Células solares de silício policristalino são o tipo de tecnologia fotovoltaica mais amplamente utilizado atualmente. Seu material central é o silício policristalino, e o processo de produção do silício policristalino é um elo importante em toda a cadeia de fabricação de baterias. A seguir, será apresentado em detalhes o processo de produção de lingotes de silício policristalino, incluindo etapas importantes, como seleção de matéria-prima, fusão, resfriamento e formação de cristais.
1. Seleção de matérias-primas
O primeiro passo na produção de lingotes de silício policristalino é selecionar matérias-primas de silício de alta pureza. Normalmente, o silício industrial (Si) é purificado para remover impurezas e atingir uma pureza de 99,9999% (seis noves). Para obter uma pureza tão elevada, geralmente são necessárias tecnologias avançadas de purificação, como a deposição química de vapor (CVD). A seleção de matérias-primas de silício de alta pureza é a base para garantir o desempenho das células de silício policristalino subsequentes, pois as impurezas afetarão a eficiência de conversão fotoelétrica e a vida útil da célula.
2. Processo de fusão
Depois de obter matérias-primas de silício de alta pureza, a próxima etapa é a fusão. A fusão geralmente é realizada em um forno de alta temperatura com temperatura de até 1400°C. Este processo requer alto consumo de energia, por isso a escolha de um forno elétrico eficiente é fundamental. Durante o processo de fusão, a estrutura cristalina do silício é quebrada e ele se torna silício líquido. O processo de fusão deve garantir temperatura uniforme para evitar bolhas ou outros defeitos.
3. Resfriamento e solidificação
O silício líquido derretido precisa ser resfriado gradualmente para que possa recristalizar para formar silício policristalino. A velocidade e a temperatura de resfriamento são críticas porque afetam a estrutura cristalina e a qualidade do lingote de silício final. Durante o processo de resfriamento, o silício líquido começará a solidificar para formar um lingote preliminar de silício policristalino. Esta etapa geralmente é realizada em um dispositivo de resfriamento especial para garantir um resfriamento uniforme.
4. Formação de cristais
Durante o processo de resfriamento, os átomos de silício serão reorganizados para formar múltiplos cristais em vez de uma única estrutura cristalina. O processo de formação de lingotes de silício policristalino envolve a semeadura e o crescimento de cristais. Durante o processo de resfriamento, pequenas partículas de cristal se formarão primeiro em algumas áreas, e essas partículas continuarão a crescer à medida que a temperatura diminui, formando eventualmente um lingote completo de silício policristalino. A taxa e o tempo de resfriamento razoáveis podem otimizar o tamanho e a distribuição dos cristais, melhorando assim o desempenho do silício policristalino.
5. Corte e processamento de lingotes de silício
Depois que o lingote de silício policristalino esfria até a temperatura ambiente, ele precisa ser cortado em fatias finas para uso na fabricação de células solares. Este processo geralmente usa uma máquina de corte de fio de alta precisão para garantir que a espessura do wafer de silício cortado esteja entre 180-200 mícrons. É necessária uma operação cuidadosa durante o processo de corte para evitar desperdício de material e danos à chapa.
6. Inspeção de qualidade
No processo de produção de lingotes de silício, o controle de qualidade é crucial. Cada link de produção será rigorosamente testado para garantir que a pureza, a estrutura cristalina e as propriedades físicas dos lingotes de silício atendam aos padrões. Normalmente, análise espectral, observação microscópica e outros métodos são usados para realizar uma inspeção abrangente do lingote de silício para garantir que ele possa mostrar um bom desempenho na fabricação subsequente da bateria.
