Cellules solaires en silicium polycristallin sont actuellement le type de technologie photovoltaïque le plus utilisé. Son matériau de base est le silicium polycristallin, et le processus de production de silicium polycristallin est un maillon important dans toute la chaîne de fabrication des batteries. Ce qui suit présentera en détail le processus de production de lingots de silicium polycristallin, y compris les étapes clés telles que la sélection des matières premières, la fusion, le refroidissement et la formation des cristaux.
1. Sélection des matières premières
La première étape dans la production de lingots de silicium polycristallin consiste à sélectionner des matières premières de silicium de haute pureté. Habituellement, le silicium industriel (Si) est purifié pour éliminer les impuretés afin d'atteindre une pureté de 99,9999 % (six neuf). Afin d’obtenir une pureté aussi élevée, des technologies de purification avancées telles que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sont généralement nécessaires. La sélection de matières premières de silicium de haute pureté est la base pour garantir les performances des cellules de silicium polycristallin ultérieures, car les impuretés affecteront l'efficacité de conversion photoélectrique et la durée de vie de la cellule.
2. Processus de fusion
Après avoir obtenu des matières premières de silicium de haute pureté, l’étape suivante consiste à fondre. La fusion est généralement effectuée dans un four à haute température pouvant atteindre 1 400 °C. Ce processus nécessite une consommation d’énergie élevée, il est donc essentiel de choisir un four électrique efficace. Pendant le processus de fusion, la structure cristalline du silicium est brisée et il devient du silicium liquide. Le processus de fusion doit garantir une température uniforme pour éviter les bulles ou autres défauts.
3. Refroidissement et solidification
Le silicium liquide fondu doit être progressivement refroidi afin qu'il puisse recristalliser pour former du silicium polycristallin. La vitesse et la température de refroidissement sont critiques car elles affectent la structure cristalline et la qualité du lingot de silicium final. Pendant le processus de refroidissement, le silicium liquide commencera à se solidifier pour former un lingot préliminaire de silicium polycristallin. Cette étape est généralement réalisée dans un dispositif de refroidissement spécial pour assurer un refroidissement uniforme.
4. Formation de cristaux
Pendant le processus de refroidissement, les atomes de silicium se réorganiseront pour former plusieurs cristaux au lieu d’une structure monocristalline. Le processus de formation des lingots de silicium polycristallin implique l’ensemencement et la croissance des cristaux. Au cours du processus de refroidissement, de petites particules cristallines se formeront d’abord dans certaines zones, et ces particules continueront à croître à mesure que la température diminue, pour finalement former un lingot de silicium polycristallin complet. Une vitesse et une durée de refroidissement raisonnables peuvent optimiser la taille et la distribution des cristaux, améliorant ainsi les performances du silicium polycristallin.
5. Découpe et traitement des lingots de silicium
Une fois le lingot de silicium polycristallin refroidi à température ambiante, il doit être coupé en fines tranches pour être utilisé dans la fabrication de cellules solaires. Ce processus utilise généralement une machine de découpe de fil de haute précision pour garantir que l'épaisseur de la plaquette de silicium coupée est comprise entre 180 et 200 microns. Une opération soigneuse est nécessaire pendant le processus de découpe pour éviter le gaspillage de matériau et les dommages à la feuille.
6. Contrôle de qualité
Dans le processus de production de lingots de silicium, le contrôle qualité est crucial. Chaque maillon de production sera strictement testé pour garantir que la pureté, la structure cristalline et les propriétés physiques des lingots de silicium répondent aux normes. Habituellement, l'analyse spectrale, l'observation microscopique et d'autres méthodes sont utilisées pour effectuer une inspection complète du lingot de silicium afin de garantir qu'il puisse présenter de bonnes performances lors de la fabrication ultérieure de la batterie.
