No processo de fabricação de células fotovoltaicas, o controle de temperatura é um fator -chave que afeta a eficiência e a estabilidade das células.
A seguir, são apresentados os métodos de controle de temperatura e os pontos -chave de cada link de produção principal:
1. Ligação de difusão
- Função: Formação da junção PN na superfície da bolacha de silício por difusão de alta temperatura.
- Faixa de temperatura: geralmente entre 800 ~ 1000 graus, dependendo da fonte de difusão (por exemplo, difusão de fósforo ou difusão de boro).
- Método de controle:
- Forno de difusão tubular com sistema de controle de temperatura de alta precisão (por exemplo, controle de PID) para manter as flutuações de temperatura dentro de ± 1 grau.
- As bolachas de silício são carregadas através de barcos de quartzo e aquecidas uniformemente para evitar diferenças de temperatura local.
- Monitoramento em tempo real da temperatura e regulação do forno da taxa de reação pelo fluxo de gás (por exemplo, oxigênio, nitrogênio).
2. Processo de gravação
- Função: Remova o excesso de material das bordas ou superfícies e otimize a estrutura celular.
- Faixa de temperatura:
- Gravura úmida: a temperatura da solução é geralmente controlada em 20 a 30 graus para evitar reações excessivamente violentas.
- Gravura a seco (como gravação plasmática): a temperatura da cavidade do equipamento deve ser estável a 50 ~ 150 graus para evitar danos à wafer de silício.
- Método de controle:
- A gravura úmida usa um banho de água termostático ou trocador de calor para manter a temperatura da solução.
- A gravura a seco regula a temperatura da câmara através do sistema de controle de temperatura embutido da máquina, como resfriamento de água ou aquecimento de resistência.
3. Deposição de filme fino (por exemplo, PECVD)
- Função: Deposição de revestimentos anti-reflexivos ou camadas de passivação (por exemplo, sinx) na superfície das bolachas de silício.
- Faixa de temperatura: processo de baixa temperatura (200 ~ 400 graus) para evitar danos secundários às bolachas de silício devido à alta temperatura.
- Método de controle:
- Use um dispositivo de deposição de vapor químico aprimorado por plasma (PECVD) para controlar a temperatura da reação por potência de RF e fluxo de gás.
- A medição de temperatura infravermelha é usada na cavidade para monitorar a temperatura da bolacha de silício em tempo real para garantir a uniformidade.
4. Impressão e sinterização da tela
- Função: Imprimir a pasta de eletrodo e formar contato condutor por sinterização.
- Faixa de temperatura:
- Estágio de secagem: 100 ~ 150 graus para remover solventes.
- Estágio de sinterização: a temperatura de pico é de cerca de 750 a 850 graus para garantir a fusão de pasta e bolacha de silício.
- Método de controle:
- Use um forno de sinterização em cadeia com controle de temperatura seccional (por exemplo, pré -aquecimento, sinterização, zona de resfriamento).
- Aquecimento uniforme por aquecimento por infravermelho ou circulação de ar quente para evitar o destacamento do eletrodo ou deformação de wafer.
5. Controle de temperatura ambiente
- Requisitos de sala limpa: O workshop de produção precisa manter a temperatura e a umidade constantes (como temperatura 22 ± 2 graus, umidade 40 ~ 60%) para evitar a oxidação da wafer de silício ou degradação da precisão do equipamento.
- Resfriamento do equipamento: o equipamento de alta potência (por exemplo, fornos de difusão, PECVD) precisa estar equipado com um sistema de água de resfriamento para evitar superaquecimento.
6. Monitoramento e feedback
- Sensores: use termopares, termômetros infravermelhos ou sensores de fibra óptica para monitorar as temperaturas críticas do nó em tempo real.
- Sistema de automação: o controle de circuito fechado é alcançado ajustando dinamicamente os parâmetros de aquecimento/resfriamento através dos sistemas PLC ou DCS.
Principais desafios e soluções
- Problemas de uniformidade: controle independente de temperatura em múltiplas zonas de temperatura e projeto de fluxo de gás otimizado (por exemplo, distribuição de gás em fornos de difusão).
- Rampa rápida e temperatura: use materiais térmicos de alta eficiência, como barcos de grafite ou otimize a estrutura do forno para reduzir a inércia térmica.
- Compatibilidade diferente do processo: por exemplo, a camada de óxido de tunelamento das células topcon precisa ser preparada a baixa temperatura (cerca de 300 graus), que precisa corresponder à capacidade de controle de temperatura do equipamento.
Através das estratégias de controle de temperatura refinadas acima, a eficiência da conversão e o rendimento de células fotovoltaicas podem ser significativamente melhoradas. Na produção real, os parâmetros de temperatura precisam ser ajustados de acordo com o processo específico (como Perc, HJT, TopCon).