O processo de fabricação de monocristalino painéis solares envolve uma série de tecnologias e controles de processo complexos e sofisticados para garantir que cada painel tenha qualidade consistente e alta eficiência. A seguir está uma resposta detalhada e uma introdução:
Principais tecnologias e controles de processo no processo de fabricação de painéis de silício monocristalino
Preparação de materiais de silício de alta pureza
O primeiro passo na fabricação de painéis solares de silício monocristalino é preparar materiais de silício de alta pureza. A pureza do silício afeta diretamente a eficiência e o desempenho dos painéis. Os materiais de silício são geralmente preparados através do processo de purificação de silício de grau metalúrgico, que inclui:
Método triclorossilano (método Siemens): O triclorossilano (HCl) é gerado pela reação do silício de grau metalúrgico com cloro e, em seguida, destilado e reduzido para finalmente gerar silício policristalino de alta pureza.
Método de fusão por zona: Para melhorar ainda mais a pureza do silício, o método de fusão por zona é usado para derreter parcialmente o lingote de silício em alta temperatura, e as impurezas são gradualmente removidas pelo aquecimento por zona.
Crescimento de lingotes de silício monocristalino
Após a preparação do material de silício de alta pureza, ele precisa ser convertido em lingotes de silício monocristalino. Os principais métodos incluem:
Método Czochralski (CZ): O silício policristalino é colocado em um cadinho de quartzo e aquecido até um estado fundido, e então uma semente de cristal único é imersa no silício fundido e o cristal semente é girado lentamente e puxado para cima para crescer gradualmente um silício cristalino único lingote.
Método de zona flutuante (FZ): O aquecimento por indução eletromagnética é usado para cultivar silício monocristalino sem cadinho. O silício monocristalino de alta pureza é obtido pela fusão e cristalização das hastes de silício policristalino em seções sob a ação de uma bobina de indução de alta frequência.
Corte de lingotes de silício e produção de wafers de silício
Após a conclusão do crescimento do lingote de silício de cristal único, ele precisa ser cortado em fatias finas para fazer células solares. As principais etapas incluem:
Corte de lingotes de silício: Usando a tecnologia de corte com serra de fio diamantado, o lingote de silício de cristal único é cortado em fatias finas. O corte com serra de fio diamantado pode fornecer efeitos de corte de alta precisão e baixa perda.
Polimento e limpeza de wafers de silício: Os wafers de silício cortados precisam ser polidos e limpos para remover as marcas de corte e impurezas da superfície e garantir a suavidade e planicidade da superfície do wafer de silício.
Texturização e dopagem de wafers de silício
A fim de melhorar a eficiência da conversão fotoelétrica, os wafers de silício precisam ser texturizados e dopados:
Texturização: Uma pequena estrutura piramidal é formada na superfície do wafer de silício por ataque químico para aumentar a área de superfície e a eficiência de absorção de luz.
Dopagem: Fósforo (tipo n) ou boro (tipo p) e outros elementos são dopados na pastilha de silício por difusão ou implantação iônica para formar uma junção PN, que é a base para as células solares gerarem eletricidade.
Passivação de superfície e revestimento anti-reflexo
A fim de reduzir a recombinação de portadores fotogerados e melhorar a eficiência da conversão fotoelétrica, a superfície da pastilha de silício precisa ser passivada e um revestimento anti-reflexo precisa ser adicionado:
Passivação de superfície: Uma camada de óxido de silício ou nitreto de silício é depositada na superfície do wafer de silício por deposição química de vapor (CVD) ou deposição de camada atômica (ALD) para reduzir defeitos superficiais e recombinação.
Revestimento antirreflexo: Uma camada de revestimento antirreflexo, como nitreto de silício (SiNx), é depositada na superfície do wafer de silício para reduzir o reflexo da luz e melhorar a eficiência de absorção de luz.
Produção de eletrodos e montagem de células
Para coletar e transmitir a corrente fotogerada, eletrodos precisam ser feitos na superfície das pastilhas de silício:
Eletrodo frontal: A pasta de prata é impressa na frente do wafer de silício por tecnologia de serigrafia, e um bom eletrodo de contato ôhmico é formado pelo processo de sinterização.
Eletrodo traseiro: O eletrodo de alumínio ou eletrodo de prata é feito na parte traseira do wafer de silício por evaporação a vácuo ou serigrafia para garantir a coleta eficaz de corrente.
Teste e classificação de células
As células fabricadas precisam passar por testes e classificação rigorosos para garantir seu desempenho e consistência:
Teste fotoelétrico: Parâmetros de teste como tensão de circuito aberto (Voc), corrente de curto-circuito (Isc), fator de preenchimento (FF) e eficiência de conversão de cada célula.
Classificação: De acordo com os resultados dos testes, as células são divididas em diferentes níveis de eficiência para que possam ser combinadas durante a montagem para melhorar o desempenho geral dos componentes.
Montagem e embalagem de componentes
Após testes e classificação, as células precisam ser montadas em módulos de células solares:
Conexão em série e paralela: As células são conectadas em série e em paralelo de acordo com os requisitos do projeto para formar uma sequência de baterias.
Embalagem: Use filme EVA (etileno-acetato de vinila) para colocar o cordão de células entre o vidro e a folha traseira com alta transmitância de luz e use um laminador para realizar a embalagem por prensagem a quente para formar um conjunto de células à prova d'água e à prova de poeira.
Controle de qualidade e inspeção de fábrica
Finalmente, os módulos de células solares fabricados precisam passar por rigoroso controle de qualidade e inspeção de fábrica:
Teste de resistência mecânica: Teste a resistência ao vento, resistência à pressão e resistência ao impacto do módulo para garantir sua durabilidade sob diversas condições ambientais.
Teste de desempenho elétrico: Teste a potência e a eficiência do módulo simulando a luz solar para garantir que ele atenda às especificações e padrões do projeto.
Em resumo, o processo de fabricação de painéis solares de silício monocristalino envolve uma variedade de tecnologias-chave e controles de processo, desde a preparação de materiais de silício de alta pureza, ao crescimento de lingotes de silício monocristalino, ao corte, texturização e dopagem de pastilhas de silício, até produção de eletrodos, montagem de células e controle de qualidade final. Cada etapa requer controle rigoroso e operação precisa para garantir a alta eficiência e consistência do produto final. Através dessas tecnologias e controles de processo, os painéis solares de silício monocristalino podem permanecer competitivos no mercado e fornecer aos usuários soluções de energia solar eficientes e confiáveis.
