Polykrystallinske silicium solceller er den mest udbredte type solcelleteknologi på nuværende tidspunkt. Dets kernemateriale er polykrystallinsk silicium, og produktionsprocessen af polykrystallinsk silicium er et vigtigt led i hele batteriproduktionskæden. Det følgende vil introducere produktionsprocessen for polykrystallinske siliciumbarrer i detaljer, herunder nøgletrin såsom valg af råmateriale, smeltning, afkøling og krystaldannelse.
1. Udvælgelse af råvarer
Det første trin i fremstillingen af polykrystallinske siliciumbarrer er at vælge siliciumråmaterialer med høj renhed. Normalt renses industrisilicium (Si) for at fjerne urenheder for at opnå en renhed på 99,9999% (seks nire). For at opnå en så høj renhed kræves der sædvanligvis avancerede rensningsteknologier såsom kemisk dampaflejring (CVD). Valget af højrent siliciumråmaterialer er grundlaget for at sikre ydeevnen af efterfølgende polykrystallinske siliciumceller, fordi urenheder vil påvirke den fotoelektriske konverteringseffektivitet og levetiden af cellen.
2. Smelteproces
Efter at have opnået siliciumråmaterialer med høj renhed, er næste trin smeltning. Smeltning udføres normalt i en højtemperaturovn med en temperatur på op til 1400°C. Denne proces kræver et højt energiforbrug, så det er vigtigt at vælge en effektiv elektrisk ovn. Under smeltningsprocessen brydes siliciums krystalstruktur, og det bliver til flydende silicium. Smelteprocessen skal sikre ensartet temperatur for at forhindre bobler eller andre defekter.
3. Afkøling og størkning
Det smeltede flydende silicium skal gradvist afkøles, så det kan omkrystallisere til polykrystallinsk silicium. Kølingshastigheden og temperaturen er kritisk, fordi de påvirker krystalstrukturen og kvaliteten af den endelige siliciumbarre. Under afkølingsprocessen vil det flydende silicium begynde at størkne og danne en foreløbig polykrystallinsk siliciumbarre. Dette trin udføres normalt i en speciel køleanordning for at sikre ensartet køling.
4. Krystaldannelse
Under afkølingsprocessen vil siliciumatomer omarrangere for at danne flere krystaller i stedet for en enkelt krystalstruktur. Dannelsesprocessen af polykrystallinske siliciumbarrer involverer krystalpodning og vækst. Under afkølingsprocessen vil der først dannes små krystalpartikler i nogle områder, og disse partikler vil fortsætte med at vokse, efterhånden som temperaturen falder og til sidst danne en komplet polykrystallinsk siliciumbarre. Rimelig afkølingshastighed og -tid kan optimere størrelsen og fordelingen af krystaller og derved forbedre ydeevnen af polykrystallinsk silicium.
5. Skæring og forarbejdning af siliciumbarrer
Efter at den polykrystallinske siliciumbarre er afkølet til stuetemperatur, skal den skæres i tynde skiver til brug ved fremstilling af solceller. Denne proces bruger normalt en højpræcisions trådskæremaskine for at sikre, at tykkelsen af den skårne siliciumwafer er mellem 180-200 mikron. Omhyggelig betjening er påkrævet under skæreprocessen for at undgå materialespild og beskadigelse af pladen.
6. Kvalitetsinspektion
I produktionsprocessen af siliciumbarrer er kvalitetskontrol afgørende. Hvert produktionsled vil blive nøje testet for at sikre, at renheden, krystalstrukturen og de fysiske egenskaber af siliciumbarren opfylder standarderne. Normalt bruges spektralanalyse, mikroskopisk observation og andre metoder til at udføre en omfattende inspektion af siliciumbarren for at sikre, at den kan vise god ydelse ved efterfølgende batteriproduktion.
