Como fornecedor dedicado de células solares de silício tipo N, estou entusiasmado em compartilhar insights sobre o processo de fabricação desses notáveis dispositivos de conversão de energia. As células solares de silício tipo N ganharam força significativa no mercado de energia solar devido à sua alta eficiência, excelente desempenho e estabilidade a longo prazo. Neste blog, orientarei você no processo passo a passo de fabricação de células solares de silício tipo N.
1. Crescimento do Lingote de Silício
A jornada de uma célula solar de silício tipo N começa com o crescimento de um lingote de silício. Normalmente usamos o método Czochralski (Cz) ou o método Float - Zone (FZ). O método Cz é mais comum para produção em grande escala. Neste método, um pequeno cristal semente é mergulhado em um cadinho cheio de silício fundido, que foi dopado com fósforo para criar um semicondutor do tipo N. À medida que o cristal da semente é lentamente retirado do silício fundido enquanto gira, o silício solidifica ao redor da semente, formando um grande lingote cilíndrico.
O método FZ, por outro lado, é usado para silício de alta pureza. Uma barra de silício policristalino passa por uma bobina de aquecimento de alta frequência, criando uma zona fundida. À medida que a haste se move através da bobina, o silício fundido solidifica em uma estrutura de cristal único. Este método resulta em silício com níveis de impurezas extremamente baixos, o que é benéfico para o desempenho das células solares de silício tipo N.
2. Corte de wafer
Depois que o lingote de silício cresce, ele é cortado em finas bolachas. Usamos uma serra de arame com fio muito fino, geralmente feito de aço revestido de diamante. O fio se move em alta velocidade e corta o lingote, produzindo wafers que normalmente têm cerca de 180 a 200 micrômetros de espessura. Durante o processo de fatiamento, um refrigerante é usado para reduzir o calor e evitar danos aos wafers.
Após o fatiamento, os wafers passam por um processo de limpeza para remover quaisquer detritos ou contaminantes do processo de corte. Isto é crucial porque mesmo pequenas impurezas podem afetar as propriedades elétricas da célula solar.
3. Texturização de superfície
O próximo passo é a texturização da superfície. Texturizar a superfície do wafer de silício ajuda a reduzir o reflexo e aumentar a absorção de luz. Utilizamos um processo de ataque químico, geralmente com solução de hidróxido de potássio (KOH) e álcool isopropílico. Isso grava a superfície do wafer, criando uma estrutura semelhante a uma pirâmide.
A superfície texturizada dispersa a luz que entra, aumentando o comprimento do caminho da luz dentro do wafer. Como resultado, mais fótons são absorvidos pelo silício, o que por sua vez aumenta o número de pares elétron-buraco gerados e, em última análise, melhora a eficiência da célula solar.
4. Dopagem e Formação de Junções
Nas células solares de silício tipo N, o material base já é o silício tipo N. No entanto, precisamos criar uma camada do tipo P na superfície para formar uma junção P - N. Isso é feito por meio de um processo chamado difusão. Usamos uma fonte de boro, como o tribrometo de boro (BBr₃), e aquecemos os wafers em um forno. Os átomos de boro se difundem na superfície do silício tipo N, criando uma fina camada tipo P.
A junção P - N é o coração da célula solar. Quando a luz solar atinge a célula solar, os fótons são absorvidos, criando pares elétron-buraco. A junção P - N separa esses pares, com elétrons fluindo para a região do tipo N e buracos fluindo para a região do tipo P. Isso cria uma corrente elétrica.
5. Deposição de revestimento anti-reflexo
Para reduzir ainda mais o reflexo e melhorar a absorção de luz, depositamos um revestimento antirreflexo (AR) na superfície da célula solar. Geralmente usamos materiais como nitreto de silício (Si₃N₄) ou dióxido de titânio (TiO₂). Esses materiais têm um índice de refração entre o do ar e o do silício, o que ajuda a igualar as propriedades ópticas e a reduzir a quantidade de luz refletida na superfície.
Usamos um processo chamado deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD) para depositar o revestimento AR. No PECVD, uma mistura gasosa contendo os materiais precursores é introduzida em uma câmara. É criado um plasma que quebra as moléculas do gás e deposita o revestimento na superfície do wafer.
6. Metalização
A metalização é o processo de adição de contatos metálicos à célula solar. Esses contatos são usados para coletar a corrente gerada e transferi-la para fora da célula. Primeiro imprimimos uma pasta prateada na superfície frontal da célula solar usando uma técnica de serigrafia. A pasta de prata forma um padrão em forma de grade, que permite a passagem da luz enquanto coleta a corrente.
No verso imprimimos uma pasta de alumínio. O alumínio forma um contato ôhmico com o silício e também ajuda a refletir qualquer luz que passe pelo wafer de volta para a célula. Após a impressão, os wafers são queimados em um forno para sinterizar as pastas metálicas e formar boas conexões elétricas.
7. Testes e Controle de Qualidade
Depois de fabricadas, as células solares passam por uma série de testes para garantir sua qualidade e desempenho. Medimos os parâmetros elétricos das células, como tensão de circuito aberto (Voc), corrente de curto - circuito (Isc), potência máxima (Pmax) e fator de preenchimento (FF). Esses parâmetros nos dão uma indicação de quão bem a célula solar está convertendo a luz solar em eletricidade.
Também realizamos inspeções visuais para verificar quaisquer defeitos físicos, como rachaduras ou arranhões. Somente células que atendem aos nossos rígidos padrões de qualidade são selecionadas para processamento ou embalagem posterior.
8. Montagem do Módulo
A etapa final do processo é montar as células solares em módulos. Conectamos várias células solares em série e em paralelo usando fitas de metal. As células são então encapsuladas entre uma folha frontal de vidro e uma folha traseira, geralmente feita de um material polimérico. Isso protege as células de fatores ambientais, como umidade, radiação UV e estresse mecânico.
Também adicionamos uma moldura de alumínio ao redor do módulo para suporte estrutural. Os módulos montados são então testados novamente para garantir que atendam às especificações de desempenho exigidas.
Como fornecedor deCélulas solares de silício tipo N, estamos comprometidos em fornecer produtos de alta qualidade. NossoPainéis solares IBC tipo NeCélula solar monocristalina tipo Nsão projetados para oferecer excelente eficiência e confiabilidade a longo prazo.
Se você estiver interessado em comprar células solares de silício tipo N ou tiver alguma dúvida sobre nossos produtos, encorajamos você a entrar em contato conosco para uma discussão sobre aquisição. Estamos ansiosos para trabalhar com você para atender às suas necessidades de energia solar.
Referências
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, ED (2014). Tabelas de eficiência de células solares (versão 43). Progresso em Energia Fotovoltaica: Pesquisa e Aplicações, 22(1), 1 - 9.
- Sze, SM e Ng, KK (2007). Física dos dispositivos semicondutores. John Wiley e Filhos.
- Luque, A., & Hegedus, S. (Eds.). (2003). Manual de ciência e engenharia fotovoltaica. John Wiley e Filhos.
