Translate
      Arşivler
    Tag Cloud
Güneş Pili Nasıl Yapılır ? Güneş Pili üretimi – 2
Yazar | 4 YorumYorum Yap
Son güncelleme: 30 Ocak 2014,Perşembe

silikon yapımı Aşamaları:
1.Solar Kalite Silikon Üretimi Kalite Silikon
Metalurjik Kalite Silikon Üretimi
Elektronik Kalite Silikon Üretimi
2. 2.İngot Üretimi
3. 3.Wafer Üretimi
4. 4.Solar Cell Üretimi
5.

Solar Kalite Silikon Üretimi

Silikon ismi aslında Latince silex (=flint) kelimesinden gelmektedir.

Silikon’un Özellikleri
Atom numarası: 14
Atom ağırlığı: 28
Isıl İletkenlik (27 oC): 1,5 W/cm.K
Yoğunluk (Tm): sıvı 2,51 g/cm3, katı 2,30 g/cm3
Tm: 1414 oC
Band Aralığı (27 oC):1,126 eV
Tb: 3231 oC
Yoğunluk (25oC): 2,329 g/cm3
Özgül ısısı (27 oC): 0,713 J/g.K
Yüzey gerilimi: 885 mJ/m2

Kristal Silikon
Tek-kristal silisyum malzeme, güneş pili üretiminde yüksek verim için kullanılan malzemelerden biri olmakla birlikte, üretim maliyetinin yüksek olması bu alanda değişik seçenek olarak çok kristalli malzemenin geniş ölçekte kullanılmasına neden olmuştur. Silisyum elektriksel, optiksel ve yapısal özelliklerinin uzun süre değişmemesi ve silisyum üretim teknolojisinde elde edilen büyük başarılar bu malzemenin en popüler malzeme olarak öne çıkmasını sağlamıştır. Saf tek kristal üretimi oldukça zor ve pahalı bir teknolojiyi gerektirmektedir. Oksijenden sonra yer yüzündeki en çok bulunan element olan silisyum en çok bulunan biçimi kum ve kuartzdır. Kumun saflık derecesi çok düşük olduğundan, kullanılmaya uygun değildir. Ancak, kuartzın %90”ı silisyumdur. Kuartz işlenerek %99 silika elde edilir.
Ardından, silikadan metalürji kalitesinde silisyum elde edilir.
Bunu izleyen aşamada ise, silisyum saflaştırılarak yarı-iletken niteliğinde çok kristalli silisyum elde edilir. Poly-silisyum elde edilmesine kadar olan aşamaların her birisi oldukça enerji yoğun ve maliyeti yükselten işlemlerdir.
*CVD: kimyasal buhar biriktirme, CVD Yöntemi ( Chemical – Vapour – Deposition ), gaz formundaki bir kimyasal bileşiğinin, katı formda reaksiyon ürünü olarak çöktürülmesi ya da bir başka madde üzerinde ayrıştırılması nedeniyle, oldukça fazla öneme sahip bir prosestir .
ingot
İngot üretimi
Hemen hemen tüm kristal büyütme işlemleri Czochralski (Cz) metodu ile yapılmaktadır. Bu metod elektronik kalitesindeki polikristal silikonun bir kuvarz ocağında argon ortamında 1200oC ye ısıtılmasıyla başlar. Bu işlem için radyofrekanslı (RF) ya da rezistanslı ısıtma yöntemlerinden biri kullanılır. Bir adet başlangıç ya da temel silikon kristali bir kütüğün uc kısmı üstüne yerleştirilir ve erimiş kristal formuna daldırılır. Hammadde ve ocak, hammadde aşağı çekilirken zıt yönlerde döndürülürler. Silikon atomları bu esnada kütüğe bağlanırlar ve kristalin boyutları büyür.

ingot şekli

Wafer Üretimi
Solar hücrelerin verimi gibi kalınlığı da önemli bir faktördür. Solar hücreler wafer adı verilen kristal silikon dilimlerinden meydana gelir ve ne kadar ince olursa o kadar az malzeme tüketimi olacak ve maliyet azalacaktır.

Yarı çapı yaklaşık 10cm olarak büyütülmüş ignot daha sonra elmas testere ile 0.5 mm kalınlığında dilimlere ayrılır. Wafer üretimi esnasında, kesme çamuru içerisinde önemli miktarda silikon kaybı olmaktadır. Bu kesme işlemi sırasında oldukça pahalı tek-kristal silisyum malzemenin yaklaşık %20 – 40‘ı kadarı boşa gitmektedir. Dilimlenmiş tek kristal silisyumun bir kilogramının yaklaşık değeri 900 ABD dolarıdır. dilimleme işlemini devreden çıkaracak yeni teknoloji arayışları “Ribbon sheet technology” “şekillendirilmiş şerit” yönteminin geliştirilmesi ile sonuçlanmıştır. Dentiritik ağ yöntemi olarak da anılan bu yöntemde dendiritik çekirdekler çok düşük hızla ergimiş silisyum banyosundan çekilerek, ince tek-kristalli tabakaların büyümesi sağlanır. Bu şekilde, dilimleme işlemi gerekmemektedir. Bu teknoloji ile ergitilmiş silikondan ince bir tabaka çekilir veya ergimiş silikon uygun bir altlık üzerine dökülür.Böylece kesme esnasında oluşan kayıplar önlenmiş olur.

wafer üretimi

Bir wafer kalınlığı 2003 senesinde 0.32 mm iken bu değer 2008 yılında 0.17 mm’ye düşmüştür. Aynı periyotda da ortalama verim %14’den %16’ya çıkmıştır. 2010 yılına kadar wafer kalınlığının 0.15 mm’ye düşürülmesi, ortalama verimin de %16.5’e çıkarılması hedeflenmektedir.

İnce Film
İnce film modüller cam, paslanmaz çelik veya plastik bir altlık gibi ucuz bir taban malzemesi üzerine ışığa duyarlı bir malzemenin ince bir film tabakası halinde biriktirilmesinden meydana gelir. İnce film fotovoltaik malzeme genellikle çok kristalli malzemelerdir. Başka bir değişle ince film yarı-iletken malzeme, büyüklükleri bir milimetrenin binde birinden milyonda birine değin değişen damarlardan oluşmaktadır.

İnce film güneş pilleri arasında üç büyük aday öne çıkmaktadır. Bunlar; amorf silisyum, kadmiyum, ve tellür elementlerinden meydana gelen birleşik yarı-iletken kadmiyum tellür ve bakır, iridyum, selenyum elementlerinin bir aralığı olan bakır iridyum-diselenid bileşik yarı-iletkendir. Hepsi de birkaç mikrondan daha az kalınlıkta aktif tabakalardan meydana gelmiştir. Bu da daha yüksek bir otomasyon ile üretime meydan vermekte, buna karşın modül üretiminde daha entegre bir yaklaşıma sahip olunmasını da gerektirmektedir.

Amorf Silisyum İnce Film Güneş Pilleri
Soğurma katsayısı çok büyük olan amorf silisyum, 2500C dolayındaki sıcaklıklarda geniş yüzeylere düzgün bir şekilde kaplanabilmektedir. Amorf-silisyum malzemesini kristalli-silisyumdan ayıran özellik, silisyum atomlarının malzeme içindeki düzenlerinin, birinci derece komşu atomların ötesinde gelişigüzel olmasıdır. Malzeme içerisindeki yapı taşlarının bu gelişigüzel dizilişi amorf-silisyumun elektriksel iletim kalitesini düşürse de, uygun yaklaşımlara yarı iletken içerisine %5-10 oranında hidrojen katılarak elektriksel özellikler fotovoltaik çevirime uygun olan düzeyde tutulabilirler.
Amorf silisyum için kullanılan en yaygın teknoloji “ışık boşalım (glow-discharge)” dir. Bu teknikte silane (SİH4) gazı ve hidrojen karışımı bir çift elektrod arasından geçirilerekn elektrotların işaretleri yüksek frekanslarda değiştirilir; bunun sonucu olarak SİH4 parçalanarak kararsız SİH3 kökçesini (radikalini) oluşturur. İzleyen aşamada, kararsız SİH3 elektrotlardan birine giderek bağlanır ve kararlı hale gelir; ardından hidrojen yüzeyden ayrılarak geride silisyum u bırakır; böylece yüzey silisyumla kaplanmış olur. Elektrot üzerinde büyüyen silisyum gazın içerisine boron ya da fosfor katılarak n- ya da p- tipi yapılabilir.

Kadmiyum Tellür İnce film Güneş Pilleri
Periyodik tablonun ikinci gurubunda bulunan kadmiyum elementinin ve altıncı gurubunda bulunan tellür elementini bir araya gelmesiyle oluşan II-VI birleşik yarı-iletkeni kadmiyum tellürün, CdTe, oda sıcaklığında yasak enerji aralığı, Eg=1,5eV değeri ile, güneş spektrumundan maksimum dönüşümü elde etmek için gerekli olan değere oldukça yakındır. Yüksek soğurma katsıyı yanında, ince film büyütme teknolojisinin bir çoğu ile kolayca üretime olanak tanıması, geniş yüzey alanlı güneş pili üretiminde CdTe birleşik yarı iletkeninin öne çıkmasının sağlamıştır. CdTe çoğunlukla kadmiyum sülfür, CdS, ile bir araya getirilerek hetero-eklem diyod üretilir. Yasak enerji aralığı yaklaşıkça 2,4eV olan CdS yarı iletkeni çok ince bir tabaka olarak uygulanır. Güneş ışınımının çoğunu geçiren. CdS, hetero-eklem de “pencere görevi yapar”. CdT ince film büyütmede 2 teknoloji ortaya çıkmıştır. Bunlardan birincisi olan yakın mesafeden buharlaştırma (close space Sublimation, CSS) yöntemi ile en yüksek kalitede CdTe malzeme üretilmektedir. Bu yöntemde sıcaklık farklılıkları çok az olan kaynak ve filmin büyüdüğü yüzey biri birine çok yakın tutularak malzemenin sublimasyon yoluyla büyümesi sağlanır. İkinci CdTe büyütme yöntemi olan elekrodepozisyon (elektrotta birik tirim) yönteminde ise, kadyum ve tellür iyonu taşıyan elektrolitten akım geçirilerek CdTe yarı-iletkeninin katotta büyümesi sağlanır. Çok ucuz olan bu yöntemde büyüyen malzemenin denetimi CSS yönteminde olduğu kadar kolay değildir.

Bakır İndiyum Diselenid İnce Film Güneş Pilleri
Periyodik tablonun birinci, üçüncü ve altıncı guruptan elementlerin üçüncünün ya da daha fazlasının bir araya gelemsi ile oluşan bu bileşik yarı-iletkenlerin soğurma katsayıları oldukça yüksek olup, yasak enerji aralıkları güneşin spektrumu ile ideal bir şekilde uyuşacak biçimde ayarlanabilir. Bakır indiyum ve selenyum dan yapılan üçlü bileşik yarı-iletkenle başlayan bu grup (CIS) güneş pilleri olarak anılır. CdTe güneş pillerine en yakın rakip olarak gözükmektedir. Bu gün CIS ince film güneş pillerinin çoğunluğu içerisinde ga elementinin katılması ile daha yüksek verimlilikler elde edilir. Ancak yarı-iletkeni oluşturan element sayısı artıkça gereken teknoloji ve malzemenin özelliklerinin denetimi de bir o kadar karmaşık duruma gelmektedir. CIS pillerde uygulanan teknolojilerden iki tanesi öne çıkmıştır. Bunlardan birincisi, elementlerin eş zamanlı olarak vakumda buharlaştırılmasıdır. İkinci yöntem, herhangi bir yöntemle büyütülen bakır-indiyum ince film alaşımının uygun bir ortamda selenyumla tepkimeye sokulmasıdır (Selenizasyon). Her iki durumda da soğurucu olarak kullanılan CIS yarı-iletken, CdS ile bir araya getirilerek hetero-eklem diyot oluşturulur. CdS tabakaların üretilmesinde ortaya çıkan yöntem CdTe tabakalarında olduğu gibi burada da kimyasal banyo yöntemidir.

güneş pili verimleri

Solar panel üretimi – yapımı

güneş pili solar modul katmanları
Cam, eva, göze dizisi, fiber glas (eva), arka örtü (tedlar)

Tam otomatik robotik kontrollü 100MW yıllık üretim kapasiteli solar panel (güneş pili) üretim fabrikası montaj hattı:

güneş pili üretim hattı solar  panel montaj hattı

Yazı hazırlanırken çeşitli güneş pili üretim firmalarının web adreslerinden ve dokumanlarından faydalanılmıştır.

http://www.spirecorp.com

Yazı ilerleyen günlerde üretimde kullanılan ekipmanlar ve özellikleri ile devam edecektir.

Konu ile ilgili diğer makaleler:

Güneş Pili Nasıl Yapılır? 1.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 2.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 3.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 4.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 5.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 6.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 7.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 8.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 9.bölüm
Güneş Pili Nasıl Yapılır? 10.bölüm

Etiketler:, , , ,

Yorumlar

4 yorum
  1. Ocak 12, 2010

    bu konuyu daha geniş olarak yayalım ve de petrol lobilerinin yenilenebilir enerji kanunu üzerindeki ipoteğini kıralım

    Cevap ver
  2. Şubat 8, 2010

    GÜZEL BİR SİTE ÇOK BEĞENDİM =)=)

    Cevap ver
  3. Mart 19, 2012

    her şey bu kadar açıkken bu ülkede ekonomik gücü olanlar neden bu işe el atmazlarki geleceğin en büyük enerci kaynağıdır pazarıdır imkanlar verilse bizim mühendislerimiz bilim adamlarımızda gelişmesine katkısı olur ama nerde

    Cevap ver
  4. Aralık 12, 2012

    geri dönüşüm süreleri tarifeler üzerinden 6-10 yıl arası teşvik ve finansman olarak daha fazla desteklenirse türkiyede tutacaktır yatırımcılar geri dönüş sürelerini uzun bulmaktadırlar.yaklaşık bu işle 2 yıldır ilgileniyorum ama daha ülkemizde tam olarak bilinmemektedir.inşallah kısa sürede yaygınlaşır.

    Cevap ver

Yorum yap

Sitemizdeki yazı, resim ve haberlerin her hakkı saklıdır. İzinsiz, kaynak gösterilmeden kullanılamaz. All Rights Reserved TM. Unienerji Copyright ©2007.