태양전지 생산공정은 실리콘 웨이퍼 검사 - 표면 텍스처링 및 산세 - 확산접합 - 실리콘 유리 탈인 - 플라즈마 에칭 및 산세 - 도금환원 반사필름 - 스크린 프린팅 - 급속소결 등으로 구분된다. . 구체적인 소개는 다음과 같습니다:
1. 실리콘 웨이퍼 감지
실리콘 웨이퍼는 태양전지의 캐리어입니다. 따라서 실리콘 웨이퍼의 품질은 태양전지의 변환 효율을 직접적으로 결정합니다. , 실리콘 웨이퍼의 품질은 들어오는 실리콘 웨이퍼를 검사해야 하는 태양전지의 변환 효율을 직접적으로 결정합니다. 이 프로세스는 주로 실리콘 웨이퍼의 일부 기술 매개변수를 온라인으로 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 매개변수에는 주로 실리콘 웨이퍼 표면 거칠기, 소수 캐리어 수명, 저항률, P/N 유형 및 미세 균열이 포함됩니다. 이 장비 그룹은 자동 로딩 및 언로딩, 실리콘 웨이퍼 전송, 시스템 통합 부품 및 4개의 감지 모듈로 구분됩니다. 그 중 광전지 실리콘 웨이퍼 검출기는 실리콘 웨이퍼 표면의 요철을 감지하고 실리콘 웨이퍼의 크기와 대각선 및 기타 외관 매개 변수를 감지하여 실리콘의 내부 미세 균열을 감지하는 데 사용됩니다. 웨이퍼에는 두 개의 감지 모듈이 있는데, 온라인 테스트 모듈 중 하나는 주로 실리콘 웨이퍼 체적 저항률과 실리콘 웨이퍼 유형을 테스트하고, 다른 모듈은 실리콘 웨이퍼의 소수 캐리어 수명을 감지하는 데 사용됩니다. 소수 캐리어 수명 및 저항률 테스트를 수행하기 전에 실리콘 웨이퍼의 대각선과 미세 균열을 감지하고 손상된 실리콘 웨이퍼를 자동으로 제거해야 합니다. 실리콘 웨이퍼 검사 장비는 웨이퍼를 자동으로 로드 및 언로드할 수 있으며, 부적격 제품을 고정된 위치에 배치할 수 있어 검사 정확도와 효율성이 향상됩니다.
2. 표면 텍스처링
단결정 실리콘 텍스처의 준비는 실리콘의 이방성 에칭을 사용하여 실리콘 표면 1제곱센티미터당 수백만 개의 사면체 피라미드, 즉 피라미드를 형성하는 것입니다. 구조. 표면에 입사된 빛의 다중 반사 및 굴절로 인해 빛의 흡수가 증가하고 배터리의 단락 전류 및 변환 효율이 향상됩니다. 실리콘의 이방성 부식 용액은 일반적으로 뜨거운 알칼리성 용액을 사용합니다. 사용 가능한 알칼리에는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 및 에틸렌디아민이 포함됩니다. 대부분 텍스쳐 실리콘을 제조하기 위해 농도가 1 정도인 값싼 묽은 수산화나트륨 용액을 사용하며, 부식 온도는 70~85°C이다. 균일한 스웨이드를 얻으려면 에탄올, 이소프로필 알코올과 같은 알코올을 착화제로 용액에 첨가하여 실리콘의 부식을 가속화해야 합니다. 텍스처를 준비하기 전에 실리콘 웨이퍼는 먼저 예비 표면 에칭을 거쳐야 하며, 알칼리성 또는 산성 에칭 용액을 사용하여 텍스처를 에칭한 후 일반적인 화학적 세척을 수행합니다. 표면 처리된 실리콘 웨이퍼는 오염을 방지하기 위해 장기간 물에 보관하지 마십시오. 가능한 한 빨리 확산 및 접착되어야 합니다.
3. 확산접합 제작
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 확산원으로 옥시염화인의 액체 공급원을 사용합니다. 관형 확산로의 석영 용기에 P형 실리콘 웨이퍼를 넣고 질소를 사용하여 섭씨 850~900도의 고온에서 옥시염화인을 석영 용기에 투입합니다. 인 원자를 얻습니다. 일정 시간이 지나면 인 원자가 실리콘 웨이퍼의 표면층 사방에서 들어와 실리콘 원자 사이의 틈을 통해 실리콘 웨이퍼 내부로 침투 확산되어 N형 반도체와 P-형 반도체 사이의 계면을 형성합니다. PN접합인 반도체를 말합니다. 이 방법으로 생산된 PN 접합은 균일성이 우수하고 시트 저항의 불균일성이 10% 미만이며 소수 캐리어 수명이 10ms를 초과할 수 있습니다. PN 접합 제조는 태양전지 생산에 있어서 가장 기본적이고 중요한 공정이다. 전자와 정공이 흘렀다가 원래 위치로 돌아가는 것을 방지하는 것이 PN 접합이기 때문에, 전선을 이용하여 전류를 끌어내는 것이 직류입니다.
IV.탈인 실리카 유리
이 공정은 화학적 에칭, 즉 실리콘 웨이퍼를 불산 용액에 담그는 방식으로 태양전지의 생산 및 제조 공정에 사용됩니다. 확산 및 결합 후 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 인규산 유리층을 제거하기 위해 화학반응을 일으켜 용해성 복합 헥사플루오로규산을 생성합니다. 확산 과정에서 POCL3는 O2와 반응하여 P2O5를 생성하고, P2O5는 실리콘 웨이퍼 표면에 증착됩니다. P2O5는 Si와 반응하여 SiO2 및 인 원자를 생성합니다.
이는 실리콘 웨이퍼 표면에 인을 함유한 SiO2 층을 형성하는데, 이를 인규산염 유리라고 합니다.
인규석 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, 순수한 물 및 열 배출. 불산은 실리카와 반응하여 휘발성 사불화규소 가스를 형성하기 때문에 실리카를 용해시킬 수 있습니다. 과량의 불화수소산이 있는 경우, 반응에 의해 생성된 사불화규소는 불화수소산과 추가로 반응하여 가용성 복합 헥사플루오로규산을 형성합니다.
5. 플라즈마 에칭
확산 공정으로 인해 백투백 확산을 사용하더라도 실리콘 웨이퍼의 가장자리를 포함한 모든 표면에는 필연적으로 인이 확산됩니다. . PN 접합 전면에 모인 광생성 전자는 가장자리의 인이 확산되는 영역을 따라 PN 접합 후면으로 흘러 단락이 발생하게 됩니다. 따라서 태양전지 주변의 도핑된 실리콘을 에칭하여 셀 가장자리의 PN 접합을 제거해야 합니다. 이 공정은 일반적으로 플라즈마 에칭 기술을 사용하여 수행됩니다. 플라즈마 에칭은 반응성 가스 CF4의 모분자가 이온화되어 저압 상태에서 무선 주파수 전력의 여기 하에 플라즈마를 형성하는 프로세스입니다. 플라즈마는 전하를 띤 전자와 이온으로 구성되어 있으며, 전자의 영향으로 반응실의 가스는 이온으로 변할 뿐만 아니라 에너지를 흡수하여 수많은 활성기를 형성합니다. 활성 반응기는 확산으로 인해 또는 전기장의 작용으로 SiO2 표면에 도달하여 에칭된 재료의 표면과 화학적으로 반응하고 휘발성 반응 생성물을 형성하여 에칭된 재료의 표면을 떠나 에칭된 재료에서 추출됩니다. 진공 시스템에 의한 공동.
6. 반사 방지 코팅
연마된 실리콘 표면의 반사율은 35입니다. 표면 반사를 줄이고 배터리의 변환 효율을 향상시키기 위해 실리콘 질화물 층이 있습니다. 반사방지필름을 부착해야 합니다. PECVD 장비는 산업 생산에서 반사 방지 필름을 준비하는 데 자주 사용됩니다. PECVD는 플라즈마 강화 화학 기상 증착을 의미합니다. 그 기술 원리는 저온 플라즈마를 에너지원으로 사용하는 것입니다. 시료는 저압 하에서 글로 방전 음극에 배치되며, 글로우 방전은 시료를 미리 정해진 온도로 가열한 후 적절한 양의 반응 가스를 사용하는 것입니다. SiH4와 NH3가 일련의 화학반응과 플라즈마 반응을 거쳐 시료 표면에 고체막인 질화규소막이 형성됩니다. 일반적으로 이러한 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방법을 사용하여 증착되는 필름의 두께는 약 70nm입니다. 이 두께의 필름은 광학적으로 기능적입니다. 박막 간섭 원리를 이용하면 빛의 반사를 크게 줄일 수 있고, 배터리의 단락 전류와 출력을 크게 높이고 효율도 크게 향상시킬 수 있습니다.
7. 스크린 인쇄
태양전지를 텍스처링, 확산, PECVD 공정을 거쳐 빛 아래에서 전류를 생성할 수 있는 PN 접합으로 만들었습니다. 생성된 전류를 변환하려면 배터리 표면에 양극과 음극 두 개의 전극을 만들어야 합니다. 전극을 만드는 방법에는 여러 가지가 있으며, 현재 태양전지 전극을 만드는 가장 일반적인 생산 공정은 스크린 인쇄입니다. 스크린 인쇄는 엠보싱을 사용하여 기판에 미리 결정된 그래픽을 인쇄합니다. 이 장비는 배터리 뒷면의 은색 알루미늄 페이스트 인쇄, 배터리 뒷면의 알루미늄 페이스트 인쇄, 배터리 전면의 은색 페이스트 인쇄의 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. 이동 중에 잉크가 그래픽 부분의 메쉬에서 인쇄물로 스크레이퍼에 의해 압착됩니다. 슬러리의 점도로 인해 인쇄 중에 스크레이퍼는 항상 스크린 인쇄판 및 기판과 선형 접촉을 유지하며 스크레이퍼의 움직임에 따라 접촉 선이 이동하여 완료됩니다. 인쇄 스트로크.
8. 급속 소결
스크린 인쇄 후 실리콘 웨이퍼는 직접 사용할 수 없으며, 유기 수지 바인더를 태워 없애기 위해 소결로에서 거의 순은이 남게 됩니다. 유리 효과로 인해 전극이 실리콘 웨이퍼에 단단히 접착되었습니다. 은 전극과 결정질 실리콘의 온도가 결정화 온도에 도달하면 결정질 실리콘 원자가 용융된 은 전극 재료에 일정 비율로 집적되어 상부 전극과 하부 전극 사이에 오믹 접촉이 형성되고 개방 전압이 증가하여 충전이 이루어집니다. 두 가지 주요 매개변수는 셀 시트의 변환 효율을 향상시키는 저항 특성을 갖게 합니다.
소결로는 예비소결, 소결, 냉각의 3단계로 나누어진다.
사전 소결 단계의 목적은 슬러리 내의 고분자 바인더를 분해하여 연소시키는 것이며, 이 단계에서 소결 단계 동안 온도가 서서히 상승하여 소결체 내에서 다양한 물리적, 화학적 반응이 완료되어 저항막이 형성됩니다. 이 단계에서는 온도가 정점에 도달하여 냉각 단계에서 유리가 냉각되고 경화되어 저항막 구조가 기판에 단단히 접착됩니다.
9. 주변 장비
배터리 셀 생산 과정에는 전원, 급수, 배수, HVAC, 진공, 특수 스팀 등의 주변 시설도 필요하다. . 화재 예방 및 환경 보호 장비는 안전과 지속 가능한 개발을 보장하는 데 특히 중요합니다. 연간 생산량 50MW의 태양전지 생산라인은 공정 및 전력장비에 약 1,800KW의 전력만을 소비한다. 공정 순수의 소비량은 시간당 약 15톤이며 수질 요구 사항은 중국 전자 등급 물 GB/T11446.1-1997의 EW-1 수준 기술 표준을 충족합니다. 공정 냉각수의 소비량도 시간당 약 15톤입니다. 수질의 입자 크기는 10미크론을 초과해서는 안 되며, 급수 온도는 15~20°C여야 합니다. 진공 배기 용량은 약 300M3/H입니다. 동시에 약 20입방미터의 질소 저장 탱크와 10입방미터의 산소 저장 탱크가 필요합니다. 실란 등 특수가스의 안전요소를 고려하여 별도의 특수가스실을 설치해야 생산안전이 절대적으로 보장됩니다. 또한 실란 연소탑, 하수처리장 등도 셀 생산에 필요한 시설이다.