Silikon gofretler fotovoltaik hücrelerde nasıl kullanılır?

Silikon gofretler, güneş ışığını elektriğe dönüştüren güneş panellerinin yapı taşları olan fotovoltaik (PV) hücrelerinin omurgasıdır. Önde gelen bir silikon gofret tedarikçisi olarak, bu gofretlerin güneş enerjisi endüstrisinde oynadığı önemli rolün ilk elden tanık oldum. Bu blogda, silikon gofretlerin fotovoltaik hücrelerde nasıl kullanıldığını inceleyeceğim ve hammaddenden tamamen işlevsel bir güneş paneline kadar süreci keşfedeceğim.

Silikon gofretlerin temelleri

Silikon, dünyadaki en bol miktarda ikinci elementtir, bu da onu büyük ölçekli PV hücre üretimi için ideal bir malzeme haline getirir. Bir silikon gofret, tipik olarak yüksek saf silikondan yapılmış ince, dairesel bir yarı iletken malzeme dilimidir. Bu gofretler, her biri PV endüstrisindeki belirli uygulamalara göre tasarlanmış çeşitli boyut ve kalınlıklarda gelir. Örneğin,8 inç silikon gofretüretim sürecinde boyut ve yönetilebilirlik arasındaki dengesi nedeniyle popüler bir seçimdir.

Silikonun saflaştırılması

Bir PV hücresinde bir silikon gofretin yolculuğu, silikonun saflaştırılmasıyla başlar. Kuvarsit veya kumdan elde edilen çiğ silikon, ilk olarak yaklaşık%98'lik bir saflığa sahip olan metalurjik - dereceli silikona (mg - si) dönüştürülür. Bununla birlikte, bu saflık seviyesi PV uygulamaları için yeterli değildir. Gerekli yüksek saflık silikonu elde etmek için Mg - Si, Siemens işlemi veya akışkanlaştırılmış yatak reaktör yöntemi gibi bir kimyasal saflaştırma işlemine uğrar.

Siemens sürecinde Mg - Si, triklorosilan (SIHCL₃) oluşturmak için hidrojen klorür ile reaksiyona girer. Triklorosilan daha sonra safsızlıkları gidermek için damıtılır ve ince çubuklara saf silikon biriktirmek için yüksek sıcaklıklarda hidrojen ile azaltılır. Bu,%99.9999'un üzerinde saflık ile polikristalin silikon ile sonuçlanır.

Kristal büyümesi

Yüksek saflık silikon elde edildikten sonra, kristal bir yapıya dönüştürülmesi gerekir. PV hücrelerinde kullanılan iki ana silikon kristali türü vardır: monokristalin ve polikristalin.

Monokristalin silikon, czochralski (CZ) yöntemi kullanılarak büyütülür. Bu süreçte, küçük bir tohum kristali erimiş silikonun potasına batırılır. Tohum kristali dönerken yavaşça dışarı çekildikçe, silikon atomları tohuma yapışır ve büyük, tek - kristal bir külçe oluşturur. Monokristalin silikon, PV hücrelerinde daha iyi elektron hareketliliği ve daha yüksek verimliliğe izin veren düzgün bir kristal yapıya sahiptir.

Polikristalin silikon, yüksek saflık silikonu büyük bir potada eriterek ve daha sonra yavaşça katılaşmasına izin vererek üretilir. Monokristalin silikonun aksine, polikristalin silikon farklı yönlere sahip birçok küçük kristalden oluşur. Polikristalin silikon genellikle monokristalin silikondan daha az etkili olsa da, üretmek daha ucuzdur.

Gofret dilimleme

Kristal büyümeden sonra, silikon külçe ince gofretler halinde kesilir. Bu tipik olarak, Ingot'tan hızla hareket eden yüksek gerilimli bir telden oluşan bir tel testere kullanılarak yapılır. Tel, sert silikon malzemeyi kesmek için elmas gibi aşındırıcı parçacıklar ile kaplanmıştır. Gofretlerin kalınlığı değişebilir veİnce silikon gofretMaddi kullanım ve maliyeti azalttıkça seçenekler giderek daha popüler hale geliyor.

Yüzey tedavisi

Gofretler dilimlendikten sonra, bir dizi yüzey tedavisine uğrarlar. İlk olarak, gofretler, kirletici maddeleri veya enkazları dilimleme işleminden çıkarmak için temizlenir. Ardından, gofretlerin yüzeyine bir dokulama işlemi uygulanır. Dokulama, güneş ışığının yansımasını azaltmaya yardımcı olan ve PV hücresi tarafından daha fazla ışığın emilmesine izin veren pürüzlü bir yüzey oluşturur.

Doping

Doping, PV hücrelerinin üretiminde önemli bir adımdır. AP - N kavşağı oluşturmak için silikon gofretin içine katkılar olarak adlandırılan az miktarda safsızlık getirilmeyi içerir. Bir p - n bağlantısı, iki tip yarı iletken malzeme arasındaki bir sınırdır: p - tip ve n - tip.

P - Tip silikon, silikondan daha az değerlik elektronuna sahip olan bor gibi elementlerle silikon doping ile oluşturulur. Bu, pozitif yük taşıyıcıları olarak işlev gören silikon kafesinde "delikler" oluşturur. N - Tip silikon, silikondan bir değerlik elektronuna sahip olan fosfor gibi elementlerle doping ile oluşur ve negatif yük taşıyıcıları olarak ekstra elektronlar oluşturur.

AP - Tip ve N -Type Silikon bir araya getirildiğinde, AP - N bağlantısı oluşturulur. P - N kavşağında, N tipi bölgeden elektronlar p - tip bölgesine yayılır ve P - tip bölgesinden delikler, elektrik alanında bir yerleşik oluşturarak N tipi bölgeye yayılır.

Anti -yansıtıcı kaplama

PV hücresinin ışık emilimini daha da iyileştirmek için, gofretin yüzeyine bir anti -yansıtıcı (AR) kaplama uygulanır. AR kaplama tipik olarak silikon nitrür veya titanyum dioksit gibi malzemelerden yapılmıştır. Hücrenin yüzeyindeki güneş ışığının yansımasını azaltır, emilebilen ve elektriğe dönüştürülebilen ışık miktarını arttırır.

Metalleşme

Metalleştirme, PV hücresine metal kontakları uygulama işlemidir. Bu kontaklar, hücre tarafından üretilen elektrik akımını toplamak ve harici bir devreye aktarmak için kullanılır. Ön temas genellikle akımı toplarken güneş ışığının geçmesine izin veren ince bir metal çizgiler ızgarasıdır. Arka temas, gofretin tüm arka yüzeyini kapsar.

Kapsülleme ve montaj

PV hücreleri imal edildikten sonra, onları çevreden korumak için kapsüllenirler. Hücreler, genellikle temperli camdan yapılmış şeffaf bir ön tabaka ve tipik olarak bir polimer malzemeden yapılmış bir arka sayfa arasında sandviçlenir. Katmanları birbirine bağlamak ve elektrik yalıtım sağlamak için etilen - vinil asetat (EVA) gibi bir kapsülleme kullanılır.

Son olarak, kapsüllenmiş PV hücreleri güneş panellerine monte edilir. Çoklu hücre seri olarak bağlanır ve istenen voltaj ve akım çıkışını elde etmek için paraleldir. Paneller daha sonra mekanik destek ve koruma için bir alüminyum çerçeve ile çerçevelenir.

PV'de özel silikon gofretler

Standart silikon gofretlere ek olarak, benzersiz avantajlar sunan özel türler vardır.Fz silikon gofretveya şamandıra - bölge silikon gofret, bir polikristalin silikon çubuğunu bir RF ısıtma bobininden geçirerek üretilir. Bu yöntem, düşük oksijen ve karbon içeriğine sahip son derece yüksek saflıkta silikon ile sonuçlanır, bu da özellikle yüksek kaliteli performansın gerekli olduğu uygulamalarda daha yüksek verimli PV hücrelerine yol açabilir.

Çözüm

Silikon gofretler fotovoltaik hücrelerin kalbidir ve üretimleri karmaşık ve hassas bir dizi adım içerir. Saflaştırmadan kapsüllemeye kadar, son PV hücresinin verimliliğini ve performansını belirlemede her adım çok önemlidir. Bir silikon gofret tedarikçisi olarak, güneş enerjisi endüstrisinin gelişen ihtiyaçlarını karşılayan yüksek kaliteli gofretler sağlamaya kararlıyız.

PV hücre üretiminiz için silikon gofret pazarındaysanız, sizinle sohbet etmek isteriz. Uzman ekibimiz size ürünlerimiz hakkında ayrıntılı bilgi sağlayabilir ve özel gereksinimleriniz için en iyi çözümü bulmanıza yardımcı olabilir. Bir tedarik tartışması başlatmak ve güneş enerjisi projelerinizi bir sonraki seviyeye taşımak için bizimle iletişime geçin.

Referanslar

• John Nelson tarafından "Güneş Pili: Malzemeler, Üretim ve İşletme"
• Ja Duffie ve Wa Beckman tarafından "Photovoltaic Systems Engineering"
• IEEE Dünya Fotovoltaik Enerji Dönüşümü Konferansı Bildirileri