Im Herstellungsprozess von Photovoltaikzellen ist die Temperaturkontrolle ein Schlüsselfaktor, der die Effizienz und Stabilität der Zellen beeinflusst.
Im Folgenden finden Sie die Temperaturkontrollmethoden und die wichtigsten Punkte jeder Hauptproduktionsverbindung:
1. Diffusionsbindung
- Funktion: Bildung der PN-Übergang auf der Oberfläche des Siliziumgewassers durch Hochtemperaturdiffusion.
- Temperaturbereich: normalerweise zwischen 800 ~ 1000 Grad, abhängig von der Diffusionsquelle (z. B. Phosphordiffusion oder Bordiffusion).
- Kontrollmethode:
- Tubulärdiffusionsofen mit hoher Präzisionstemperaturkontrollsystem (z. B. PID-Kontrolle), um die Temperaturschwankungen innerhalb von ± 1 Grad zu halten.
- Siliziumwafer werden durch Quarzboote geladen und gleichmäßig erhitzt, um lokale Temperaturunterschiede zu vermeiden.
- Echtzeitüberwachung der Ofentemperatur und Regulation der Reaktionsgeschwindigkeit durch Gasfluss (z. B. Sauerstoff, Stickstoff).
2. Radierungsprozess
- Funktion: Entfernen Sie überschüssiges Material von Kanten oder Oberflächen und optimieren Sie die Zellstruktur.
- Temperaturbereich:
- Nassetauger: Die Temperatur der Lösung wird normalerweise bei 20 bis 30 Grad gesteuert, um zu gewalttätige Reaktionen zu vermeiden.
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- Kontrollmethode:
- Nasseiste verwendet ein thermostatisches Wasserbad oder Wärmetauscher, um die Temperatur der Lösung aufrechtzuerhalten.
- Trockener Ätzen reguliert die Temperatur der Kammer durch das eingebaute Temperaturregelsystem der Maschine, wie z. B. Wasserkühlung oder Widerstandserwärmung.
3.. Dünnfilmablagerung (z.
- Funktion: Ablagerung von Anti-reflektierenden Beschichtungen oder Passivierungsschichten (z. B. Sinx) auf der Oberfläche von Siliziumwafern.
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- Kontrollmethode:
- Verwenden Sie eine Plasma-verbesserte chemische Dampfabscheidung (PECVD), um die Reaktionstemperatur durch HF-Leistung und Gasstrom zu steuern.
- Die Messung der Infrarottemperatur wird im Hohlraum verwendet, um die Temperatur des Siliziumwafers in Echtzeit zu überwachen, um eine Gleichmäßigkeit zu gewährleisten.
4. Siebdruck und Sintern
- Funktion: Drucken von Elektrodenschlämmungen und bildender leitender Kontakt durch Sintern.
- Temperaturbereich:
- Trocknenstufe: 100 ~ 150 Grad, um Lösungsmittel zu entfernen.
- Sinterstufe: Die Spitzentemperatur beträgt etwa 750 ~ 850 Grad, um die Verschmelzung von Aufschlämmung und Siliziumwafer zu gewährleisten.
- Kontrollmethode:
- Verwenden Sie einen Kettenssinterofen mit Schnitttemperaturregelung (z. B. Vorheizen, Sintern, Kühlzone).
- Gleichmäßige Erwärmung durch Infrarotheizung oder Heißluftkreislauf, um die Ablösung oder das Verzerrung von Wafer zu vermeiden.
5. Umgebungstemperaturregelung
- Anforderungen an sauberer Raum: Der Produktionswerkstatt muss die konstante Temperatur und Feuchtigkeit (z. B. Temperatur 22 ± 2 Grad, Feuchtigkeit 40 ~ 60%) aufrechterhalten, um die Oxidation oder Genauigkeitsgenauigkeit von Siliziumwafern zu verhindern.
- Ausrüstungskühlung: Hochleistungsgeräte (z. B. Diffusionsöfen, PECVD) müssen mit einem Kühlwassersystem ausgestattet werden, um eine Überhitzung zu vermeiden.
6. Überwachung und Feedback
- Sensoren: Verwenden Sie Thermoelemente, Infrarot -Thermometer oder Glasfasersensoren, um kritische Knotentemperaturen in Echtzeit zu überwachen.
- Automatisierungssystem: Die Steuerung mit geschlossener Schleife wird erreicht, indem die Heiz-/Kühlungsparameter über SPS- oder DCS-Systeme dynamisch eingestellt wird.
Wichtige Herausforderungen und Lösungen
- Gleichmäßigkeitsprobleme: Unabhängige Temperaturregelung in mehreren Temperaturzonen und optimiertes Gasflussdesign (z. B. Gasverteilung in Diffusionsöfen).
- Schnelle Rampe und Temperatur: Verwenden Sie hocheffiziente thermisch leitende Materialien wie Graphitboote oder optimieren Sie die Ofenstruktur, um die thermische Trägheit zu verringern.
- Unterschiedliche Prozesskompatibilität: Beispielsweise muss die Tunneloxidschicht der Topcon -Zellen bei niedriger Temperatur (ca. 300 Grad) hergestellt werden, die mit der Temperaturregelkapazität der Geräte übereinstimmt.
Durch die oben genannten Strategien zur Steuerung der Temperatur können die Umwandlungseffizienz und die Ausbeute von Photovoltaikzellen erheblich verbessert werden. In der tatsächlichen Produktion müssen die Temperaturparameter entsprechend dem spezifischen Prozess (wie PERC, HJT, TopCon) eingestellt werden.