Polykrystalické křemíkové solární články jsou v současnosti nejpoužívanějším typem fotovoltaické technologie. Jeho základním materiálem je polykrystalický křemík a proces výroby polykrystalického křemíku je důležitým článkem v celém výrobním řetězci baterií. Dále bude podrobně představen proces výroby ingotů z polykrystalického křemíku, včetně klíčových kroků, jako je výběr suroviny, tavení, chlazení a tvorba krystalů.
1. Výběr surovin
Prvním krokem při výrobě ingotů z polykrystalického křemíku je výběr vysoce čistých křemíkových surovin. Obvykle se průmyslový křemík (Si) čistí, aby se odstranily nečistoty, aby se dosáhlo čistoty 99,9999 % (šest devítek). Aby se dosáhlo tak vysoké čistoty, jsou obvykle vyžadovány pokročilé technologie čištění, jako je chemická depozice z plynné fáze (CVD). Výběr vysoce čistých křemíkových surovin je základem pro zajištění výkonu následných polykrystalických křemíkových článků, protože nečistoty ovlivní účinnost fotoelektrické konverze a životnost článku.
2. Proces tavení
Po získání vysoce čistých křemíkových surovin je dalším krokem tavení. Tavení se obvykle provádí ve vysokoteplotní peci s teplotou do 1400°C. Tento proces vyžaduje vysokou spotřebu energie, takže výběr účinné elektrické pece je klíčový. Během procesu tavení se krystalická struktura křemíku poruší a stane se z něj tekutý křemík. Proces tavení musí zajistit rovnoměrnou teplotu, aby se zabránilo bublinám nebo jiným defektům.
3. Chlazení a tuhnutí
Roztavený kapalný křemík je potřeba postupně chladit, aby mohl rekrystalizovat za vzniku polykrystalického křemíku. Rychlost a teplota chlazení jsou kritické, protože ovlivňují krystalickou strukturu a kvalitu konečného křemíkového ingotu. Během procesu ochlazování začne kapalný křemík tuhnout za vzniku předběžného polykrystalického křemíkového ingotu. Tato fáze se obvykle provádí ve speciálním chladicím zařízení, aby bylo zajištěno rovnoměrné chlazení.
4. Tvorba krystalů
Během procesu ochlazování se atomy křemíku přeskupí za vzniku více krystalů namísto jediné krystalové struktury. Proces tvorby ingotů polykrystalického křemíku zahrnuje naočkování a růst krystalů. Během procesu ochlazování se nejprve v některých oblastech vytvoří malé krystalické částice a tyto částice budou s klesající teplotou dále růst, až nakonec vytvoří kompletní polykrystalický křemíkový ingot. Přiměřená rychlost a čas chlazení mohou optimalizovat velikost a distribuci krystalů, a tím zlepšit výkon polykrystalického křemíku.
5. Řezání a zpracování křemíkových ingotů
Poté, co se ingot polykrystalického křemíku ochladí na pokojovou teplotu, je třeba jej nakrájet na tenké plátky pro použití při výrobě solárních článků. Tento proces obvykle používá vysoce přesný stroj na řezání drátem, aby se zajistilo, že tloušťka řezaného křemíkového plátku je mezi 180-200 mikrony. Během procesu řezání je nutná pečlivá obsluha, aby se zabránilo plýtvání materiálem a poškození plechu.
6. Kontrola kvality
Ve výrobním procesu křemíkových ingotů je rozhodující kontrola kvality. Každý výrobní článek bude přísně testován, aby bylo zajištěno, že čistota, krystalická struktura a fyzikální vlastnosti křemíkových ingotů splňují normy. K provedení komplexní kontroly křemíkového ingotu se obvykle používá spektrální analýza, mikroskopické pozorování a další metody, aby se zajistilo, že může vykazovat dobrý výkon při následné výrobě baterie.
