光伏那點(diǎn)事兒，真的很燒腦

來源：普蘭德（上海）貿(mào)易有限公司 2020年10月15日 15:00

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，人類對(duì)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(shí)應(yīng)運(yùn)而生。太陽能資源豐富，分布廣泛，人們對(duì)太陽能的研究開始于1839年，當(dāng)時(shí)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(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，當(dāng)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合時(shí)，在兩種半導(dǎo)體的交界面區(qū)域里會(huì)形成一個(gè)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(huì)擴(kuò)散到P區(qū)，P區(qū)的空穴會(huì)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(shì)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(duì)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搅硪欢耍浅合職怏w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(shì)，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(gè)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(shí)，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(duì)密封管進(jìn)行良好密封處理，反應(yīng)后也需要對(duì)高溫尾氣做好處理。在進(jìn)行 PN 結(jié)擴(kuò)散時(shí)，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(duì)反應(yīng)后的尾氣進(jìn)行不斷的抽氣。所以對(duì)于擴(kuò)散工藝而言，真空泵是一個(gè)非常重要的部分，對(duì)真空泵在以下幾個(gè)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(huì)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(duì)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(duì)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(gè)非常重要的作用。壓力的穩(wěn)定性對(duì)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(shí)硅片各個(gè)區(qū)域的反應(yīng)速率，同時(shí)真空中氣體分子具有很強(qiáng)穿透力，這樣磷源摻雜性會(huì)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(jì)，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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