Le processus de fabrication du monocristallin panneaux solaires implique une série de technologies et de contrôles de processus complexes et sophistiqués pour garantir que chaque panneau a une qualité constante et une efficacité élevée. Ce qui suit est une réponse détaillée et une introduction :
Technologies clés et contrôles de processus dans le processus de fabrication de panneaux de silicium monocristallin
Préparation de matériaux en silicium de haute pureté
La première étape dans la fabrication de panneaux solaires en silicium monocristallin consiste à préparer des matériaux en silicium de haute pureté. La pureté du silicium affecte directement l’efficacité et les performances des panneaux. Les matériaux à base de silicium sont généralement préparés par le processus de purification du silicium de qualité métallurgique, qui comprend :
Méthode au trichlorosilane (méthode Siemens) : Le trichlorosilane (HCl) est généré en faisant réagir du silicium de qualité métallurgique avec du chlore, puis distillé et réduit pour finalement générer du silicium polycristallin de haute pureté.
Méthode de fusion de zone : pour améliorer encore la pureté du silicium, la méthode de fusion de zone est utilisée pour faire fondre partiellement le lingot de silicium à haute température et les impuretés sont progressivement éliminées par chauffage de zone.
Croissance de lingots de silicium monocristallin
Une fois le matériau de silicium de haute pureté préparé, il doit être converti en lingots de silicium monocristallin. Les principales méthodes comprennent :
Méthode Czochralski (CZ) : le silicium polycristallin est placé dans un creuset de quartz et chauffé jusqu'à l'état fondu, puis un germe monocristallin est immergé dans le silicium fondu et le cristal germe est lentement tourné et tiré vers le haut pour faire croître progressivement un silicium monocristallin. lingot.
Méthode de zone flottante (FZ) : le chauffage par induction électromagnétique est utilisé pour faire croître du silicium monocristallin sans creuset. Le silicium monocristallin de haute pureté est obtenu en fondant et en cristallisant les tiges de silicium polycristallin en sections sous l'action d'une bobine d'induction haute fréquence.
Découpe de lingots de silicium et production de plaquettes de silicium
Une fois la croissance du lingot de silicium monocristallin terminée, il doit être coupé en fines tranches pour fabriquer des cellules solaires. Les étapes clés comprennent :
Découpe de lingots de silicium : Grâce à la technologie de découpe à la scie à fil diamanté, le lingot de silicium monocristallin est découpé en fines tranches. La coupe à la scie à fil diamanté peut fournir des effets de coupe de haute précision et à faible perte.
Polissage et nettoyage des plaquettes de silicium : Les plaquettes de silicium coupées doivent être polies et nettoyées pour éliminer les marques de coupe et les impuretés sur la surface et garantir la douceur et la planéité de la surface de la plaquette de silicium.
Texturation et dopage de plaquettes de silicium
Afin d'améliorer l'efficacité de la conversion photoélectrique, les plaquettes de silicium doivent être texturisées et dopées :
Texturation : une minuscule structure pyramidale est formée sur la surface de la plaquette de silicium par gravure chimique pour augmenter la surface et l'efficacité d'absorption de la lumière.
Dopage : Le phosphore (type n) ou le bore (type p) et d'autres éléments sont dopés sur la plaquette de silicium par diffusion ou implantation ionique pour former une jonction PN, qui constitue la base des cellules solaires pour produire de l'électricité.
Passivation de surface et revêtement antireflet
Afin de réduire la recombinaison des supports photogénérés et d'améliorer l'efficacité de la conversion photoélectrique, la surface de la plaquette de silicium doit être passivée et un revêtement antireflet doit être ajouté :
Passivation de surface : une couche d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium est déposée sur la surface de la plaquette de silicium par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou dépôt de couche atomique (ALD) pour réduire les défauts de surface et la recombinaison.
Revêtement antireflet : une couche de revêtement antireflet, tel que du nitrure de silicium (SiNx), est déposée sur la surface de la plaquette de silicium pour réduire la réflexion de la lumière et améliorer l'efficacité de l'absorption de la lumière.
Production d'électrodes et assemblage de cellules
Afin de collecter et de transmettre le courant photogénéré, des électrodes doivent être réalisées à la surface des tranches de silicium :
Électrode avant : la pâte d'argent est imprimée sur le devant de la plaquette de silicium par technologie de sérigraphie, et une bonne électrode de contact ohmique est formée par processus de frittage.
Électrode arrière : une électrode en aluminium ou une électrode en argent est réalisée au dos de la plaquette de silicium par évaporation sous vide ou sérigraphie pour assurer une collecte efficace du courant.
Tests et tri des cellules
Les cellules fabriquées doivent subir des tests et un tri rigoureux pour garantir leurs performances et leur cohérence :
Test photoélectrique : paramètres de test tels que la tension en circuit ouvert (Voc), le courant de court-circuit (Isc), le facteur de remplissage (FF) et l'efficacité de conversion de chaque cellule.
Tri : selon les résultats des tests, les cellules sont divisées en différents niveaux d'efficacité afin de pouvoir être adaptées lors de l'assemblage afin d'améliorer les performances globales des composants.
Assemblage et conditionnement des composants
Après tests et tri, les cellules doivent être assemblées en modules de cellules solaires :
Connexion série et parallèle : Les cellules sont connectées en série et en parallèle selon les exigences de conception pour former une chaîne de batterie.
Emballage : utilisez un film EVA (éthylène-acétate de vinyle) pour prendre en sandwich la chaîne de cellules entre le verre et la feuille arrière avec une transmission lumineuse élevée, et utilisez une plastifieuse pour effectuer un emballage par pressage à chaud afin de former un assemblage de cellules étanche à l'eau et à la poussière.
Contrôle qualité et inspection en usine
Enfin, les modules de cellules solaires fabriqués doivent être soumis à un contrôle de qualité et à une inspection en usine stricts :
Test de résistance mécanique : testez la résistance au vent, à la pression et aux chocs du module pour garantir sa durabilité dans diverses conditions environnementales.
Test de performance électrique : testez la puissance de sortie et l’efficacité du module en simulant la lumière du soleil pour vous assurer qu’il répond aux spécifications et aux normes de conception.
En résumé, le processus de fabrication de panneaux solaires en silicium monocristallin implique une variété de technologies clés et de contrôles de processus, de la préparation de matériaux de silicium de haute pureté à la croissance de lingots de silicium monocristallin, en passant par la découpe, la texturation et le dopage de tranches de silicium, jusqu'à production d'électrodes, assemblage de cellules et contrôle qualité final. Chaque étape nécessite un contrôle strict et un fonctionnement précis pour garantir la haute efficacité et la cohérence du produit final. Grâce à ces technologies et contrôles de processus, les panneaux solaires en silicium monocristallin peuvent rester compétitifs sur le marché et fournir aux utilisateurs des solutions d'énergie solaire efficaces et fiables.
