Il existe huit étapes pour produire des cellules solaires à partir de plaquettes de silicium jusqu'au test final de la cellule solaire prête.
Étape 1: Vérification de la plaquette
La plaquette de silicium est le support de la cellule solaire. La qualité de la tranche de silicium détermine directement l’efficacité de conversion de la cellule solaire. Il est donc nécessaire de tester la tranche de silicium entrante. Ce processus est principalement utilisé pour la mesure en ligne de certains paramètres techniques des plaquettes de silicium, tels que la rugosité de surface, la durée de vie minoritaire, la résistivité, le type de rapport P / N et la micro-fissure, etc. Le matériel consiste en un chargement et déchargement automatique, une transmission de plaquettes, une intégration de système et quatre modules de détection.
Parmi eux, le détecteur photovoltaïque de tranche de silicium détecte la rugosité de surface de la tranche de silicium et en même temps, les paramètres d’apparence tels que la taille et la diagonale de la tranche de silicium. Le module de détection de microfissures est utilisé pour détecter les microfissures internes de la tranche de silicium. En outre, il existe deux modules de détection, dont l'un est un module de test en ligne testant principalement la résistivité de tranche et le type de tranche, et l'autre module est utilisé pour tester la durée de vie minoritaire d'une tranche de silicium. Avant la détection de la durée de vie et de la résistivité des minorités, la diagonale et la microfissure de la tranche de silicium doivent être détectées et la tranche de silicium endommagée doit être automatiquement retirée. L'équipement de test de plaquettes peut charger et décharger automatiquement la plaquette et peut mettre les produits non qualifiés en position fixe afin d'améliorer la précision et l'efficacité des tests.
Étape 2: Texturation et nettoyage
La préparation de la surface du suède en silicium monocristallin consiste à utiliser la corrosion anisotrope du silicium pour former des millions de structures pyramidales à quatre côtés à la surface du silicium de chaque centimètre carré. En raison de la réflexion et de la réfraction multiples de la lumière incidente à la surface, l’absorption de la lumière est accrue et le courant de court-circuit et l’efficacité de conversion de la batterie sont améliorés.
Les solutions de corrosion anisotropique au silicium sont généralement des solutions alcalines chaudes. Les bases disponibles sont l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de lithium et l'éthylènediamine. La plupart d'entre eux utilisent une solution diluée d'hydroxyde de sodium bon marché avec une concentration d'environ 1% pour préparer le silicium en daim, et la température de corrosion est de 70-85 ℃. Pour obtenir un suède uniforme, il convient d’ajouter des alcools tels que l’éthanol et l’isopropanol en tant qu’agents complexants afin d’accélérer la corrosion du silicium. Avant la préparation du suède, la plaquette de silicium doit subir une corrosion de surface initiale et environ 20 ~ 25 microns de liquide de corrosion alcalin ou acide doivent être utilisés pour la retirer. Une fois le daim corrodé, un nettoyage chimique général doit être effectué. Les plaquettes de silicium préparées à la surface ne doivent pas être conservées longtemps dans l’eau pour éviter toute contamination.
Étape 3: diffusion
Une grande surface de jonction PN est nécessaire pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique. Le four à diffusion est un équipement spécial pour la fabrication de jonctions PN de cellules solaires. Le four à diffusion tubulaire est principalement composé de quatre parties: la partie supérieure du bateau à quartz, la chambre des gaz d'échappement, la partie corps du four et la partie armoire à gaz. Généralement, la source liquide d'oxychlorure de phosphore est utilisée comme source de diffusion. Des plaquettes de silicium de type P sont placées dans le récipient en quartz du four à diffusion tubulaire. L'oxychlorure de phosphore est introduit dans le récipient en quartz par de l'azote à une température élevée comprise entre 850 et 900 degrés Celsius. L'oxychlorure de phosphore réagit avec les tranches de silicium pour obtenir des atomes de phosphore. Après un certain temps, les atomes de phosphore pénètrent dans la couche superficielle de plaquettes de silicium et pénètrent dans les plaquettes de silicium par le jeu entre les atomes de silicium, formant la jonction du semi-conducteur de type n et du semi-conducteur de type p, à savoir le PN jonction. La jonction PN produite par cette méthode présente une bonne uniformité, l’inégalité de la résistance au bloc est inférieure à 10% et la durée de vie minoritaire est supérieure à 10 ms. La jonction PN est le processus le plus fondamental et le plus fondamental de la production de cellules solaires. Parce que c'est la formation de la jonction PN, de sorte que les électrons et les trous dans le flux ne reviendront pas à l'original, de sorte que la formation d'un courant, utilisant un fil pour faire sortir le courant, est le courant continu. Ce processus est utilisé dans la production et la fabrication de plaquettes de cellules solaires.
Étape 4: Isolation et nettoyage des bords
Au moyen de la corrosion chimique, les plaquettes de silicium sont immergées dans une solution d'acide fluorhydrique afin de générer une réaction chimique pour former l'acide hexafluorosilicique complexe soluble, afin d'éliminer une couche de verre de silicium phosphoreux formée à la surface après la diffusion. Dans le processus de diffusion, POCL3 réagit avec O2 pour générer un dépôt de P2O5 à la surface de la tranche de silicium. P2O5 réagit avec Si pour générer des atomes de SiO2 et de phosphore. De cette manière, une couche d’éléments phosphorés contenant du SiO2 est formée à la surface d’une plaquette de silicium, appelée verre au phosphosilicium.
L’équipement pour le verre au silicium phosphore est généralement composé du corps, du réservoir de nettoyage, du système d’asservissement, du bras mécanique, du système de contrôle électrique et du système de distribution automatique de l’acide, etc. Les principales sources d’énergie sont l’acide fluorhydrique, l’azote, l’air comprimé, l’eau pure, chauffer les gaz d'échappement et les eaux usées. L'acide fluorhydrique peut dissoudre la silice parce que l'acide fluorhydrique réagit avec la silice pour former un gaz de tétrafluorure de silicium volatil. Si l'acide fluorhydrique est en excès, le tétrafluorure de silicium formé par la réaction réagira encore avec l'acide fluorhydrique pour former un complexe soluble d'acide hexafluorosilicique.
En raison du processus de diffusion, même si vous utilisez la diffusion dos à dos, toutes les surfaces, y compris les bords de la tranche de silicium, seront inévitablement diffusées avec du phosphore. Les électrons photogénérés recueillis à l'avant de la jonction PN vont s'écouler à l'arrière de la jonction PN le long du bord de la zone phosphoreuse, provoquant un court-circuit. Par conséquent, le silicium dopé autour de la cellule solaire doit être gravé pour éliminer la jonction PN au bord de la cellule.
La gravure au plasma est généralement utilisée pour compléter ce processus. La gravure au plasma est un processus dans lequel la molécule mère du gaz réactif CF4 s'ionise et forme un plasma sous excitation de puissance RF à basse pression. Le plasma est composé d'électrons et d'ions chargés, le gaz dans la chambre de réaction sous l'impact d'électrons, en plus de se transformer en ions, mais peut également absorber de l'énergie et former un grand nombre de groupes actifs. Les groupes réactifs atteignent la surface de SiO2 par diffusion ou sous l'action d'un champ électrique, où ils ont des réactions chimiques avec la surface du matériau attaqué et forment des produits de réaction volatils qui s'échappent de la surface du matériau attaqué et sont extraits du cavité par le système de vide.
Étape 5: Dépôt d'ARC (revêtement antireflet)
La réflectivité de la surface de silicium poli du film antireflet plaqué est de 35%. Afin de réduire la réflexion de surface et d’améliorer l’efficacité de conversion de la batterie, une couche de film antireflet en nitrure de silicium doit être déposée. De nos jours, les équipements PECVD sont souvent utilisés pour préparer des films antireflet en production industrielle. Le PECVD est un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. C’est le principe technique du plasma basse température qui est utilisé comme source d’énergie, l’échantillon sur la décharge luminescente cathodique sous basse pression, en utilisant les échantillons chauffant la décharge luminescente jusqu’à une température prédéterminée, puis passe dans le gaz de réaction SiH4 et NH3, gaz à travers une série de réaction chimique et plasma, formant un film solide à la surface de l'échantillon est mince films de nitrure de silicium. En général, les films minces déposés par ce procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ont une épaisseur d'environ 70 nm. Un film de cette épaisseur est optiquement fonctionnel. En utilisant le principe d'interférence de film mince, la réflexion de la lumière peut être considérablement réduite, le courant de court-circuit et la sortie de la batterie peuvent être considérablement augmentés, et l'efficacité peut également être améliorée.
Étape 6: Impression de contacts
Les cellules solaires de sérigraphie ont été transformées en jonction PN après la fabrication de la charpie, la diffusion, le procédé PECVD et d’autres processus pouvant générer un courant électrique sous l’éclairage. Pour exporter le courant généré, des électrodes positives et négatives doivent être créées à la surface de la batterie. Il existe de nombreuses façons de fabriquer des électrodes et la sérigraphie est le processus le plus courant pour fabriquer des électrodes de cellules solaires. La sérigraphie UTILISE le procédé de gaufrage pour imprimer les graphiques prédéterminés sur le substrat.
L'équipement comprend trois parties: impression en pâte d'argent à l'arrière de la batterie, impression en pâte d'aluminium à l'arrière de la batterie et impression en pâte d'argent à l'avant de la batterie. Son principe de fonctionnement est le suivant: utiliser le maillage à travers la taille, avec un grattoir à la taille du grillage pour appliquer une certaine pression, tout en se déplaçant vers l’autre extrémité du grillage. L'encre est compressible du maillage de la section graphique au substrat au fur et à mesure de son déplacement. En raison de la viscosité de la pâte, l’impression est fixée dans une certaine plage. En impression, le racleur est toujours en contact linéaire avec la plaque de sérigraphie et le substrat, et la ligne de contact se déplace avec le racleur pour compléter le processus d'impression.
Étape 7: frittage
Frittage rapide après sérigraphie de plaquettes de silicium, ne peut pas être utilisé directement, doit être fritté par four de frittage, la combustion de l'adhésif de résine organique, le restant presque pur, en raison de l'effet du verre et à proximité de l'électrode d'argent sur les plaquettes de silicium . Lorsque l'électrode d'argent et le silicium cristallin à la température de la température eutectique, des atomes de silicium cristallin avec une certaine proportion dans les matériaux d'électrode d'argent fondus, formant une électrode de contact ohmique, améliorent la tension en circuit ouvert de la cellule et remplissent deux paramètres clés, rendent ses caractéristiques de résistance, afin d'améliorer l'efficacité de conversion de la cellule solaire.
Le four de frittage est divisé en trois étapes: pré-frittage, frittage et refroidissement. La phase de pré-frittage a pour but de décomposer et de brûler le liant polymère dans la suspension. Lors de la phase de frittage, diverses réactions physiques et chimiques sont réalisées dans le corps de frittage pour former la structure du film résistif et lui conférer les caractéristiques de résistance. A ce stade, la température atteint son maximum. Dans la phase de refroidissement et de refroidissement, le verre refroidit, durcit et se solidifie de sorte que la structure de film résistif adhère de manière fixe au substrat.
Étape 8: Test et tri cellulaire
Les cellules solaires maintenant prêtes à être assemblées sont testées dans des conditions simulées de lumière solaire, puis classées et triées en fonction de leur efficacité. Ceci est géré par un dispositif de test de cellules solaires qui teste et trie automatiquement les cellules. Les ouvriers de l'usine n'ont alors plus qu'à retirer les cellules du référentiel d'efficacité respectif auquel la machine a associé les cellules.
La cellule solaire devient alors fondamentalement une nouvelle matière première qui est ensuite utilisée dans l'assemblage de modules photovoltaïques solaires. En fonction de la régularité du processus de production et de la qualité du matériau de base des plaquettes de silicium, le résultat final sous forme de cellule solaire est ensuite classé en différentes qualités.
Equipement et conditions périphériques
Un équipement périphérique est nécessaire dans le processus de production de batterie, d’alimentation électrique, d’alimentation en eau, de drainage, de cvc, de vide, de vapeur spéciale et d’autres équipements périphériques. Les équipements de protection contre les incendies et de protection de l’environnement sont également importants pour assurer la sécurité et le développement durable.
Une chaîne de production de cellules solaires d’une capacité annuelle de 50 MW, seule la consommation d’électricité des procédés et des équipements électriques est d’environ 1 800 kW. La quantité d’eau pure utilisée est d’environ 15 tonnes par heure et la qualité de l’eau est nécessaire pour satisfaire à la norme technique ew-1 de l’eau de catégorie e GB / t11446.1-1997 de la Chine. La consommation d'eau de refroidissement du processus est d'environ 15 tonnes par heure, la taille des particules dans l'eau ne doit pas dépasser 10 microns et la température de l'alimentation en eau doit être comprise entre 15 et 20. La décharge sous vide est d'environ 300 m3 / h. Il nécessite également environ 20 mètres cubes d'azote et 10 mètres cubes d'oxygène. Compte tenu des facteurs de sécurité des gaz spéciaux tels que le silane, il est nécessaire de définir un intervalle de gaz spécial pour garantir la sécurité absolue de la production. En outre, une tour de combustion au silane et une station de traitement des eaux usées sont également nécessaires pour la production de cellules.
