সৌর সিলিকন প্রক্রিয়াকরণে ধাতব দূষণের সীমাবদ্ধতা
নাইট্রিক অ্যাসিড (HNO₃) এবং হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড (HF) মিশ্রণ ব্যবহার করে সৌর-গ্রেডের সিলিকন এচিং করাতের ক্ষতি দূর করে এবং আলোক ফাঁদের জন্য ওয়েফার পৃষ্ঠকে টেক্সচারাইজ করে। ধাতু দূষণ, বিশেষ করে লোহা, এই এচ পদক্ষেপের সময় সংখ্যালঘু বাহকের জীবনকাল এবং সৌর কোষের কার্যকারিতা হ্রাস করে। কার্বন-ভরা পিএফএ হিটার উন্নত যান্ত্রিক শক্তি এবং তাপ পরিবাহিতা অফার করে কিন্তু কার্বন ফিলার কণা থেকে আক্রমনাত্মক অ্যাসিড মিশ্রণে আয়রন বের করতে পারে। 12টি সৌর কোষ উত্পাদন লাইন থেকে পরিমাণগত বিশ্লেষণ দেখায় যে 0.15 ug/cm²·দিনের উপরে লোহা নিষ্কাশনের হার কোষের কার্যক্ষমতা 0.4% থেকে 0.7% কমিয়ে দেয়, যেখানে 0.05 ug/cm²·দিনের নিচে হার অপূর্ণ PFA এর তুলনায় পরিমাপযোগ্য দক্ষতার প্রভাব দেখায় না।
কার্বন থেকে আয়রন নিষ্কাশন প্রক্রিয়া{0}}ভরা PFA
কার্বন-ভরা PFA যৌগগুলিতে কার্বন কালো বা গ্রাফাইট কণার ওজন 10% থেকে 25% থাকে যাতে তাপ পরিবাহিতা এবং ক্রীপ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। বাণিজ্যিক কার্বন ফিলারে কার্বন ব্ল্যাক তৈরিতে ব্যবহৃত অনুঘটক অবশিষ্টাংশ থেকে উদ্ভূত ট্রেস আয়রন থাকে (সাধারণত ফিলারের মধ্যে 50 থেকে 500 পিপিএম আয়রন)। ঘনীভূত HNO₃/HF মিশ্রণে, অক্সিডাইজিং অ্যাসিড কার্বন পৃষ্ঠকে আক্রমণ করে, লোহার আয়নকে এচ্যান্টে ছেড়ে দেয়। 70% HNO₃/5% HF এ 25 ডিগ্রীতে SEMI F57 পদ্ধতিতে নিষ্কাশন পরীক্ষা দেখায় যে ফিলারে 300 পিপিএম আয়রন সহ কার্বন{12}}ভর্তি পিএফএ ফিলার ম্যাট্রিক্স লোডিং এবং গুণমানের উপর নির্ভর করে 0.12 থেকে 0.28 ug/cm · দিনে লোহা নির্গত করে। অপূর্ণ পিএফএ অবশিষ্ট পলিমারাইজেশন অনুঘটক থেকে 0.01 থেকে 0.03 ug/cm²·দিনে লোহা নিষ্কাশন করে, একটি ক্রম কম মাত্রার।
ফিলার গুণমান এবং লোহা রিলিজ পরিবর্তনশীলতা
কার্বন ভরা PFA থেকে লোহা নিষ্কাশনের হার ফিলার উত্সগুলির মধ্যে 10 এর বেশি ফ্যাক্টর দ্বারা পরিবর্তিত হয়। ফার্নেস প্রক্রিয়ায় তৈরি কার্বন ব্ল্যাকে ভারী জ্বালানি তেলের ফিডস্টক থেকে 200 থেকে 500 পিপিএম আয়রন থাকে। প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে উত্পাদিত তাপীয় কালোতে মাত্র 20 থেকে 50 পিপিএম আয়রন থাকে। থার্মাল ব্ল্যাক ব্যবহারকারী সরবরাহকারীরা 0.03 থেকে 0.06 ug/cm²·দিনের নিষ্কাশন হার অর্জন করে, অপূর্ণ PFA কর্মক্ষমতার কাছে পৌঁছে। অ্যাসিড-ওয়াশড কার্বন ব্ল্যাক, যেখানে ফিলারকে কম্পাউন্ড করার আগে HCl দিয়ে চিকিত্সা করা হয়, লোহার উপাদান 30 পিপিএমের নিচে এবং নিষ্কাশনের হার 0.04 ug/cm²·দিনের নিচে কমিয়ে দেয়। সৌর কোষ প্রস্তুতকারকদের কার্বন ফিলার আয়রন সামগ্রী এবং ধোয়ার ইতিহাসের ডকুমেন্টেশন প্রয়োজন, ফিলারে সর্বাধিক 50 পিপিএম আয়রন এবং ASTM C871 দ্বারা 25 ডিগ্রিতে 10% HF/70% HNO₃ এ সর্বোচ্চ 0.06 ug/cm²·দিন নিষ্কাশন হার উল্লেখ করা উচিত।
প্রাচীর বেধ এবং পৃষ্ঠ এলাকা প্রভাব
একটি পিএফএ হিটার থেকে প্রাপ্ত মোট লোহা ভেজা পৃষ্ঠের অংশের সাথে স্কেল করে, সরাসরি প্রাচীরের পুরুত্বের সাথে নয়। একই কার্বন ভরা উপাদানের একটি মোটা পিএফএ প্রাচীর-পলিমার ম্যাট্রিক্সের মধ্যে আরও বেশি লোহা থাকে, কিন্তু শুধুমাত্র 50 মাইক্রন পৃষ্ঠের মধ্যে লোহাই সাধারণ এচ বাথের জীবনকাল ধরে অ্যাসিড নিষ্কাশনের জন্য অ্যাক্সেসযোগ্য। ক্রমাগত পৃষ্ঠ স্তর অপসারণের মাধ্যমে নিষ্কাশন গভীরতার প্রোফাইলিং দেখায় যে 30 দিন পর HNO₃/HF, নিষ্কাশন PFA পৃষ্ঠে 35 থেকে 45 মাইক্রন প্রবেশ করে। 1.0 মিমি-এর বেশি প্রাচীরের বেধের জন্য, প্রতি ইউনিট এলাকায় নিষ্কাশনের হার মোট প্রাচীর বেধ থেকে স্বাধীন। একটি 2.5 মিমি কার্বন-ভর্তি হিটার প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে একই হারে 1.5 মিমি হিটারের মতো একই হারে লোহা বের করে। লোহা দূষণের সাথে সংশ্লিষ্ট প্রকৌশলীরা প্রাচীরের বেধ বাড়িয়ে নিষ্কাশন কমাতে পারে না; শুধুমাত্র ফিলার গ্রেড এবং পৃষ্ঠ চিকিত্সা ব্যাপার.
কোষের ধরন অনুসারে পরিমাণগত আয়রন নিষ্কাশন সীমা
| সৌর কোষ প্রযুক্তি এবং দক্ষতা লক্ষ্য | সর্বাধিক অনুমোদিত আয়রন নিষ্কাশন হার (ug/cm²·day) | গ্রহণযোগ্য পিএফএ হিটার সামগ্রী | পরীক্ষা পদ্ধতি প্রয়োজন |
|---|---|---|---|
| মনোক্রিস্টালাইন PERC, > 22% দক্ষতা | < 0.04 | অপূর্ণ পিএফএ, তাপীয় কালো-ভরা (< 30 ppm Fe) | 14 দিনের নিমজ্জনের পরে ICP-MS৷ |
| মনোক্রিস্টালাইন স্ট্যান্ডার্ড, 20-22% দক্ষতা | < 0.07 | অ্যাসিড-ধোয়া কার্বন কালো (< 50 ppm Fe) | 14 দিনের নিমজ্জনের পরে ICP-MS৷ |
| মাল্টিক্রিস্টালাইন, <20% দক্ষতা | < 0.15 | স্ট্যান্ডার্ড কার্বন কালো (< 200 ppm Fe with surface seal) | ICP-OES 7 দিনের নিমজ্জনের পরে |
| গবেষণা/উচ্চ শিক্ষা, দক্ষতার গ্যারান্টি নেই | < 0.30 | বাণিজ্যিক কার্বন-ভরা PFA, যেকোনো গ্রেড | উল্লেখ করা হয়নি |
আয়রন নিষ্কাশন কমাতে সারফেস প্যাসিভেশন
কার্বন-ভরা পিএফএ যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের প্রয়োজন কিন্তু কম লোহা নিষ্কাশনের জন্য, পৃষ্ঠের প্যাসিভেশন ট্রিটমেন্ট একটি বাধা স্তর তৈরি করে লোহার নিঃসরণ কমায়। 200 ডিগ্রিতে ফ্লোরিন গ্যাসে PFA পৃষ্ঠের ফ্লোরিনেশন 2 থেকে 5 মাইক্রন পুরু একটি ঘন ফ্লুরোকার্বন স্তর তৈরি করে যা তাপ পরিবাহিতাকে প্রভাবিত না করেই অ্যাসিডের অনুপ্রবেশকে বাধা দেয়। ফ্লোরিনেটেড কার্বন-ভরা পিএফএ লোহা নিষ্কাশনের হার 0.02 থেকে 0.04 ug/cm²·দিন দেখায়, যা অপূর্ণ উপাদানের সমতুল্য। টেট্রাফ্লুরোমিথেন দিয়ে প্লাজমা চিকিত্সা অনুরূপ নিষ্ক্রিয়তা অর্জন করে তবে যান্ত্রিকভাবে ক্ষয় করা হলে তা হ্রাস পেতে পারে। প্যাসিভেটেড পৃষ্ঠগুলিতে স্ক্র্যাচিং প্রতিরোধ করার জন্য ইনস্টলেশনের সময় সাবধানে হ্যান্ডলিং প্রয়োজন। প্যাসিভেটেড হিটারগুলি নির্দিষ্ট করার সময়, নিশ্চিত করুন যে প্যাসিভেশন স্তরটি কাটা প্রান্ত এবং ফ্ল্যাঞ্জ ট্রানজিশন সহ সমস্ত ভেজা পৃষ্ঠগুলিকে ঢেকে দেয়, কারণ অপরিশোধিত প্রান্তগুলি লোহা নিষ্কাশনের হটস্পট হয়ে যায় যা পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের মাত্র 5% প্রতিনিধিত্ব করা সত্ত্বেও মোট লোহার মুক্তির 30% থেকে 50% হয়৷
সরবরাহকারী যাচাইকরণের জন্য টেস্টিং প্রোটোকল
সৌর কোষ প্রস্তুতকারকদের সরবরাহকারীকে নির্দিষ্ট প্রক্রিয়ার প্রকৃত অ্যাসিড মিশ্রণ এবং তাপমাত্রা ব্যবহার করে উৎপাদন-প্রতিনিধিত্বমূলক নমুনাগুলিতে লোহা নিষ্কাশন পরীক্ষা করতে হবে৷ প্রতি SEMI F57 পরীক্ষার পদ্ধতিতে 100 cm² হিটার উপাদানের 500 mL 70% HNO₃/5% HF 25 ডিগ্রীতে 168 ঘন্টার জন্য নিমজ্জিত করা হয়, স্যাচুরেশন রোধ করতে প্রতি 24 ঘন্টায় সমাধান পরিবর্তন করা হয়। পুল করা দ্রবণের জন্য ইন্ডাকটিভভাবে মিলিত প্লাজমা ভর স্পেকট্রোমেট্রি দ্বারা বিশ্লেষণ গড় নিষ্কাশন হার প্রদান করে। উচ্চ-দক্ষতা মনোক্রিস্টালাইন লাইনের জন্য গ্রহণযোগ্য হার 0.05 ug/cm²·দিনের নিচে। সরবরাহকারীরা কার্বন ভরা PFA দিয়ে এটি অর্জন করতে অক্ষম{15}}অফিলড পিএফএ অফার করতে হবে অথবা যান্ত্রিক সম্পত্তি বর্ধিতকরণ এবং দূষণ ঝুঁকির মধ্যে ট্রেড বন্ধ{16}}নথিভুক্ত করতে হবে।
সোলার ইচ বাথ হিটারের জন্য স্পেসিফিকেশন গাইডেন্স
সৌর-গ্রেডের সিলিকন এচিং-এর জন্য 21%-এর উপরে কোষের দক্ষতা প্রয়োজন, সামান্য কম তাপ পরিবাহিতা সত্ত্বেও লোহা নিষ্কাশনের ঝুঁকি সম্পূর্ণরূপে দূর করতে অপূর্ণ PFA হিটারগুলি নির্দিষ্ট করুন৷ উচ্চ-চাপ বা থার্মাল সাইক্লিং অবস্থায় ক্রীপ রেজিস্ট্যান্সের জন্য কার্বন-ভরা পিএফএ প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, 50 পিপিএমের নিচে নথিভুক্ত লোহার সামগ্রী এবং পৃষ্ঠের ফ্লুরিনেশন প্যাসিভেশন সহ থার্মাল ব্ল্যাক ফিলার প্রয়োজন। কম-আয়রন ফিলার এবং সারফেস ট্রিটমেন্টের সংমিশ্রণ 0.04 ug/cm²·দিনের কম আয়রন নিষ্কাশন অর্জন করে, সর্বোচ্চ দক্ষতা কোষের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। উদ্ধৃতি অনুরোধ করার সময়, নির্দিষ্ট অ্যাসিড রচনা, স্নানের তাপমাত্রা এবং প্রতি ওয়েফার লটে সর্বাধিক অনুমোদিত আয়রন যোগ করুন। সৌর শিল্পের প্রয়োজনীয়তার সাথে পরিচিত সরবরাহকারীরা জেনেরিক ফিলার স্পেসিফিকেশনের পরিবর্তে তাদের নির্দিষ্ট যৌগের নিষ্কাশন পরীক্ষার ডেটা সরবরাহ করতে পারে। নতুন প্রোডাকশন লাইনের জন্য, 500-ঘন্টার যোগ্যতা বিবেচনা করুন প্রকৃত এচ বাথের কুপন নমুনা সহ, সাপ্তাহিক ব্যবধানে লোহা জমা হওয়া পরিমাপ করে নিশ্চিত করুন যে স্থির-স্থিতি নিষ্কাশন প্রয়োজনীয় থ্রেশহোল্ডের নীচে রয়ে গেছে।
