Proces wytwarzania monokrystalicznego panele słoneczne obejmuje szereg złożonych i wyrafinowanych technologii oraz kontroli procesów, aby zapewnić stałą jakość i wysoką wydajność każdego panelu. Poniżej znajduje się szczegółowa odpowiedź i wprowadzenie:
Kluczowe technologie i sterowanie procesami w procesie produkcji paneli z krzemu monokrystalicznego
Przygotowanie materiałów krzemowych o wysokiej czystości
Pierwszym krokiem w produkcji paneli słonecznych z krzemu monokrystalicznego jest przygotowanie materiałów krzemowych o wysokiej czystości. Czystość krzemu bezpośrednio wpływa na wydajność i wydajność paneli. Materiały krzemowe są zwykle przygotowywane w procesie oczyszczania krzemu metalurgicznego, który obejmuje:
Metoda trichlorosilanowa (metoda Siemensa): Trichlorosilan (HCl) wytwarza się w wyniku reakcji krzemu metalurgicznego z chlorem, a następnie destyluje i redukuje, aby ostatecznie wytworzyć krzem polikrystaliczny o wysokiej czystości.
Metoda topienia strefowego: Aby jeszcze bardziej poprawić czystość krzemu, stosuje się metodę topienia strefowego w celu częściowego stopienia wlewka krzemu w wysokiej temperaturze, a zanieczyszczenia są stopniowo usuwane poprzez ogrzewanie strefowe.
Wzrost wlewków krzemu monokrystalicznego
Po przygotowaniu materiału krzemowego o wysokiej czystości należy go przekształcić w wlewki z krzemu monokrystalicznego. Główne metody obejmują:
Metoda Czochralskiego (CZ): Krzem polikrystaliczny umieszcza się w tyglu kwarcowym i podgrzewa do stanu stopionego, a następnie w roztopionym krzemie zanurza się zarodek pojedynczego kryształu, po czym kryształ zarodkowy powoli obraca się i wyciąga do góry, w celu stopniowego wyhodowania monokryształu krzemu wlewek.
Metoda strefy pływającej (FZ): Do hodowli monokrystalicznego krzemu bez tygla stosuje się elektromagnetyczne ogrzewanie indukcyjne. Monokrystaliczny krzem o wysokiej czystości otrzymuje się poprzez topienie i krystalizację prętów krzemu polikrystalicznego w sekcjach pod działaniem cewki indukcyjnej o wysokiej częstotliwości.
Cięcie wlewków krzemowych i produkcja płytek krzemowych
Po zakończeniu wzrostu wlewka monokrystalicznego krzemu należy go pociąć na cienkie plasterki, aby wytworzyć ogniwa słoneczne. Kluczowe kroki obejmują:
Cięcie wlewków krzemu: Stosując technologię cięcia piłą diamentową, wlewki krzemu monokrystalicznego są cięte na cienkie plasterki. Cięcie piłą diamentową zapewnia wysoką precyzję i niskie straty podczas cięcia.
Polerowanie i czyszczenie płytek krzemowych: Pocięte płytki krzemowe należy wypolerować i oczyścić, aby usunąć ślady cięcia i zanieczyszczenia z powierzchni oraz zapewnić gładkość i płaskość powierzchni płytki krzemowej.
Teksturowanie i domieszkowanie płytek krzemowych
Aby poprawić efektywność konwersji fotoelektrycznej, płytki krzemowe należy teksturować i domieszkować:
Teksturowanie: Na powierzchni płytki krzemowej w wyniku trawienia chemicznego tworzona jest maleńka struktura piramidy, aby zwiększyć powierzchnię i efektywność pochłaniania światła.
Domieszkowanie: Fosfor (typ n) lub bor (typ p) i inne pierwiastki są domieszkowane na płytce krzemowej poprzez dyfuzję lub implantację jonów w celu utworzenia złącza PN, które jest podstawą wytwarzania energii elektrycznej przez ogniwa słoneczne.
Pasywacja powierzchni i powłoka antyrefleksyjna
W celu ograniczenia rekombinacji nośników fotogenerowanych i poprawy efektywności konwersji fotoelektrycznej należy pasywować powierzchnię płytki krzemowej i nałożyć powłokę antyrefleksyjną:
Pasywacja powierzchni: Warstwa tlenku krzemu lub azotku krzemu jest osadzana na powierzchni płytki krzemowej metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) lub osadzania warstwy atomowej (ALD) w celu ograniczenia defektów powierzchni i rekombinacji.
Powłoka antyrefleksyjna: warstwa powłoki antyrefleksyjnej, takiej jak azotek krzemu (SiNx), jest osadzana na powierzchni płytki krzemowej w celu zmniejszenia odbicia światła i poprawy efektywności absorpcji światła.
Produkcja elektrod i montaż ogniw
Aby zebrać i przesłać prąd fotogenerowany, na powierzchni płytek krzemowych należy wykonać elektrody:
Elektroda przednia: Pasta srebrna jest drukowana na przedniej stronie płytki krzemowej za pomocą technologii sitodruku, a w procesie spiekania powstaje dobra omowa elektroda kontaktowa.
Elektroda tylna: Elektrodę aluminiową lub elektrodę srebrną wykonuje się na tylnej stronie płytki krzemowej poprzez odparowanie próżniowe lub sitodruk, aby zapewnić skuteczny odbiór prądu.
Badanie i sortowanie komórek
Wyprodukowane ogniwa muszą zostać poddane rygorystycznym testom i sortowaniu, aby zapewnić ich wydajność i spójność:
Testowanie fotoelektryczne: Parametry testowe, takie jak napięcie obwodu otwartego (Voc), prąd zwarciowy (Isc), współczynnik wypełnienia (FF) i wydajność konwersji każdego ogniwa.
Sortowanie: Zgodnie z wynikami testów ogniwa są podzielone na różne poziomy wydajności, aby można je było dopasować podczas montażu w celu poprawy ogólnej wydajności komponentów.
Montaż i pakowanie komponentów
Po przetestowaniu i sortowaniu ogniwa należy złożyć w moduły ogniw słonecznych:
Połączenie szeregowe i równoległe: Ogniwa są połączone szeregowo i równolegle zgodnie z wymaganiami projektowymi, tworząc ciąg akumulatorów.
Opakowanie: Użyj folii EVA (etylen-octan winylu), aby umieścić ciąg ogniw pomiędzy szkłem a arkuszem tylnym o wysokiej przepuszczalności światła, a następnie użyj laminatora, aby wykonać prasowanie na gorąco opakowania, aby utworzyć wodoodporny i pyłoszczelny zespół ogniw.
Kontrola jakości i inspekcja fabryki
Wreszcie wyprodukowane moduły ogniw słonecznych muszą zostać poddane ścisłej kontroli jakości i inspekcji fabrycznej:
Test wytrzymałości mechanicznej: Sprawdź odporność na wiatr, odporność na ciśnienie i odporność modułu na uderzenia, aby zapewnić jego trwałość w różnych warunkach środowiskowych.
Test wydajności elektrycznej: sprawdź moc wyjściową i wydajność modułu, symulując światło słoneczne, aby upewnić się, że spełnia on specyfikacje i standardy projektowe.
Podsumowując, proces produkcji paneli słonecznych z krzemu monokrystalicznego obejmuje szereg kluczowych technologii i kontroli procesu, od przygotowania materiałów krzemowych o wysokiej czystości, przez hodowlę wlewków z krzemu monokrystalicznego, cięcie, teksturowanie i domieszkowanie płytek krzemowych, aż po produkcja elektrod, montaż ogniw i końcowa kontrola jakości. Każdy etap wymaga ścisłej kontroli i precyzji działania, aby zapewnić wysoką wydajność i spójność produktu końcowego. Dzięki tym technologiom i kontroli procesów panele słoneczne z krzemu monokrystalicznego mogą pozostać konkurencyjne na rynku i zapewniać użytkownikom wydajne i niezawodne rozwiązania w zakresie energii słonecznej.
