En el proceso de fabricación de las células fotovoltaicas, el control de la temperatura es un factor clave que afecta la eficiencia y la estabilidad de las células.
Los siguientes son los métodos de control de temperatura y los puntos clave de cada enlace de producción principal:
1. Enlace de difusión
- Función: Formación de la unión PN en la superficie de la oblea de silicio por difusión de alta temperatura.
- Rango de temperatura: generalmente entre 800 ~ 1000 grados, dependiendo de la fuente de difusión (por ejemplo, difusión de fósforo o difusión de boro).
- Método de control:
- horno de difusión tubular con un sistema de control de temperatura de alta precisión (p. Ej., Control de PID) para mantener las fluctuaciones de temperatura dentro de ± 1 grado.
- Las obleas de silicio se cargan a través de botes de cuarzo y se calientan de manera uniforme para evitar las diferencias de temperatura locales.
- Monitoreo en tiempo real de la temperatura y regulación del horno de la velocidad de reacción por el flujo de gas (p. Ej., Oxígeno, nitrógeno).
2. Proceso de grabado
- Función: elimine el exceso de material de bordes o superficies y optimice la estructura celular.
- Rango de temperatura:
- Grabado húmedo: la temperatura de la solución generalmente se controla a 20 ~ 30 grados para evitar reacciones demasiado violentas.
- Grabado seco (como el grabado de plasma): la temperatura de la cavidad del equipo debe ser estable a 50 ~ 150 grados para evitar daños a la oblea de silicio.
- Método de control:
- El grabado húmedo utiliza un baño de agua termostático o un intercambiador de calor para mantener la temperatura de la solución.
- El grabado en seco regula la temperatura de la cámara a través del sistema de control de temperatura incorporado de la máquina, como el enfriamiento de agua o el calentamiento de resistencia.
3. Deposición de la película delgada (por ejemplo, PECVD)
- Función: deposición de recubrimientos antirreflectantes o capas de pasivación (p. Ej., SINX) en la superficie de las obleas de silicio.
- Rango de temperatura: proceso de baja temperatura (200 ~ 400 grados) para evitar daños secundarios a las obleas de silicio debido a la alta temperatura.
- Método de control:
- Use un dispositivo de deposición de vapor químico mejorado con plasma (PECVD) para controlar la temperatura de reacción por potencia de RF y flujo de gas.
- La medición de la temperatura infrarroja se usa en la cavidad para monitorear la temperatura de la oblea de silicio en tiempo real para garantizar la uniformidad.
4. Impresión de pantalla y sinterización
- Función: Impresión de la suspensión del electrodo y la formación de contacto conductivo por sinterización.
- Rango de temperatura:
- Etapa de secado: 100 ~ 150 grados para eliminar los solventes.
- Etapa de sinterización: la temperatura máxima es de aproximadamente 750 ~ 850 grados para garantizar la fusión de la suspensión y la oblea de silicio.
- Método de control:
- Use un horno de sinterización de cadena con control de temperatura seccional (por ejemplo, precalentamiento, sinterización, zona de enfriamiento).
- Calentamiento uniforme por calentamiento infrarrojo o circulación de aire caliente para evitar el desprendimiento de electrodos o la deformación de la oblea.
5. Control de temperatura ambiente
- Requisitos de la sala limpia: el taller de producción debe mantener la temperatura y la humedad constantes (como la temperatura de 22 ± 2 grados, la humedad 40 ~ 60%) para evitar la oxidación de la oblea de silicio o la degradación de la precisión del equipo.
- Enfriamiento del equipo: el equipo de alta potencia (por ejemplo, hornos de difusión, PECVD) debe equiparse con un sistema de agua de enfriamiento para evitar sobrecalentamiento.
6. Monitoreo y retroalimentación
- Sensores: use termopares, termómetros infrarrojos o sensores de fibra óptica para monitorear las temperaturas críticas del nodo en tiempo real.
- Sistema de automatización: el control de circuito cerrado se logra ajustando dinámicamente los parámetros de calentamiento/enfriamiento a través de sistemas PLC o DCS.
Desafíos y soluciones clave
- Problemas de uniformidad: control de temperatura independiente en múltiples zonas de temperatura y diseño optimizado del flujo de gas (por ejemplo, distribución de gas en hornos de difusión).
- Rampa y temperatura rápidas: use materiales de alta eficiencia térmicamente conductores como barcos de grafito u optimice la estructura del horno para reducir la inercia térmica.
- Diferente compatibilidad del proceso: por ejemplo, la capa de óxido de túnel de las células TopCon debe prepararse a baja temperatura (aproximadamente 300 grados), lo que debe coincidir con la capacidad de control de temperatura del equipo.
A través de las estrategias de control de temperatura refinadas anteriormente, la eficiencia de conversión y el rendimiento de las células fotovoltaicas pueden mejorarse significativamente. En la producción real, los parámetros de temperatura deben ajustarse de acuerdo con el proceso específico (como Perc, HJT, TOPCON).