Celule solare din siliciu policristalin sunt cel mai utilizat tip de tehnologie fotovoltaică în prezent. Materialul său de bază este siliciul policristalin, iar procesul de producție al siliciului policristalin este o verigă importantă în întregul lanț de producție a bateriilor. Următoarele vor introduce în detaliu procesul de producție a lingourilor de siliciu policristalin, inclusiv pași cheie, cum ar fi selecția materiilor prime, topirea, răcirea și formarea cristalelor.
1. Selectarea materiilor prime
Primul pas în producerea lingourilor de siliciu policristalin este selectarea materiilor prime de siliciu de înaltă puritate. De obicei, siliciul industrial (Si) este purificat pentru a elimina impuritățile pentru a obține o puritate de 99,9999% (șase nouă). Pentru a obține o puritate atât de ridicată, sunt de obicei necesare tehnologii avansate de purificare, cum ar fi depunerea chimică în vapori (CVD). Selectarea materiilor prime de siliciu de înaltă puritate este baza pentru asigurarea performanței celulelor de siliciu policristalin ulterioare, deoarece impuritățile vor afecta eficiența conversiei fotoelectrice și durata de viață a celulei.
2. Procesul de topire
După obținerea materiilor prime de siliciu de înaltă puritate, următorul pas este topirea. Topirea se realizează de obicei într-un cuptor cu temperatură înaltă, cu o temperatură de până la 1400°C. Acest proces necesită un consum mare de energie, așa că alegerea unui cuptor electric eficient este esențială. În timpul procesului de topire, structura cristalină a siliciului este ruptă și devine siliciu lichid. Procesul de topire trebuie să asigure o temperatură uniformă pentru a preveni formarea de bule sau alte defecte.
3. Răcire și solidificare
Siliciul lichid topit trebuie răcit treptat, astfel încât să se poată recristaliza pentru a forma siliciu policristalin. Viteza și temperatura de răcire sunt critice deoarece afectează structura cristalină și calitatea lingoului final de siliciu. În timpul procesului de răcire, siliciul lichid va începe să se solidifice pentru a forma un lingou preliminar de siliciu policristalin. Această etapă se desfășoară de obicei într-un dispozitiv special de răcire pentru a asigura o răcire uniformă.
4. Formarea cristalelor
În timpul procesului de răcire, atomii de siliciu se vor rearanja pentru a forma mai multe cristale în loc de o singură structură cristalină. Procesul de formare a lingourilor de siliciu policristalin implică însămânțarea și creșterea cristalelor. În timpul procesului de răcire, particulele mici de cristal se vor forma mai întâi în unele zone, iar aceste particule vor continua să crească pe măsură ce temperatura scade, formând în cele din urmă un lingou complet de siliciu policristalin. Rata și timpul de răcire rezonabil pot optimiza dimensiunea și distribuția cristalelor, îmbunătățind astfel performanța siliciului policristalin.
5. Tăierea și prelucrarea lingourilor de siliciu
După ce lingoul de siliciu policristalin se răcește la temperatura camerei, acesta trebuie tăiat în felii subțiri pentru a fi utilizat la fabricarea celulelor solare. Acest proces folosește de obicei o mașină de tăiat sârmă de înaltă precizie pentru a se asigura că grosimea plachetei de siliciu tăiată este între 180-200 de microni. Este necesară o operare atentă în timpul procesului de tăiere pentru a evita risipa de material și deteriorarea foii.
6. Inspecția calității
În procesul de producție a lingourilor de siliciu, controlul calității este crucial. Fiecare legătură de producție va fi strict testată pentru a se asigura că puritatea, structura cristalină și proprietățile fizice ale lingourilor de siliciu îndeplinesc standardele. De obicei, analiza spectrală, observația microscopică și alte metode sunt utilizate pentru a efectua o inspecție completă a lingoului de siliciu pentru a se asigura că poate prezenta performanțe bune la fabricarea ulterioară a bateriei.
