चाहिए।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।प्लाज्मा आवेशित इलेक्ट्रॉनों और आयनों से बना होता है।इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव के तहत, प्रतिक्रिया कक्ष में गैस ऊर्जा को अवशोषित कर सकती है और आयनों में परिवर्तित होने के अलावा बड़ी संख्या में सक्रिय समूह बना सकती है।सक्रिय प्रतिक्रियाशील समूह प्रसार के कारण या विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत SiO2 की सतह तक पहुंचते हैं, जहां वे खोदी जाने वाली सामग्री की सतह के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, और अस्थिर प्रतिक्रिया उत्पाद बनाते हैं जो सामग्री की सतह से अलग हो जाते हैं नक़्क़ाशीदार, और निर्वात प्रणाली द्वारा गुहा से बाहर पंप किया जाता है।

6. विरोधी प्रतिबिंब कोटिंग

पॉलिश सिलिकॉन सतह की परावर्तनशीलता 35% है।सतह परावर्तन को कम करने और कोशिका 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 विरोधी-प्रतिबिंब फिल्में 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, नमूना को कम दबाव के तहत 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 किया जाता है। प्रतिक्रियाशील गैसें SiH4 और NH3 पेश की जाती हैं।रासायनिक प्रतिक्रियाओं और प्लाज्मा प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला के बाद, नमूने की सतह पर एक ठोस-अवस्था फिल्म, यानी एक सिलिकॉन नाइट्राइड फिल्म बनती है।सामान्य तौर पर, इस प्लाज्मा-संवर्धित रासायनिक वाष्प जमाव विधि द्वारा जमा की गई फिल्म की मोटाई लगभग 70 एनएम है।इस मोटाई की फिल्मों में ऑप्टिकल कार्यक्षमता होती है।पतली फिल्म हस्तक्षेप के सिद्धांत का उपयोग करके, प्रकाश के प्रतिबिंब को काफी कम किया जा सकता है, बैटरी का शॉर्ट-सर्किट करंट और आउटपुट काफी बढ़ जाता है, और दक्षता में भी काफी सुधार होता है।

7. स्क्रीन प्रिंटिंग

सौर सेल के बनावट, प्रसार और पीईसीवीडी की प्रक्रियाओं से गुजरने के बाद, एक पीएन जंक्शन बन गया 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 सौर सेल इलेक्ट्रोड बनाने के लिए स्क्रीन प्रिंटिंग सबसे आम उत्पादन प्रक्रिया है।स्क्रीन प्रिंटिंग में एम्बॉसिंग के माध्यम से सब्सट्रेट पर एक पूर्व निर्धारित पैटर्न प्रिंट करना होता 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: घोल में घुसने के लिए स्क्रीन पैटर्न के जाल का उपयोग करें, एक खुरचनी के साथ स्क्रीन के घोल वाले हिस्से पर एक निश्चित दबाव लागू करें, और उसी समय स्क्रीन के दूसरे छोर की ओर बढ़ें।जैसे ही यह चलता है, स्क्वीजी द्वारा स्याही को ग्राफिक भाग के जाल से सब्सट्रेट पर निचोड़ा जाता है।पेस्ट के चिपचिपे प्रभाव के कारण, छाप एक निश्चित सीमा के भीतर तय हो जाती है, और मुद्रण के दौरान स्क्वीजी हमेशा स्क्रीन प्रिंटिंग प्लेट और सब्सट्रेट के साथ रैखिक संपर्क में रहता है, और संपर्क लाइन पूरा करने के लिए स्क्वीजी की गति के साथ चलती है मुद्रण स्ट्रोक.

8. तीव्र सिंटरिंग

स्क्रीन-प्रिंटेड सिलिकॉन वेफर का सीधे उपयोग नहीं किया जा सकता है।कार्बनिक राल बाइंडर को जलाने के लिए इसे सिंटरिंग भट्टी में जल्दी से सिंटर करने की आवश्यकता होती है, जिससे लगभग शुद्ध चांदी के इलेक्ट्रोड निकल जाते हैं जो कांच की क्रिया के कारण सिलिकॉन वेफर से निकटता से जुड़े होते हैं।जब सिल्वर इलेक्ट्रोड और क्रिस्टलीय सिलिकॉन का तापमान यूटेक्टिक तापमान तक पहुंच जाता है, तो क्रिस्टलीय सिलिकॉन परमाणु एक निश्चित अनुपात में पिघले हुए सिल्वर इलेक्ट्रोड सामग्री में एकीकृत हो जाते हैं, जिससे ऊपरी और निचले इलेक्ट्रोड का ओमिक संपर्क बनता है, और खुले सर्किट में सुधार होता है। सेल का वोल्टेज और भराव कारक।मुख्य पैरामीटर यह है कि सेल की रूपांतरण दक्षता में सुधार करने के लिए इसमें प्रतिरोध विशेषताएँ हों।

सिंटरिंग भट्टी को तीन चरणों में विभाजित किया गया है: प्री-सिंटरिंग, सिंटरिंग और कूलिंग।प्री-सिंटरिंग चरण का उद्देश्य पॉलिमर बाइंडर को घोल में विघटित करना और जलाना है, और इस चरण में तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है;सिंटरिंग चरण में, एक प्रतिरोधी फिल्म संरचना बनाने के लिए सिंटरिंग बॉडी में विभिन्न भौतिक और रासायनिक प्रतिक्रियाएं पूरी होती हैं, जो इसे वास्तव में प्रतिरोधी बनाती हैं।, इस चरण में तापमान चरम पर पहुंच जाता है;शीतलन और ठंडा करने के चरण में, कांच को ठंडा, कठोर और ठोस बनाया जाता है, ताकि प्रतिरोधी फिल्म संरचना सब्सट्रेट से निश्चित रूप से चिपकी रहे।

9. परिधीय

सेल उत्पादन की प्रक्रिया में परिधीय सुविधाओं जैसे बिजली आपूर्ति, ऊर्जा, जल आपूर्ति, जल निकासी, एचवीएसी, वैक्यूम और विशेष भाप 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 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 जीबी/टी11446.1-1997 के ईडब्ल्यू-1 तकनीकी मानक को पूरा करती हैं।प्रक्रिया ठंडा करने वाले पानी 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 की मात्रा लगभग 300M3/H है।वहीं, लगभग 20 क्यूबिक मीटर नाइट्रोजन भंडारण टैंक और 10 क्यूबिक मीटर ऑक्सीजन भंडारण 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।