2.6.2 Làm sạch tiếp để có Silicon có độ sạch bán dẫn.
Có ba công nghệ chính để làm sạch Si đến độ sạch bán dẫn: + Quá trình Silan
+ Quá trình Silicon fluorid + Quá trình Trichlorsolan
* Sản phẩm thu được của các công nghệ này là vật liệu đa tinh thể gồm các hạt đơn tinh thể Si nhỏ.
2.6.3 Tạo đơn tinh thể Si.
Có thể tạo đơn tinh thể Si dưới dạng thanh (thỏi), dạng tấm hoặc dạng băng. Các công nghệ được dùng phổ biến là công nghệ Czochralski, công nghệ vùng nổi và công nghệ trao đổi nhiệt.
2.6.4 Cắt thỏi Si đơn tinh thể thành các phiến Si.
Cắt gọt thỏi Si để nó có hình dạng trụ đồng đều, có đường kính d = 7,5 ÷ 10cm. Sau đó dùng cưa Kim cương, cưa dây hoặc tia laser cắt thỏi thành các phiến hình đũa tròn có chiều dày cỡ 0,3 ÷ 0,5mm, sau đó mài nhẵn và làm sạch bề mặt các phiến bằng phương pháp ăn mòn hóa học để khử các khuyết tật bề mặt do quá trình cưa cắt gây ra. Do các công nghệ chế tạo nói trên còn rất nhiều nhược điểm như: Hao tinh thể, nhiều công đoạn…Vì vậy ta nên sử dụng các công nghệ sau để đạt được hiệu quả cao hơn: Kỹ thuật “kéo” tấm đơn tinh thể bằng khuôn.
2.6.5 Tạo lớp tiếp xúc p-n.
Có hai phương pháp để tạo lớp bán dẩn tiếp xúc p-n là: Khuếch tán nhiệt, cấy ion.
* Phương pháp khuếch tán nhiệt.
Từ các phiến đơn tinh thể để có được Si loại n ta dùng tạp là Photpho (P), còn để có Si loại p dùng tạp là Bo (B). Các nguồn tạp chất có thể là rắn như các
muối P2O5, B2O3, lỏng như POCl3, BBr3, hoặc khí như: PH3, BCl3.
Sự tạo lớp tiếp xúc p-n thực hiện theo định luật khuếch tán Pick. Theo định luật này thì các nguyên tử sẽ khyếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Tốc độ khuếch tán và độ sâu khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian khuếch tán. Người ta dùng một tấm đế là Si-p được pha tạp chất Bo với nồng độ
1016 nguyên tử Bo/cm3, sau đó phủ lên tấm đế một lớp Photpho (P) và đưa vào
Chương II: Pin năng lượng Mặt Trời
tạo thành một lớp Si-n có độ dày khoảng 1,2 ÷ 1,5µm thì người ta hạ nhiệt độ để chấm dứt quá trình khuếch tán. Lớp tiếp xúc p-n là một lớp mỏng trong đó có nồng độ tạp chuyển từ P sang B và tiếp xúc p-n được xem là đặt tại biên giới mà trên đó có nồng độ P và N bằng nhau.
Do nồng độ P ở bề mặt lớp tiếp xúc rất cao thậm chí ngay cả sau quá trình khuếch tán, P và Si tác dụng với nhau tạo ra một lớp bề mặt được gọi là “lớp chết” có điện trở cao và là nguyên nhân gây ra sự tái hợp điện tử - lỗ trống, làm giảm hiệu suất của pin quang điện. Vì vậy phải cắt bỏ lớp này đi.
Vì hơn 50% ánh sáng Mặt Trời tới Pin Mặt Trời bị hấp thụ trước hết chỉ ở một lớp bề mặt chiều dày 3µm ở sát bề mặt, phần còn lại của ánh sáng Mặt Trời được hấp thụ ở lớp tiếp theo có độ dày 300µm. Vì vậy nên Pin Mặt Trời được chế tạo sao cho phía trên là một lớp colector mỏng (chiều dày ≤ 3µm) và tiếp đó là một lớp đế dày nhưng có độ linh động của hạt tải cao để các hạt tải có thể chuyển động về lớp tiếp xúc p-n và điện cực khi chúng được tạo ra trong miền này.
* Phương pháp bắn cấy ion.
Các phiến Si được đặt trước các đĩa ion năng lượng cao. Tùy theo muốn chế tạo Si-n hoặc Si-p mà người ta dùng các “đạn” ion là P hay B. Nhờ sự thay đổi cường độ tia ion có thể thay đổi chiều sâu đâm xuyên của các ion. Bề mặt Si sau đó phải ủ bằng tia laser hoặc tia điện tử để khử các hư hỏng bề mặt do ion bắn phá vào mạng tinh thể ở gần bề mặt. Lớp tiếp xúc p-n tạo bằng phương pháp cấy ion không khác gì nhiều so với tạo bằng phương pháp khuếch tán nhiệt. Chiều sâu của lớp p-n
vào cở 0,25µm. Mật độ các tạp chất biến đổi từ 1016 nguyên tử/cm3 ở lớp tiếp xúc
đến 1021 nguyên tử/cm3 tại bề mặt.
2.6.6 Tạo lớp tiếp xúc Ohmic.
Vật liệu làm điện cực tiếp xúc phải có độ dẫn tốt và vừa phải bám dính tốt bán dẫn. Ngoài ra đối với điện cực như mặt trên cần phải thiết kế sau cho ánh sáng Mặt Trời có thể đến được lớp tiếp xúc p-n. Cần phải điều hòa giữa vấn đề che sáng và điện trở của điện cực.
Phủ lớp chống phản xạ ánh sáng. Si chưa xử lý phản xạ đến 30% ánh sáng
tới. Một lớp chống phản xạ như SiO2 có thể làm giảm phản xạ xuống 10%. Nếu
dùng hai lớp chống phản xạ thì có thể làm giảm phản xạ xuống dưới 3%. Các vật
liệu dùng làm vật liệu chống phản xạ là SiO2, TiO2 và Ta2O5. Công nghệ bốc hơi
2.6.7 Đóng gói các Pin Mặt Trờithành modul.
Các Pin Mặt Trời sẽ phải làm việc ở điều kiện ngoài trời lâu dài. Vì vậy để bảo vệ các lớp tiếp xúc và dây nối, bảo vệ vật liệu cách điện và do đó muốn tăng tuổi thọ Pin Mặt Trời ta cần phải đóng kín Pin Mặt Trời trong các vật liệu trong suốt. Tất nhiên không thể đóng gói từng pin mà ta có thể đóng gói nhiều pin để tạo thành một modul (tấm) Pin Mặt Trời. Khi đóng gói ta cần chú ý là phải lựa chọn các pin hoàn toàn hoặc gần hoàn toàn giống nhau về các đặc trưng quang điện và cơ học để xếp vào một modul.
Chương III: Lý thuyết hệ thống Điện Mặt Trời
Chương III
LÝ THUYẾT HỆ THỐNG ĐIỆN MẶT TRỜI
Hệ thống Điện Mặt Trời là một hệ thống bao gồm các thành phần như: Các tấm Pin Mặt Trời (lắp trên mái nhà), thiết bị lưu trữ điện năng (Acquy), các thiết bị điều phối điện năng, và các tải tiêu thụ điện trong gia đình…