Polikristályos szilícium napelemek jelenleg a legszélesebb körben használt fotovoltaikus technológia. Maganyaga polikristályos szilícium, és a polikristályos szilícium gyártási folyamata fontos láncszem a teljes akkumulátorgyártási láncban. Az alábbiakban részletesen bemutatjuk a polikristályos szilícium tömbök gyártási folyamatát, beleértve az olyan kulcsfontosságú lépéseket, mint a nyersanyag kiválasztása, olvasztás, hűtés és kristályképzés.
1. Nyersanyagok kiválasztása
A polikristályos szilícium tömbök gyártásának első lépése a nagy tisztaságú szilícium nyersanyagok kiválasztása. Általában az ipari szilíciumot (Si) megtisztítják a szennyeződések eltávolítása érdekében, hogy elérjék a 99,9999%-os (hat kilences) tisztaságot. Az ilyen nagy tisztaság eléréséhez általában fejlett tisztítási technológiákra van szükség, mint például a kémiai gőzleválasztásra (CVD). A nagy tisztaságú szilícium nyersanyagok kiválasztása az alapja a későbbi polikristályos szilícium cellák teljesítményének biztosításának, mivel a szennyeződések befolyásolják a cella fotoelektromos átalakítási hatékonyságát és élettartamát.
2. Olvadási folyamat
A nagy tisztaságú szilícium nyersanyagok megszerzése után a következő lépés az olvasztás. Az olvasztást általában magas hőmérsékletű kemencében végzik, amelynek hőmérséklete legfeljebb 1400 °C. Ez a folyamat nagy energiafogyasztást igényel, ezért kulcsfontosságú a hatékony elektromos kemence kiválasztása. Az olvasztási folyamat során a szilícium kristályszerkezete megtörik, és folyékony szilíciummá válik. Az olvasztási folyamatnak egyenletes hőmérsékletet kell biztosítania a buborékok vagy egyéb hibák elkerülése érdekében.
3. Hűtés és megszilárdulás
Az olvadt folyékony szilíciumot fokozatosan le kell hűteni, hogy polikristályos szilíciummá tudjon átkristályosodni. A hűtés sebessége és hőmérséklete kritikus fontosságú, mert befolyásolják a végső szilíciumöntvény kristályszerkezetét és minőségét. A hűtési folyamat során a folyékony szilícium elkezd megszilárdulni, és egy előzetes polikristályos szilícium tömböt képez. Ezt a szakaszt általában speciális hűtőberendezésben hajtják végre az egyenletes hűtés biztosítása érdekében.
4. Kristályképződés
A hűtési folyamat során a szilícium atomok átrendeződnek, és egyetlen kristályszerkezet helyett több kristályt képeznek. A polikristályos szilícium bugák képződési folyamata magában foglalja a kristályok oltását és növekedését. A hűtési folyamat során először kisméretű kristályrészecskék képződnek egyes területeken, és ezek a részecskék a hőmérséklet csökkenésével tovább nőnek, végül egy teljes polikristályos szilícium tömböt alkotva. Az ésszerű hűtési sebesség és idő optimalizálhatja a kristályok méretét és eloszlását, ezáltal javítva a polikristályos szilícium teljesítményét.
5. Szilícium bugák vágása és feldolgozása
Miután a polikristályos szilícium tuskó szobahőmérsékletre lehűlt, vékony szeletekre kell vágni, hogy napelemek gyártásához használhassák. Ez az eljárás általában nagy pontosságú huzalvágó gépet használ annak biztosítására, hogy a vágott szilícium lapka vastagsága 180-200 mikron között legyen. A vágási folyamat során gondos kezelésre van szükség az anyagpazarlás és a lap sérülésének elkerülése érdekében.
6. Minőségellenőrzés
A szilícium bugák gyártási folyamatában a minőség-ellenőrzés kulcsfontosságú. Minden egyes gyártási kapcsolatot szigorúan tesztelnek annak biztosítása érdekében, hogy a szilícium bugák tisztasága, kristályszerkezete és fizikai tulajdonságai megfeleljenek a szabványoknak. Általában spektrális elemzést, mikroszkópos megfigyelést és egyéb módszereket alkalmaznak a szilíciumöntvény átfogó ellenőrzésére, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az jó teljesítményt tud mutatni a későbbi akkumulátorgyártás során.
