PIN MẶT TRỜI MÀNG MỎNG VÀ QUÁ TRÌNH SELEN HÓA/SUNFUA HÓA

PIN MẶT TRỜI MÀNG MỎNG VÀ QUÁ TRÌNH SELEN HÓA/SUNFUA HÓA

Pin mặt trời có thể được phân loại dựa theo quy trình sản xuất hoặc theo vật liệu được sử dụng để chế tạo. Ví dụ như pin mặt trời dạng tinh thể và màng mỏng.

Trong công nghệ sản xuất pin năng lượng mặt trời màng mỏng, người ta phủ một lớp hợp chất bán dẫn mỏng từ 1 đến 2 μm trên bề mặt tấm kính. Các chất bán dẫn thường sử dụng là các hợp kim bao gồm đồng, indium, gallium và selen hoặc lưu huỳnh (CIGS) hoặc hợp chất của cadmium và tellurium (CdTe). Do hiệu suất vượt trội trong điều kiện cường độ ánh sáng yếu, pin mặt trời màng mỏng cung cấp năng lượng điện vào cả lúc sáng sớm, tối muộn hoặc lúc trời nhiều mây. Ngoài ra, các tế bào năng lượng mặt trời màng mỏng không bị ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất trong dải nhiệt độ làm việc, nghĩa là khi nhiệt độ tăng nằm trong dải nhiệt độ làm việc thì hiệu suất của chúng không bị ảnh hưởng nhiều.

Hơn nữa, các tấm pin mặt trời màng mỏng có thể được sử dụng như một yếu tố thiết kế kiến trúc cho mặt trước hoặc mái của các tòa nhà do màu sắc bề mặt đồng nhất và đẹp của chúng.

Đối với các tế bào CIGS, lớp hấp thụ bao gồm đồng, indium, gali cũng như selen và một phần các hợp chất lưu huỳnh đã đạt được mức hiệu suất trên 20% trong phòng thí nghiệm, hiệu suất của các mô-đun nằm trong khoảng từ 13 đến 17% tùy thuộc vào kích thước mô-đun. Công nghệ cho quá trình selen hóa sẽ quyết định độ rộng của mô-đun, cũng là một trong những yếu tố quyết định hiệu suất của mô-đun vì quá trình selen hóa giúp định hình được hình thái, cấu trúc cũng như tính đồng nhất của lớp hấp thụ, tuy nhiên do selen khá đắt nên cần tránh lãng phí trong quá trình sản xuất. Vì vậy, để sản xuất mô-đun CIGS cần thiết phải có công nghệ selen hóa đảm bảo được cả yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế và an toàn.

CÔNG NGHỆ SELEN/SUNFUA HÓA

Thông thường quá trình selen hóa thường sử dụng phương pháp bay hơi nhiệt (Thermally evaporative) vì có ưu điểm giá thành rẻ và không độc hại.

Qua tìm hiểu, nhận thấy rằng công nghệ selen hóa của Singulus Technologies đã được nhiều tập đoàn, công ty uy tín trên thế giới đặt mua để trang bị cho nhà máy sản xuất mô-đun CIGS, đặc biệt là công nghệ Cisaris.

CISARIS RTP là một dây chuyền xử lý nhiệt phân nhanh nội tuyến, được thiết kế để hình thành chất hấp thụ bán dẫn CIGS trên nền thủy tinh có diện tích lớn. Dây chuyền này bao gồm một trạm xử lý, phần tạo chân không và băng tải khứ hồi. Các tính năng chính của dây chuyền CISARIS là thời gian hoạt động và năng suất cơ học cao, thời gian quay vòng nhanh, quá trình selen hóa và sulfua hóa mạnh mẽ, vì vậy, tùy cấu hình, công suất sản xuất của dây chuyền có thể đạt đến trên 25 MWp/năm. CISARIS là một công nghệ sáng tạo và đáng tin cậy đã được kiểm chứng, đã được SINGULUS phát triển liên tục dựa trên các thế hệ lò selenisation trước đây. CISARIS có thể xử lý một cách an toàn quá trình xử lý nhiệt trên bề mặt tấm kính lớn > 1m² ở nhiệt độ lên đến 600°C trong môi trường khí độc và ăn mòn. Tốc độ làm nóng và làm nguội nhanh kết hợp với sự đồng nhất nhiệt độ trong tất cả các giai đoạn của quy trình là những yếu tố quan trọng cho phép hình thành lớp hấp thụ bán dẫn CIGS tối ưu và cần thiết cho việc sản xuất các mô-đun năng lượng mặt trời hiệu suất cao.

Các đặc điểm chính của công nghệ Cisaris:

Lò selen hóa & lò sunfua hóa nội tuyến thế hệ thứ ba giúp tối ưu hóa thời gian chu trình;
Gia nhiệt nhanh chóng (đạt khoảng 4°C/giây) trên chất nền lớn có lớp phủ tiền kim loại (CIG), hình thành lớp hấp thụ bán dẫn
Hệ thống đầu vào được tối ưu hóa giúp lượng tiêu thụ khí thấp cũng như sự phân phối khí là đồng nhất
Có thể sử dụng khí H₂S & H₂Se ở các giai đoạn khác nhau của quy trình.
Nhiệt phân nhanh đồng đều các chất nền lớn lên đến 600°C, sử dụng bộ tản nhiệt IR được tối ưu hóa để đạt được cấu trúc tinh thể cần thiết
Làm lạnh đồng đều chất nền để tránh thủy tinh bị cong vênh
Kiểm soát nhiệt độ tối ưu (biến thiên trung bình <5°C) ở tất cả các giai đoạn quy trình
Có thể xử lý trong điều kiện chân không hoặc ở áp suất khí quyển
Đảm bảo không có sự xuất hiện của oxi và hơi nước trong quá trình xử lý thông qua hệ thống bơm, lọc, thiết bị giám sát.
Dễ dàng bảo trì với khả năng tiếp cận tối đa của tất cả các thành phần thiết bị.
Hệ thống an toàn cao

Các thành phần chính

Dây chuyền CISARIS bao gồm các thành phần chính sau:

Phần xử lý:
- Vận chuyển chất nền giữa tự động hóa Fab và CISARIS
Phần quy trình:
- Buồng nạp 1 (LC1): Chu trình bơm và lọc để loại bỏ dư lượng không khí
- Buồng nạp 2 (LC2): Đầu vào khí của quy trình đầu tiên
- Phần nhiệt phân nhanh: (HC1/HC2/HC3/HC4/HC5) gồm 5 khoang gia nhiệt liên tiếp để hình thành lớp hấp thụ CIGS bao gồm đầu vào khí của quá trình
- Phần làm lạnh: CC1/CC2 hai khoang làm lạnh liên tiếp để làm lạnh bề mặt chất nền xuống nhiệt độ quy định
- Buồng thoát (EC): Chu trình bơm và lọc để loại bỏ khí độc ra khỏi buồng xử lý
Phần băng tải khứ hồi:
- Đưa chất nền trở lại hệ thống xử lý và làm mát bổ sung trong môi trường N₂ thông qua đối lưu cưỡng bức trong các trạm làm mát N₂
Vùng ngoại vi:
- Vỏ bọc
- Bẫy lạnh (chất hấp thụ selen)
- Hệ thống dầu gia nhiệt
- Hệ thống bơm
- Hệ thống phát hiện khí
- Hệ thống đo lường

Dây chuyền sản suất CISARIS (thông số kỹ thuật)
Chất liệu:	CIG và CIGS tiền chất trên đế thủy tinh
Kích thước vật liệu:	~ 1600 x 650 mm²
Độ dày vật liệu:	2 - 3 mm
Đầu ra:	~ 190.000 tấm kính/năm
Diện tích:	36 x 10 m²
Thời gian chu kỳ:	<135s
Thời gian hoạt động:	> 85% acc. SEMI E10
Năng suất mục tiêu cơ học:	> 99,5%
Điện áp chính:	400 V 3AC / PE 50/60 Hz
Các tiện ích cần thiết khác:	nước làm mát, khí nén, khí xử lý