Il-produzzjoni taċ-ċelluli solari tinvolvi sekwenza ta' proċessi kimiċi mxarrba-li jitnissru wejfers tas-silikon f'soluzzjonijiet alkalini sħan, tindif f'aċidi, u inċiżjoni. Kull pass jitlob kontroll preċiż tat-temperatura u libertà assoluta minn kontaminazzjoni metallika, li tista 'toqtol l-effiċjenza taċ-ċelluli.Manifattura taċ-ċelloli solari tal-iskambjatur tas-sħana PTFEsoluzzjonijiet saru essenzjali għat-tisħin u t-tkessiħ ta 'dawn il-banjijiet kimiċi aggressivi filwaqt li jinżammu l-ogħla livelli ta' purità meħtieġa għaċ-ċelloli fotovoltajċi (PV).
Ħarsa ġenerali lejn il-Proċessi Solari Wet li Jeħtieġu Ġestjoni Termali
Il-manifattura taċ-ċelluli solari tas-silikon kristallin tinkludi diversi passi kimiċi mxarrbin, kull wieħed b'rekwiżiti speċifiċi ta 'temperatura u purità.
Texturing alkalin (KOH jew NaOH)
Il-wejfers tas-silikon monokristallin huma minsuġa f'soluzzjonijiet ta' idrossidu tal-potassju sħun (KOH) jew idrossidu tas-sodju (NaOH) f'madwar 80-90 grad. Dan il-proċess joħloq struttura piramida każwali li tnaqqas ir-riflessjoni tal-wiċċ u ttejjeb l-insib tad-dawl. Il-banju għandu jinżamm f'tieqa ta 'temperatura dejqa (± 0.5 grad sa ± 1.0 grad) biex tiġi żgurata formazzjoni uniformi tal-piramida. It-tisħin huwa meħtieġ biex tintlaħaq u żżomm din it-temperatura.
Inċiżjoni bl-aċidu (HF-HNO₃)
Għal wejfers multikristallini jew għat-tneħħija tal-ħsara, tintuża taħlita aċiduża ta 'aċidu idrofluworiku (HF) u aċidu nitriku (HNO₃). Din ir-reazzjoni hija eżotermika ħafna. It-temperatura tal-banju għandha t-tendenza li togħla malajr u trid titkessaħ biex tibqa' f'medda ta' 5-15-il grad (skond il-formulazzjoni). Tkessiħ preċiż jipprevjeni rati ta 'inċiżjoni mhux ikkontrollata u jżomm l-uniformità tal-wejfer.
Passi tat-Tindif u t-Tlaħliħ
Bejn l-inċiżjoni u t-tixrid, il-wejfers jitnaddfu f'soluzzjonijiet dilwiti HF, SC-1 (NH₄OH + H₂O₂), jew SC-2 (HCl + H₂O₂). Xi passi tat-tindif jitwettqu f'temperaturi elevati (sa 80 grad) biex itejbu t-tneħħija tal-partiċelli. Oħrajn joperaw f'temperaturi ambjentali jew kemmxejn elevati. Il-banjijiet kollha tat-tindif għandhom ikunu ħielsa minn kontaminazzjoni tal-metall.
Ir-Rwol tal-Iskambjaturi tas-Sħana PTFE f'kull Proċess
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE (polytetrafluoroethylene) huma apparati tat-tip immersjoni-li jittrasferixxu s-sħana direttament lejn jew mill-banju kimiku. Jikkonsistu f'tubi jew koljaturi magħmula minn PTFE pur, ħafna drabi b'qalba tat-tisħin tal-metall (eż., heater elettriku tat-titanju jew tal-istainless steel) magħluq kollu f'PTFE, jew b'disinn ta' qoxra ta' PTFE-u-tubu għall-użu ma' fluwidu estern tat-tisħin/tkessiħ.
Tisħin Banjijiet Texturing
Fil-linji tat-tessuti KOH jew NaOH, l-iskambjaturi tas-sħana PTFE jipprovdu tisħin effiċjenti u uniformi. L-iskambjatur huwa mgħaddas fil-banju alkalin, u mezz ta 'tisħin (fwar, ilma sħun, jew heater elettriku intern) jisħon il-wiċċ PTFE, li mbagħad jittrasferixxi s-sħana għas-soluzzjoni. Il-wiċċ li ma jwaħħalx-PTFE jipprevjeni l-akkumulazzjoni ta' prodotti sekondarji ta' reazzjoni (eż., silikati) li jistgħu jiżolaw heater tal-metall. Aktar importanti minn hekk, l-ebda joni tal-metall ma jnixxi fil-banju.
L-ispeċifikazzjonijiet tal-proċess jillimitaw b'mod strett il-metalli maħlul bħall-ħadid, ir-ram, u n-nikil għal partijiet-kull-biljun livelli. Anke ħadid traċċa jista 'jaġixxi bħala ċentru ta' rikombinazzjoni fil-massa tas-silikon, u jnaqqas il-ħajja tat-trasportatur minoritarju u l-effiċjenza taċ-ċelluli b'diversi punti perċentwali. Skambjatur PTFE jelimina dan ir-riskju għal kollox minħabba li l-wiċċ tat-trasferiment tas-sħana huwa fluworopolimer pur.
Banjijiet ta 'inċiżjoni eżotermiku li jkessħu
L-inċiżjoni HF-HNO₃ tiġġenera sħana sinifikanti. Biex tinżamm it-temperatura tal-banju bejn 5 gradi u 15-il grad, it-tkessiħ huwa meħtieġ. L-iskambjaturi tas-sħana PTFE huma konnessi ma 'ilma mkessaħ jew sistema ta' glycol. Il-fluwidu kiesaħ jiċċirkola mit-tubi PTFE, jassorbi s-sħana mit-taħlita ta 'aċidu. PTFE huwa reżistenti għal HF u HNO₃ anke f'konċentrazzjonijiet għoljin, b'differenza mill-istainless steel (li jissaddad malajr) jew il-biċċa l-kbira tal-metalli. PTFE, PFA (perfluoroalkoxy) jew kwarz ta' purità għolja biss jistgħu jifilħu dawn l-inċiżivi aggressivi. Il-kwarz huwa fraġli u suxxettibbli għal xokk termali, filwaqt li PTFE joffri durabilità u flessibilità tad-disinn.
Assigurazzjoni tal-Purità fil-Banjijiet tat-Tindif
Passi tat-tindif (eż., SC-1 f'70–80 grad) huma kritiċi għat-tneħħija ta' traċċi ta' metalli mill-wiċċ tal-wejfer qabel id-diffużjoni f'temperatura għolja. Kwalunkwe metall introdott mill-iskambjatur tas-sħana jerġa 'jikkontamina l-wejfers. L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jipprovdu wiċċ ta 'trasferiment tas-sħana kompletament ħieles mill-metall, u jiżgura li l-banju tat-tindif jibqa' pur daqs il-kimika nnifisha.
Għaliex PTFE Huwa Ippreferit Fuq Materjali Oħra
| Materjal | Kompatibilità ma' KOH (80–90 grad) | Kompatibilità ma' HF-HNO₃ | Lissija tal-Ion tal-metall | Idoneità |
|---|---|---|---|---|
| Azzar li ma jsaddadx (316L) | Moderat (korrużjoni possibbli) | Fqir (attakk rapidu) | Iva (Fe, Cr, Ni) | Mhux adattat |
| Titanju | Tajjeb | Fqir (attakki HF) | Iva (jonji Ti) | Limited |
| Kwarz (silika mdewba) | Tajjeb | Tajjeb | Xejn (SiO₂ pur) | Tajjeb imma fraġli |
| PTFE / PFA | Eċċellenti | Eċċellenti | Xejn | Eċċellenti |
Il-PTFE joffri l-kombinazzjoni unika ta’:
Reżistenza kimikakemm għal alkali qawwija kif ukoll għal aċidi qawwija fil-medda sħiħa tal-pH
Stabbiltà termalisa 260 grad kontinwu, ferm 'il fuq mit-temperatura tat-tessuti ta' 80-90 grad u l-firxa ta 'inċiżjoni ta' 5-15 grad
Wiċċ li ma twaħħalxli jirreżisti l-fouling minn prodotti sekondarji tar-reazzjoni (eż., silika amorfa mit-tessuti)
Lissija tal-jone tal-metall żero, li jissodisfa r-rekwiżiti ta 'purità ta' grad ta 'semikondutturi
Konfigurazzjonijiet tad-Disinn għall-Manifattura Solari
Żewġ disinji komuni ta 'skambjatur tas-sħana PTFE jintużaw f'bankijiet imxarrbin solari.
Kojls ta' Immersjoni
Tubu PTFE coiled jew serpentine (spiss b'qafas tal-metall ta 'appoġġ miksi b'PTFE ukoll) huwa mgħaddas direttament fil-banju. Ilma sħun jew fwar (għal tisħin) jew ilma mkessaħ (għat-tkessiħ) jgħaddi minn ġewwa tat-tubu. L-erja tal-wiċċ kbira tal-coil tipprovdi trasferiment effiċjenti tas-sħana. Kolji multipli jistgħu jiġu rranġati madwar il-perimetru tal-banju jew tul il-ħitan tat-tank.
Ħiters elettriċi b'ġakketta PTFE
Element ta 'tisħin elettriku (tipikament magħmul minn titanju jew Incoloy) huwa kompletament inkapsulat f'għata ta' PTFE. Il-heater jiddaħħal fil-banju permezz ta 'port fil-ħajt tat-tank. Il-ġakketta PTFE tipproteġi l-banju minn kuntatt tal-metall filwaqt li tippermetti trasferiment effiċjenti tas-sħana. Ħiters bħal dawn ħafna drabi jintużaw għal banjijiet ta 'tessuti iżgħar jew bħala unitajiet ta' tisħin awżiljarji.
Skambjaturi tal-qoxra u t-tubi (Ċirkolazzjoni Esterna)
F'linji ta' produzzjoni akbar, il-fluwidu tal-banju jiġi ppumpjat minn skambjatur tas-sħana estern tal-qoxra u t-tubu tal-PTFE. Il-fluwidu korrużiv jgħaddi minn tubi PTFE, filwaqt li fluwidu ta 'utilità (fwar, ilma sħun, jew ilma mkessaħ) jgħaddi madwar it-tubi ġewwa qoxra tal-metall miksija b'PTFE jew PFA. Dan id-disinn jippermetti rati ogħla ta 'trasferiment tas-sħana u manutenzjoni aktar faċli iżda jeħtieġ pompa ta' riċirkolazzjoni.
Benefiċċji ewlenin ta 'skambjaturi tas-sħana PTFE fil-Manifattura taċ-Ċelloli Solari
Il-vantaġġi li ġejjin jagħmlu l-iskambjaturi tas-sħana PTFE indispensabbli fl-ipproċessar modern PV imxarrab:
Tisħin u tkessiħ mingħajr kontaminazzjoni: L-ebda joni tal-metall ma jiddaħħal fil-banjijiet tat-tessuti, tal-inċiżjoni jew tat-tindif. Dan itejjeb direttament il-ħajja tat-trasportatur minoritarju u l-effiċjenza tal-konverżjoni taċ-ċelluli.
Reżistenza kimika superjuri: PTFE jiflaħ KOH konċentrat (30-50%) f'90 grad , kif ukoll taħlitiet HF-HNO₃, mingħajr degradazzjoni.
Distribuzzjoni uniformi tat-temperatura: Id-disinn tal-coil PTFE flessibbli jippermetti t-tqegħid tul il-ħitan tat-tank, jippromwovi ċ-ċirkolazzjoni tal-banju u jelimina spots sħan jew kesħin lokalizzati.
Reżistenza għall-fouling: Silikati u prodotti oħra ta 'reazzjoni ma jaderixxux b'mod qawwi ma' PTFE, u jnaqqsu l-frekwenza tal-manutenzjoni meta mqabbla ma 'uċuħ tal-metall jew tal-kwarz.
Ħajja twila ta 'servizz: L-iskambjaturi tas-sħana PTFE tipikament idumu 5-10 snin f'ambjenti ta 'produzzjoni solari kontinwi, filwaqt li l-istainless steel ifalli f'ġimgħat.
Sigurtà: L-ebda riskju ta 'kontaminazzjoni tal-banju minn prodotti ta' korrużjoni, u l-ebda riskju ta 'ksur fraġli bħal fil-kwarz.
Integrazzjoni u Kontroll tal-Proċess
F'bank tipiku ta 'ċelluli solari mxarrba, l-iskambjaturi tas-sħana PTFE huma integrati ma' sistema ta 'kontroll tat-temperatura. Termokoppja miksija b'PTFE jew sensor RTD ikejjel it-temperatura tal-banju. Kontrollur PLC jew PID jimmodula l-fluss tal-fluwidu tat-tisħin jew tat-tkessiħ (jew il-qawwa għal heater elettriku) biex iżomm il-punt tas-sett.
Għal banjijiet ta 'inċiżjoni eżotermiċi, linja ta' kontroll tat-tkessiħ li taħdem malajr hija essenzjali. Il-kontrollur għandu jantiċipa żieda fit-temperatura u jżid il-fluss tal-ilma mkessaħ permezz tal-iskambjatur tal-PTFE. Xi sistemi jużaw strateġija ta 'kontroll tal-kaskata b'sensor tat-temperatura sekondarju fuq l-iżbokk tal-iskambjatur.
Konsiderazzjonijiet ta' Manutenzjoni
Filwaqt li l-PTFE huwa durabbli ħafna, hija rakkomandata spezzjoni perjodika:
Iċċekkja għal ħsara mekkanika (qatgħat jew brix) fuq tubi PTFE, speċjalment ħdejn it-truf tat-tank jew l-aġitaturi.
Neħħi kwalunkwe skala tas-silikat akkumulata minn banjijiet tat-tessuti billi tuża tlaħlaħ b'aċidu ħafif (idlwit HCl). PTFE jippermetti tindif faċli minħabba li l-iskala ma torbotx b'mod qawwi.
Ivverifika li l-fluwidu intern tat-tisħin jew tat-tkessiħ ma jkunx qed inixxi. Tnixxijiet jistgħu jinstabu minn tnaqqis fil-pressjoni tas-sistema jew minn bidliet fil-konduttività fil-banju.
Konklużjoni
L-iskambjaturi tas-sħana PTFE jippermettu ġestjoni termali ta 'purità għolja fil-produzzjoni taċ-ċelloli solari. Huma jipprovdu tisħin affidabbli ta 'banjijiet ta' texturing KOH/NaOH f'80-90 grad u tkessiħ preċiż ta 'banjijiet ta' inċiżjoni eżotermiċi HF-HNO₃, kollha filwaqt li jżommu wiċċ ta 'trasferiment tas-sħana kompletament ħieles mill-metall. Il-kombinazzjoni ta 'reżistenza kimika, proprjetajiet li ma jniġġsux, u lissija tal-jone tal-metall żero tikkontribwixxi direttament għal effiċjenzi ogħla taċ-ċelloli solari billi tippreserva l-ħajja ta' trasportatur minoritarju. Il-manifattura avvanzata tal-PV tiddependi fuq tagħmir tal-proċess ħieles mill-kontaminazzjoni, uManifattura taċ-ċelloli solari tal-iskambjatur tas-sħana PTFEsoluzzjonijiet saru komponent standard fil-bankijiet imxarrba għal texturing, tindif, u inċiżjoni. Hekk kif l-industrija timbotta lejn effiċjenzi ogħla u formati ta 'wejfers akbar, ir-rwol tal-iskambjaturi tas-sħana PTFE fiż-żamma ta' proċessi mxarrba ultrapuri u kkontrollati b'mod preċiż se jikber biss.
