Dalam proses pembuatan sel fotovoltaik, kontrol suhu adalah faktor kunci yang mempengaruhi efisiensi dan stabilitas sel.
Berikut ini adalah metode kontrol suhu dan titik -titik utama dari setiap tautan produksi utama:
1. Ikatan difusi
- Fungsi: Pembentukan persimpangan PN pada permukaan wafer silikon dengan difusi suhu tinggi.
- Kisaran suhu: Biasanya antara 800 ~ 1000 derajat, tergantung pada sumber difusi (misalnya difusi fosfor atau difusi boron).
- Metode Kontrol:
- Tungku difusi tubular dengan sistem kontrol suhu presisi tinggi (misalnya kontrol PID) untuk menjaga fluktuasi suhu dalam ± 1 derajat.
- Wafer silikon dimuat melalui kapal kuarsa dan dipanaskan secara merata untuk menghindari perbedaan suhu lokal.
- Pemantauan waktu nyata dari suhu tungku dan regulasi laju reaksi dengan aliran gas (misalnya, oksigen, nitrogen).
2. Proses etsa
- Fungsi: Lepaskan kelebihan bahan dari tepi atau permukaan dan optimalkan struktur sel.
- Kisaran suhu:
- Etsa basah: Suhu larutan biasanya dikontrol pada 20 ~ 30 derajat untuk menghindari reaksi yang terlalu keras.
- Etsa kering (seperti etsa plasma): Suhu rongga peralatan harus stabil pada 50 ~ 150 derajat untuk mencegah kerusakan pada wafer silikon.
- Metode Kontrol:
- Etsa basah menggunakan penangas air termostatik atau penukar panas untuk mempertahankan suhu larutan.
- Dry Etching mengatur suhu ruang melalui sistem kontrol suhu bawaan mesin, seperti pendingin air atau pemanasan resistensi.
3. Deposisi Film Tipis (misalnya PECVD)
- Fungsi: Deposisi pelapis anti-reflektif atau lapisan pasif (misalnya, sinx) pada permukaan wafer silikon.
- Kisaran suhu: Proses suhu rendah (200 ~ 400 derajat) untuk menghindari kerusakan sekunder pada wafer silikon karena suhu tinggi.
- Metode Kontrol:
- Gunakan perangkat uap kimia yang ditingkatkan plasma (PECVD) untuk mengontrol suhu reaksi dengan daya RF dan aliran gas.
- Pengukuran suhu inframerah digunakan di rongga untuk memantau suhu wafer silikon secara real time untuk memastikan keseragaman.
4. Pencetakan dan sintering layar
- Fungsi: mencetak bubur elektroda dan membentuk kontak konduktif dengan sintering.
- Kisaran suhu:
- Tahap pengeringan: 100 ~ 150 derajat untuk menghilangkan pelarut.
- Tahap sintering: Suhu puncak adalah sekitar 750 ~ 850 derajat untuk memastikan perpaduan wafer bubur dan silikon.
- Metode Kontrol:
- Gunakan tungku sintering rantai dengan kontrol suhu sectional (misalnya pemanasan awal, sintering, zona pendingin).
- Pemanasan seragam dengan pemanasan inframerah atau sirkulasi udara panas untuk menghindari detasemen elektroda atau wafer warping.
5. Kontrol suhu sekitar
- Persyaratan Kamar Bersih: Lokakarya produksi perlu mempertahankan suhu dan kelembaban yang konstan (seperti suhu 22 ± 2 derajat, kelembaban 40 ~ 60%) untuk mencegah oksidasi wafer silikon atau degradasi akurasi peralatan.
- Pendingin Peralatan: Peralatan Daya Tinggi (misalnya, difusi tungku, PECVD) perlu dilengkapi dengan sistem air pendingin untuk menghindari panas berlebih.
6. Pemantauan dan Umpan Balik
- Sensor: Gunakan termokopel, termometer inframerah, atau sensor serat optik untuk memantau suhu simpul kritis secara real time.
- Sistem Otomasi: Kontrol loop tertutup dicapai dengan menyesuaikan parameter pemanasan/pendinginan secara dinamis melalui sistem PLC atau DCS.
Tantangan dan solusi utama
- Masalah keseragaman: Kontrol suhu independen di beberapa zona suhu dan desain aliran gas yang dioptimalkan (misalnya distribusi gas dalam tungku difusi).
- Jalan dan suhu yang cepat: Gunakan bahan konduktif termal efisiensi tinggi seperti kapal grafit, atau mengoptimalkan struktur tungku untuk mengurangi inersia termal.
- Kompatibilitas proses yang berbeda: Misalnya, lapisan oksida tunneling sel topcon perlu disiapkan pada suhu rendah (sekitar 300 derajat), yang perlu sesuai dengan kapasitas kontrol suhu peralatan.
Melalui strategi kontrol suhu yang disempurnakan di atas, efisiensi konversi dan hasil sel fotovoltaik dapat secara signifikan ditingkatkan. Dalam produksi aktual, parameter suhu perlu disesuaikan sesuai dengan proses spesifik (seperti PERC, HJT, TOPCON).