- Послідовність виробництва сонячних батарей
- Виробництво полікристалічного кремнію складається з декількох процесів, які пов'язані в один технологічний...
- збірка модуля
Поєднання економічних труднощів, пов'язаних з розвідкою, видобутком і транспортуванням вуглеводнів, а також, проблеми з екологією, викликані спалюванням цих вуглеводнів, роблять все більш актуальним питання отримання енергії за допомогою поновлюваних джерел енергії . Не на останньому місці, за ступенем технічного, технологічного і наукового забезпечення, знаходиться сонячна енергетика.
Технологічний процес виробництва сонячних батарей складається з цілого ряду процесів, які пов'язані з металургією, хімією, механообработкой і складанням готових виробів.
Послідовність виробництва сонячних батарей
Виробництво технічного кремнію. Найбільш відпрацьована технологія відновлення кремнію з сировини (оксиду кремнію) в розплаві в присутності вуглецю. Для цього використовується електродугова піч безперервної дії. Зміст домішок 2-4%. Розплав після розливу й охолодження дроблять на млинах до розмірів фракцій за погодженням із замовником (1-5 см). Для подальшої обробки потрібно фракції розміром 0,1-1 см. Витрати на цьому етапі, в структурі вартості кінцевого продукту, складають більше 50%, причому, на частку електроенергії припадає близько 40%.
Виробництво полікристалічного кремнію складається з декількох процесів, які пов'язані в один технологічний ланцюжок:
- Переклад технічного кремнію в газоподібний стан. Найбільшого поширення набула технологія отримання газоподібного з'єднання кремнію з хлором в псевдокиплячому шарі. В результаті реакції отримують трихлорсилану (ТХС) - основний продукт, тетрахлорид кремнію - не до кінця прореагировавший кремній у вигляді пилу, яку направляють назад в зону реакції. При температурі 265 ° С вихід ТХС доходить до 95%. На вихід основного продукту дуже впливають температурний режим, тому що реакція екзотермічна (з виділенням теплоти) і вміст вологи в технічному кремнії. Наприклад, відхилення температурного режиму від оптимального значення на ± 20-25 ° С знижує вихід ТХС на 30%. Існують інші методики отримання газоподібного кремнію (хлорування або йодування), але промислового поширення вони не отримали.
- Очищення газової суміші від домішок. Парогазова суміш із зони реактора піддається швидкому охолодженню до 95 ° С, в результаті чого низкокипящие гази містять домішки у вигляді комплексних солей конденсуються і видаляються. Додаткове очищення відбувається при проходженні газової суміші крізь шар алюмінієвої стружки або механічної суміші з сріблом, міддю або сурмою. Технологія очищення є комерційною таємницею виробника.
- Відновлення металевого кремнію з газу. Для отримання полікристалічного кремнію у вигляді стрижнів використовуються багатомісні колони з затравочного стрижнями (або пластинами), які піддаються нагріванню в газовому середовищі з очищеного водню. Для підвищення якості осаждаемого кремнію (полікристалів) стінки реакторів виготовляють зі спеціальних сталей і покривають захисною оболонкою. Ступінь очищення 99,996%.
- На цьому етапі технологія повністю обґрунтована теоретично, тому основним напрямком підвищення продуктивності залишаються автоматизація систем підтримки оптимальних температурних режимів і концентрацій активних елементів в реакторної зоні, а також, якість підготовки вихідних і оборотних матеріалів.
Отримання монокристалічного кремнію
Практично 90% промислового кремнію отримують за методом Чохральського, за яким відбувається розплавлення полікристалів в індукційній печі в середовищі інертних газів (аргон) з розрядженням в зоні плавлення (140 Па) і послідовне формування тіла монокристалла. У розплав додають легуючі елементи (Р, В, As, Sb і ін.) Або їх сплави з кремнієм для отримання базової n або p-провідності. Процес формування повністю автоматизовано. Решта 10% монокристалів отримують методом бестигельной зонного плавлення (БЗП). Ступінь очищення - п'ять дев'яток. Кожен зливок має номерний сертифікат.
Різка заготовки алмазними пилами на мірні диски. Механічна обробка злитків починається з видалення затравочного і хвостового кінців злитка, обточування зовнішнього діаметра, виконання технологічних лисок (для подальшої коректує орієнтації за результатами кристаллографического дослідження) і відрізки контрольного диска. За допомогою контрольного диска, після відповідної підготовки поверхні, визначається просторова орієнтація кристала. Дані аналізу (ортогональность решітки відносно площини різу) враховуються при подальшій обробленні заготовки.
Формування додаткового n або p-шару і контактних струмопровідних шарів з обох сторін пластини. Для виготовлення омічних контактів до кремнію використовуються сплави кремнію з металами - силіциди (титан-вольфрамовий дисилицида, силицид алюмінію і ін.). Контактні зони створюються методом хімічного осадження силіцидів з газової фази (CVD) або шляхом напилення (випаровування). Прозорі і напівпрозорі контакти з оксиду індію та олова отримують реактивним розпиленням механічної суміші In-Sn мішені в кисневій атмосфері. Потрібне спеціалізоване обладнання для підготовки поверхні і розпилення.
збірка модуля
Збірка модуля відбувається в приміщенні з системами клімат-контролю і очищення повітря. Конвеєрна технологія зборки забезпечує відсутність можливості виникнення олійно-жирових чи інших забруднень з моменту очищення пластини до герметизації модуля.
