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光伏那點(diǎn)事兒,真的很燒腦

閱讀:834      發(fā)布時間:2020-10-15
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隨著經(jīng)濟(jì)和社會的持續(xù)發(fā)展,人類對煤炭、石油和天然氣等*資源的利用也愈加謹(jǐn)慎,于是清潔能源的研究越來越受到持續(xù)的關(guān)注,光伏行業(yè)此時應(yīng)運(yùn)而生。太陽能資源豐富,分布廣泛,人們對太陽能的研究開始于1839年,當(dāng)時貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了光生伏*應(yīng)(Photovoltaic effect)。

光生伏*應(yīng)是指半導(dǎo)體在受到光照射時產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象,當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合時,在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會形成一個特殊的薄層,界面的P型一側(cè)帶負(fù)電,N型一側(cè)帶正電。這是由于P型半導(dǎo)體多空穴,N型半導(dǎo)體多自由電子,出現(xiàn)了濃度差。N區(qū)的電子會擴(kuò)散到P區(qū),P區(qū)的空穴會擴(kuò)散到N區(qū)。達(dá)到平衡后,特殊的薄層之間就形成電勢差,終形成P-N結(jié)。P-N結(jié)光生伏*應(yīng)可被用于制作太陽能電池,沒有P-N結(jié)就不能將光能裝換為電能,因此P-N結(jié)是光伏發(fā)電系統(tǒng)中重要的部分。


晶體太陽能電池中的擴(kuò)散工藝

擴(kuò)散是太陽能電池片生產(chǎn)工藝中的核心步驟,主要是通過擴(kuò)散摻雜磷源形成PN結(jié),PN結(jié)是太陽能電池的核心部分,所以擴(kuò)散工藝步驟是控制太陽能電池品質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

對于傳統(tǒng)的常壓擴(kuò)散,主要是采用管口或者管尾進(jìn)氣,通過氮?dú)饬鲗⒘自磶У搅硪欢?,但是常壓下氣體分子自由程比較小,無法保證磷元素均勻的摻雜在硅片上。

 

作為當(dāng)前主流的低壓工藝擴(kuò)散爐具有*的優(yōu)勢,由于在擴(kuò)散爐工作腔內(nèi)使用真空反應(yīng)環(huán)境(50-200 mbar),氣體分子自由程變大,避免湍流產(chǎn)生,從而提高材料擴(kuò)散方阻均勻性,為晶硅太陽電池效率進(jìn)一步提升奠定了基礎(chǔ)。此外,低壓擴(kuò)散過程中化學(xué)品的利用效率提高,工藝過程中化學(xué)品的用量大幅降低,節(jié)省成本。

低壓擴(kuò)散中用到的化學(xué)反應(yīng)原理:

4POCl3+3O2=2P2O5+6Cl2↑

2P2O5+5Si=5SiO2+4P↓
 

接下來給你們看兩個低壓擴(kuò)散原理圖:

圖1 低壓擴(kuò)散工藝示意圖

通過真空泵作用,使反應(yīng)腔體處于真空狀態(tài),再通入工藝氣體,擴(kuò)散過程腔體維持恒定的真空狀態(tài),可以保證腔體內(nèi)磷離子濃度不變。

 圖2 工藝氣及載氣通入示意圖


 

低壓擴(kuò)散工藝中的關(guān)鍵技術(shù) 

當(dāng)載氣攜帶工藝氣體在擴(kuò)散爐內(nèi)的硅片表面進(jìn)行擴(kuò)散時,管內(nèi)的溫度很高,壓強(qiáng)很低,磷的擴(kuò)散溫度在820-900℃,需要對密封管進(jìn)行良好密封處理,反應(yīng)后也需要對高溫尾氣做好處理。在進(jìn)行 PN 結(jié)擴(kuò)散時,為了使反應(yīng)管內(nèi)處于低壓強(qiáng)下,就需要利用真空泵對反應(yīng)后的尾氣進(jìn)行不斷的抽氣。所以對于擴(kuò)散工藝而言,真空泵是一個非常重要的部分,對真空泵在以下幾個方面提出了非常高的要求:

:耐腐蝕性

從上文擴(kuò)散工藝的化學(xué)反應(yīng)原理中可以看出,過程中會有中間產(chǎn)物P2O5的生成,它是磷酸的酸酐,極易吸濕潮解而生產(chǎn)偏磷酸,進(jìn)而生成磷酸,具有很強(qiáng)的腐蝕性,因此對用于不斷抽取含有該腐蝕性工藝氣體的真空泵,提出了很高的耐腐蝕性要求。VACUUBRAND的化學(xué)隔膜泵所有與抽氣介質(zhì)接觸的部件都是由氟塑料或者氟橡膠制成,可以對強(qiáng)酸或者是其他腐蝕性溶劑的起到防護(hù)作用。

No 2:壓力控制的穩(wěn)定性
所謂低壓擴(kuò)散,換句話說就是系統(tǒng)的絕度真空壓強(qiáng)在所有的工藝參數(shù)中處于一個非常重要的作用。壓力的穩(wěn)定性對擴(kuò)散均勻性和方塊電阻的均勻性又有很大影響。我們知道低壓擴(kuò)散中,爐體溫度是梯度下降的,這樣可以通過調(diào)節(jié)溫度來改變摻雜時硅片各個區(qū)域的反應(yīng)速率,同時真空中氣體分子具有很強(qiáng)穿透力,這樣磷源摻雜性會更好,可以更好的改善了方阻均勻性。

VARIO系列變頻隔膜泵給光伏行業(yè)打開了一扇門,其配備的壓力傳感器和變頻電機(jī),通過專業(yè)的變頻控速設(shè)計,在擴(kuò)散工藝需要的真空范圍內(nèi)(50-200mbar)能夠控制體系壓力,助光伏客戶生產(chǎn)出均勻性良好的高效電池片。


No 3:使用壽命長,性能穩(wěn)定

三明治夾層結(jié)構(gòu)隔膜;泵頭蓋和加緊盤均采用厚壁、鑄造的氟塑料用以支持穩(wěn)定的金屬內(nèi)核;機(jī)械部件精密剖光;內(nèi)部管路及連接件加工精度高;這些均確保了可重復(fù)的VACUUBRAND品質(zhì)。



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