Solarne ćelije od polikristalnog silicija su trenutno najraširenija vrsta fotonaponske tehnologije. Njegov osnovni materijal je polikristalni silicij, a proces proizvodnje polikristalnog silicija važna je karika u cijelom lancu proizvodnje baterija. Sljedeće će detaljno predstaviti proces proizvodnje ingota polikristalnog silicija, uključujući ključne korake kao što su odabir sirovina, taljenje, hlađenje i stvaranje kristala.
1. Odabir sirovina
Prvi korak u proizvodnji ingota polikristalnog silicija je odabir sirovina silicija visoke čistoće. Obično se industrijski silicij (Si) pročišćava kako bi se uklonile nečistoće kako bi se postigla čistoća od 99,9999% (šest devetki). Kako bi se postigla takva visoka čistoća, obično su potrebne napredne tehnologije pročišćavanja kao što je kemijsko taloženje iz pare (CVD). Odabir silicijskih sirovina visoke čistoće osnova je za osiguravanje performansi sljedećih ćelija od polikristalnog silicija, jer će nečistoće utjecati na učinkovitost fotoelektrične pretvorbe i životni vijek ćelije.
2. Proces taljenja
Nakon dobivanja silicijskih sirovina visoke čistoće, sljedeći korak je taljenje. Taljenje se obično provodi u visokotemperaturnoj peći s temperaturom do 1400°C. Ovaj proces zahtijeva visoku potrošnju energije, stoga je odabir učinkovite električne peći ključan. Tijekom procesa taljenja kristalna struktura silicija se razbija i on postaje tekući silicij. Proces taljenja mora osigurati jednoliku temperaturu kako bi se spriječili mjehurići ili drugi nedostaci.
3. Hlađenje i skrućivanje
Otopljeni tekući silicij potrebno je postupno hladiti kako bi mogao rekristalizirati i oblikovati polikristalni silicij. Brzina i temperatura hlađenja su kritični jer utječu na kristalnu strukturu i kvalitetu konačnog ingota silicija. Tijekom procesa hlađenja, tekući silicij će se početi skrućivati i formirati preliminarni polikristalni silicijski ingot. Ova faza se obično provodi u posebnom rashladnom uređaju kako bi se osiguralo ravnomjerno hlađenje.
4. Stvaranje kristala
Tijekom procesa hlađenja, atomi silicija će se preurediti u višestruke kristale umjesto jedne kristalne strukture. Proces formiranja ingota polikristalnog silicija uključuje klijanje i rast kristala. Tijekom procesa hlađenja, male kristalne čestice će se najprije formirati u nekim područjima, a te će čestice nastaviti rasti kako se temperatura smanjuje, na kraju formirajući kompletan polikristalni silicijski ingot. Razumna brzina i vrijeme hlađenja mogu optimizirati veličinu i raspodjelu kristala, čime se poboljšavaju performanse polikristalnog silicija.
5. Rezanje i obrada ingota silicija
Nakon što se ingot polikristalnog silicija ohladi na sobnu temperaturu, potrebno ga je izrezati na tanke kriške za upotrebu u proizvodnji solarnih ćelija. Ovaj proces obično koristi visoko precizni stroj za rezanje žice kako bi se osiguralo da je debljina izrezane silikonske pločice između 180-200 mikrona. Potreban je pažljiv rad tijekom procesa rezanja kako bi se izbjeglo rasipanje materijala i oštećenje lima.
6. Inspekcija kvalitete
U procesu proizvodnje silicijskih ingota kontrola kvalitete je ključna. Svaka proizvodna karika bit će strogo ispitana kako bi se osiguralo da čistoća, kristalna struktura i fizička svojstva silicijskih ingota zadovoljavaju standarde. Obično se spektralna analiza, mikroskopsko promatranje i druge metode koriste za provođenje sveobuhvatne inspekcije silikonskog ingota kako bi se osiguralo da može pokazati dobre performanse u kasnijoj proizvodnji baterija.
