Polykrystallinske silisium solceller er den mest brukte typen solcelleteknologi for tiden. Kjernematerialet er polykrystallinsk silisium, og produksjonsprosessen av polykrystallinsk silisium er et viktig ledd i hele batteriproduksjonskjeden. Følgende vil introdusere produksjonsprosessen for polykrystallinske silisiumblokker i detalj, inkludert nøkkeltrinn som valg av råmateriale, smelting, avkjøling og krystalldannelse.
1. Utvalg av råvarer
Det første trinnet i å produsere polykrystallinske silisiumblokker er å velge silisiumråmaterialer med høy renhet. Vanligvis renses industrisilisium (Si) for å fjerne urenheter for å oppnå en renhet på 99,9999 % (seks nire). For å oppnå så høy renhet kreves vanligvis avanserte renseteknologier som kjemisk dampavsetning (CVD). Valget av silisiumråmaterialer med høy renhet er grunnlaget for å sikre ytelsen til påfølgende polykrystallinske silisiumceller, fordi urenheter vil påvirke den fotoelektriske konverteringseffektiviteten og levetiden til cellen.
2. Smelteprosess
Etter å ha oppnådd silisiumråvarer med høy renhet, er neste trinn smelting. Smelting utføres vanligvis i en høytemperaturovn med en temperatur på opptil 1400°C. Denne prosessen krever høyt energiforbruk, så det er nøkkelen å velge en effektiv elektrisk ovn. Under smelteprosessen brytes krystallstrukturen til silisium og det blir flytende silisium. Smelteprosessen må sikre jevn temperatur for å forhindre bobler eller andre defekter.
3. Avkjøling og størkning
Det smeltede flytende silisiumet må gradvis avkjøles slik at det kan omkrystalliseres for å danne polykrystallinsk silisium. Hastigheten og temperaturen på avkjølingen er kritisk fordi de påvirker krystallstrukturen og kvaliteten til den endelige silisiumblokken. Under kjøleprosessen vil det flytende silisiumet begynne å stivne og danne en foreløpig polykrystallinsk silisiumblokk. Dette trinnet utføres vanligvis i en spesiell kjøleanordning for å sikre jevn kjøling.
4. Krystalldannelse
Under kjøleprosessen vil silisiumatomer omorganiseres for å danne flere krystaller i stedet for en enkelt krystallstruktur. Dannelsesprosessen av polykrystallinske silisiumblokker involverer krystallsåing og vekst. Under kjøleprosessen vil det først dannes små krystallpartikler i enkelte områder, og disse partiklene vil fortsette å vokse etter hvert som temperaturen synker, og til slutt danne en komplett polykrystallinsk silisiumblokk. Rimelig kjølehastighet og tid kan optimere størrelsen og fordelingen av krystaller, og dermed forbedre ytelsen til polykrystallinsk silisium.
5. Kutting og bearbeiding av silisiumblokker
Etter at den polykrystallinske silisiumblokken er avkjølt til romtemperatur, må den kuttes i tynne skiver for bruk ved fremstilling av solceller. Denne prosessen bruker vanligvis en trådskjæremaskin med høy presisjon for å sikre at tykkelsen på den kuttede silisiumplaten er mellom 180-200 mikron. Forsiktig drift er nødvendig under skjæreprosessen for å unngå materialavfall og skade på arket.
6. Kvalitetskontroll
I produksjonsprosessen av silisiumblokker er kvalitetskontroll avgjørende. Hvert produksjonsledd vil bli strengt testet for å sikre at renheten, krystallstrukturen og de fysiske egenskapene til silisiumblokkene oppfyller standardene. Vanligvis brukes spektralanalyse, mikroskopisk observasjon og andre metoder for å utføre en omfattende inspeksjon av silisiumblokken for å sikre at den kan vise god ytelse ved påfølgende batteriproduksjon.
