太阳能电池又称“太阳能芯片”或“光伏电池”,是一种利用太阳光直接发电的光电半导体片。
只要在一定的光照条件下照射,它就能瞬间输出电压,产生电流,有回路。
太阳能电池当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。
目前太阳能电池的生产重镇已经转移到亚洲。
中国全国规模以上光伏产业园有几十个,主要分布在江苏省、河北省、山东省、浙江省和安徽省等地。
国内太阳能电池制造业上市公司主要有通威、隆基、中力集团,东方日升、亿晶光电、天合光能、晶科能源等。
生产车间生产电池片的工艺比较复杂,生产的主要步骤为制绒、酸洗、磷扩散、刻蚀、减反射膜镀膜、丝网印刷、烧结、分拣等。
下面简单介绍一下制绒工艺及配套的主要工艺动力系统。
制绒的目的主要是:1.去除硅片表面的机械损伤层;2.清除表面油污;3.形成起伏不平的绒面,增加对太阳光的吸收,提高了电池的光电转换效率。
因单多晶晶体结构差异,考虑到效率因素,多晶常用酸制绒,单晶多用碱制绒。
多晶制绒面为不规则凹凸面,单晶制绒面为规则类金字塔结构。
以碱制绒为例,反应式为:Si+2KOH+H2O→K2SiO3+2H2↑HF 去除硅片表面氧化层:SiO2+6HF→H2[SiF6]+2H2OHCL可去除硅片表面金属杂质,CL离子能与多种金属离子形成可溶水的物质。
制绒过程工艺动力需求为:1. 电源:380V(3相电);2. 废气排风系统:酸排风、碱排风、臭氧排风(视工艺需求);3. 工艺冷却水系统(PCW);4. 纯水系统:5. 废水/废液系统:酸废水、碱废水、臭氧废水(视工艺需求);6. 压缩空气系统(CDA);7. 大宗气体:氮气(N2)、氧气(O2);8. 化学品:氟化氢(HF)、氯化氢(HCL)、硝酸(HNO3)、氢氧化钾(KOH)、过氧化氢(H2O2)等(视工艺需求)。
制绒过程用到的KOH、HCL、HF等都是强腐蚀性的化学药品,其固体颗粒、溶液、蒸汽会伤害到人的皮肤、眼睛、呼吸道,操作人员应按规定穿戴防护服、防护面具、防护眼镜、长袖胶皮手套。
制绒过程产生的主要污染物是:废气(酸废气、碱废气、臭氧废气)及废水。
生产废气通过废气吸附塔进行处理,达标后排放至大气,生产废水一般先排至中转池,收集后经加压送至废水站进行处理,达标后再进行排放。
废气处理设备阳光没有污染,但生产光能转换成电能的硅太阳能电池耗能和污染都很大。