مراحل تولید سلول های خورشیدی از سیلیکون
Production of solar cells from silicon
تولید سلول های خورشیدی از سیلیکون شامل چندین مرحله در آزمایشگاه است. سیلیکون، یک ماده به طور گسترده در دسترس و نسبتا ارزان، متداول ترین ماده نیمه رسانا برای تولید سلول های خورشیدی است. فرآیند ایجاد سلول های خورشیدی از سیلیکون شامل چندین مرحله کلیدی است که هر یک نقش مهمی در کارایی و عملکرد کلی محصول نهایی دارند.
1. تولید شمش سیلیکون:(Silicon Ingot Production)
اولین قدم در تولید سلول های خورشیدی سیلیکونی شامل تولید شمش های سیلیکونی است. این فرآیند با خالصسازی سیلیکون خام، که معمولاً از کوارتز یا ماسه به دست میآید، آغاز میشود. سپس سیلیکون خالص شده تا دمای شدید گرم می شود و با عناصر دیگر ترکیب می شود تا یک مخلوط سیلیکون مذاب ایجاد شود. سپس این مخلوط سرد و جامد می شود تا شمش های استوانه ای بزرگی را تشکیل دهد که به عنوان ماده خام برای مراحل بعدی تولید سلول خورشیدی عمل می کند.
2. تولید ویفر:(Wafer Production)
هنگامی که شمش های سیلیکون تولید شدند، با استفاده از فرآیندی به نام ویفرینگ به ویفرهای نازک بریده می شوند. این شامل بریدن شمش ها به برش هایی است که تنها چند صد میکرومتر ضخامت دارند. سپس ویفرهای بهدستآمده صیقل داده میشوند تا هرگونه عیوب سطحی از بین برود و ضخامت یکنواخت در سراسر آن تضمین شود.
3. غیرفعال سازی سطحی:(Surface Passivation)
پس از تولید ویفرها، آنها تحت یک فرآیند غیرفعال سازی سطحی قرار می گیرند تا نوترکیب سطح را به حداقل برساند و کارایی کلی را بهبود بخشد. این معمولا شامل اعمال یک لایه نازک از مواد غیرفعال، مانند نیترید سیلیکون یا اکسید آلومینیوم، بر روی سطح ویفر است. این لایه غیرفعال برای کاهش نوترکیب سطح و افزایش عملکرد کلی سلول های خورشیدی عمل می کند.
4. انتشار امیتر:(Emitter Diffusion)
پس از غیرفعال شدن سطح، ویفرها تحت فرآیندی به نام انتشار امیتر قرار می گیرند که شامل معرفی اتم های ناخالص برای ایجاد یک لایه امیتر می شود. این به طور معمول از طریق استفاده از یک کوره انتشار با دمای بالا به دست می آید، که امکان کنترل دقیق بر عمق و غلظت اتم های ناخالص در ویفر سیلیکونی را فراهم می کند. لایه ساطع کننده نقش مهمی در جذب و تبدیل نور خورشید به انرژی الکتریکی در سلول خورشیدی ایفا می کند.
5. پوشش ضد انعکاس:( Anti-Reflective Coating)
به منظور به حداکثر رساندن جذب نور و به حداقل رساندن انعکاس، سطح جلوی سلول خورشیدی با یک ماده ضد انعکاس پوشانده شده است. این پوشش برای کاهش انعکاس سطح و افزایش انتقال نور از طریق سلول طراحی شده است و در نتیجه کارایی کلی را افزایش می دهد.
6. متالیزاسیون:(Metallization)
هنگامی که لایهها و پوششهای مختلف اعمال شدند، مرحله بعدی متالیزاسیون است که فرآیند ایجاد تماسهای الکتریکی در سطوح جلویی و پشتی سلول خورشیدی است. این معمولاً شامل رسوب کنتاکت های فلزی، مانند نقره یا آلومینیوم، با استفاده از تکنیک هایی مانند چاپ روی صفحه یا رسوب بخار است.
7. تست و کنترل کیفیت:(Testing and Quality Control)
در طول فرآیند تولید، آزمایش های دقیق و اقدامات کنترل کیفیت برای اطمینان از اینکه هر سلول خورشیدی استانداردهای عملکرد مورد نیاز را برآورده می کند، اجرا می شود. این معمولاً شامل آزمایش عملکرد الکتریکی، دوام و کارایی کلی و همچنین بازرسی بصری برای شناسایی هرگونه نقص یا نقص است.
8. مونتاژ ماژول:(Module Assembly)
هنگامی که سلول های خورشیدی جداگانه تولید و آزمایش شدند، آنها را در ماژول ها یا پانل های بزرگتر برای استفاده در سیستم های انرژی خورشیدی مونتاژ می کنند. این معمولاً شامل اتصال چند سلول خورشیدی به صورت سری یا موازی، محصور کردن آنها در داخل مواد محافظ و ترکیب اجزای اضافی مانند جعبههای اتصال و قابها است.
در نتیجه، تولید سلولهای خورشیدی سیلیکونی شامل یک سری فرآیندهای پیچیده است که برای به حداکثر رساندن کارایی، دوام و عملکرد کلی طراحی شدهاند. از تولید اولیه شمش های سیلیکون تا مونتاژ نهایی ماژول های خورشیدی، هر مرحله نقش مهمی در ایجاد محصولات انرژی خورشیدی با کیفیت بالا ایفا می کند که برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای منابع انرژی تجدید پذیر ضروری هستند.
