Het productieproces van monokristallijne zonnepanelen omvat een reeks complexe en geavanceerde technologieën en procescontroles om ervoor te zorgen dat elk paneel een consistente kwaliteit en hoge efficiëntie heeft. Het volgende is een gedetailleerd antwoord en een introductie:
Sleuteltechnologieën en procescontroles in het productieproces van monokristallijne siliciumpanelen
Bereiding van hoogzuivere siliciummaterialen
De eerste stap bij de productie van monokristallijne siliciumzonnepanelen is het bereiden van zeer zuivere siliciummaterialen. De zuiverheid van silicium heeft rechtstreeks invloed op de efficiëntie en prestaties van de panelen. Siliciummaterialen worden gewoonlijk bereid via het zuiveringsproces van silicium van metallurgische kwaliteit, waaronder:
Trichloorsilaanmethode (Siemens-methode): Trichloorsilaan (HCl) wordt gegenereerd door silicium van metallurgische kwaliteit te laten reageren met chloor, en vervolgens gedestilleerd en gereduceerd om uiteindelijk polykristallijn silicium met hoge zuiverheid te genereren.
Zonesmeltmethode: Om de zuiverheid van silicium verder te verbeteren, wordt de zonesmeltmethode gebruikt om de siliciumstaaf gedeeltelijk bij hoge temperatuur te smelten, en de onzuiverheden worden geleidelijk verwijderd door zoneverwarming.
Groei van monokristallijne siliciumstaven
Nadat het zeer zuivere siliciummateriaal is bereid, moet het worden omgezet in monokristallijne siliciumstaven. De belangrijkste methoden zijn onder meer:
Czochralski (CZ)-methode: polykristallijn silicium wordt in een kwartskroes geplaatst en tot gesmolten toestand verwarmd, waarna een eenkristalzaadje in het gesmolten silicium wordt ondergedompeld en het kiemkristal langzaam wordt geroteerd en omhoog getrokken om geleidelijk een eenkristalsilicium te laten groeien baar.
Drijvende zone (FZ)-methode: Elektromagnetische inductieverwarming wordt gebruikt om monokristallijn silicium te laten groeien zonder smeltkroes. Hoogzuiver monokristallijn silicium wordt verkregen door de polykristallijne siliciumstaven in secties te smelten en te kristalliseren onder invloed van een hoogfrequente inductiespoel.
Snijden van siliciumstaven en productie van siliciumwafels
Nadat de groei van de monokristallijne siliciumstaaf is voltooid, moet deze in dunne plakjes worden gesneden om zonnecellen te maken. De belangrijkste stappen zijn onder meer:
Snijden van siliciumstaven: Met behulp van diamantdraadzaagtechnologie wordt de siliciumstaaf met één kristal in dunne plakjes gesneden. Het zagen met diamantdraadzagen kan snijeffecten met hoge precisie en weinig verlies opleveren.
Polijsten en reinigen van siliciumwafels: De gesneden siliciumwafels moeten worden gepolijst en gereinigd om de snijsporen en onzuiverheden op het oppervlak te verwijderen en de gladheid en vlakheid van het siliciumwafeloppervlak te garanderen.
Texturering en dotering van siliciumwafels
Om de efficiëntie van foto-elektrische conversie te verbeteren, moeten siliciumwafels worden getextureerd en gedoteerd:
Texturering: Er wordt een kleine piramidestructuur gevormd op het oppervlak van de siliciumwafel door chemisch etsen om het oppervlak en de lichtabsorptie-efficiëntie te vergroten.
Doping: Fosfor (n-type) of boor (p-type) en andere elementen worden door diffusie of ionenimplantatie op de siliciumwafel gedoteerd om een PN-overgang te vormen, die de basis vormt voor zonnecellen om elektriciteit op te wekken.
Oppervlaktepassivering en antireflectiecoating
Om de recombinatie van fotogegenereerde dragers te verminderen en de efficiëntie van foto-elektrische conversie te verbeteren, moet het oppervlak van de siliciumwafel worden gepassiveerd en moet een antireflectiecoating worden toegevoegd:
Oppervlaktepassivering: Een laag siliciumoxide of siliciumnitride wordt op het oppervlak van de siliciumwafel afgezet door chemische dampafzetting (CVD) of atomaire laagafzetting (ALD) om oppervlaktedefecten en recombinatie te verminderen.
Antireflecterende coating: Een laag antireflecterende coating, zoals siliciumnitride (SiNx), wordt op het oppervlak van de siliciumwafel afgezet om de lichtreflectie te verminderen en de lichtabsorptie-efficiëntie te verbeteren.
Elektrodeproductie en celassemblage
Om foto-gegenereerde stroom te verzamelen en over te dragen, moeten elektroden op het oppervlak van siliciumwafels worden gemaakt:
Voorste elektrode: Zilverpasta wordt op de voorkant van de siliciumwafel gedrukt door middel van zeefdruktechnologie en een goede ohmse contactelektrode wordt gevormd door het sinterproces.
Achterelektrode: Aluminiumelektrode of zilverelektrode wordt op de achterkant van de siliciumwafel aangebracht door vacuümverdamping of zeefdruk om een effectieve stroomverzameling te garanderen.
Testen en sorteren van cellen
De vervaardigde cellen moeten strenge tests en sorteringen ondergaan om hun prestaties en consistentie te garanderen:
Foto-elektrisch testen: testparameters zoals nullastspanning (Voc), kortsluitstroom (Isc), vulfactor (FF) en conversie-efficiëntie van elke cel.
Sorteren: Volgens de testresultaten worden de cellen verdeeld in verschillende efficiëntieniveaus, zodat ze tijdens de montage op elkaar kunnen worden afgestemd om de algehele prestaties van de componenten te verbeteren.
Assembleren en verpakken van componenten
Na het testen en sorteren moeten de cellen worden samengevoegd tot zonnecelmodules:
Serie- en parallelle verbinding: De cellen zijn in serie en parallel verbonden volgens de ontwerpvereisten om een batterijreeks te vormen.
Verpakking: Gebruik EVA-folie (ethyleen-vinylacetaat) om de celstreng tussen het glas en de achterplaat te klemmen met een hoge lichtdoorlatendheid, en gebruik een lamineermachine om heetpersverpakkingen uit te voeren om een waterdichte en stofdichte celconstructie te vormen.
Kwaliteitscontrole en fabrieksinspectie
Ten slotte moeten de vervaardigde zonnecelmodules een strenge kwaliteitscontrole en fabrieksinspectie ondergaan:
Mechanische sterktetest: Test de windweerstand, drukweerstand en slagvastheid van de module om de duurzaamheid ervan onder verschillende omgevingsomstandigheden te garanderen.
Elektrische prestatietest: Test het uitgangsvermogen en de efficiëntie van de module door zonlicht te simuleren om er zeker van te zijn dat deze voldoet aan de ontwerpspecificaties en normen.
Samenvattend omvat het productieproces van monokristallijne siliciumzonnepanelen een verscheidenheid aan sleuteltechnologieën en procescontroles, van de bereiding van zeer zuivere siliciummaterialen tot de groei van monokristallijne siliciumstaven, het snijden, textureren en doteren van siliciumwafels, tot elektrodeproductie, celassemblage en uiteindelijke kwaliteitscontrole. Elke stap vereist strikte controle en nauwkeurige bediening om de hoge efficiëntie en consistentie van het eindproduct te garanderen. Door deze technologieën en procescontroles kunnen monokristallijne siliciumzonnepanelen concurrerend blijven op de markt en gebruikers efficiënte en betrouwbare zonne-energieoplossingen bieden.
