In qualità di fornitore dedicato di celle solari al silicio di tipo N, sono entusiasta di condividere le informazioni sul processo di produzione di questi straordinari dispositivi di conversione dell'energia. Le celle solari al silicio di tipo N hanno guadagnato una notevole popolarità nel mercato dell'energia solare grazie alla loro elevata efficienza, prestazioni eccellenti e stabilità a lungo termine. In questo blog ti guiderò attraverso il processo passo dopo passo di produzione di celle solari al silicio di tipo N.
1. Crescita del lingotto di silicio
Il viaggio di una cella solare in silicio di tipo N inizia con la crescita di un lingotto di silicio. Solitamente utilizziamo il metodo Czochralski (Cz) o il metodo Float - Zone (FZ). Il metodo Cz è più comune per la produzione su larga scala. In questo metodo, un piccolo cristallo seme viene immerso in un crogiolo riempito di silicio fuso, drogato con fosforo per creare un semiconduttore di tipo N. Mentre il cristallo seme viene lentamente estratto dal silicio fuso durante la rotazione, il silicio si solidifica attorno al seme, formando un grande lingotto cilindrico.
Il metodo FZ viene invece utilizzato per il silicio ad elevata purezza. Una barra di silicio policristallino viene fatta passare attraverso una bobina di riscaldamento ad alta frequenza, creando una zona fusa. Quando l'asta viene spostata attraverso la bobina, il silicio fuso si solidifica in una struttura monocristallina. Questo metodo produce silicio con livelli di impurità estremamente bassi, il che è vantaggioso per le prestazioni delle celle solari al silicio di tipo N.
2. Affettatura del wafer
Una volta cresciuto, il lingotto di silicio viene tagliato in sottili wafer. Utilizziamo una sega a filo con filo molto sottile, solitamente in acciaio diamantato. Il filo si muove ad alta velocità e taglia il lingotto, producendo wafer che hanno generalmente uno spessore di circa 180-200 micrometri. Durante il processo di affettatura, viene utilizzato un liquido refrigerante per ridurre il calore e prevenire danni ai wafer.
Dopo il taglio, i wafer vengono sottoposti a un processo di pulizia per rimuovere eventuali detriti o contaminanti derivanti dal processo di taglio. Questo è fondamentale perché anche piccole impurità possono influenzare le proprietà elettriche della cella solare.
3. Strutturazione della superficie
Il passo successivo è la testurizzazione della superficie. La strutturazione della superficie del wafer di silicio aiuta a ridurre la riflessione e ad aumentare l'assorbimento della luce. Utilizziamo un processo di incisione chimica, solitamente con una soluzione di idrossido di potassio (KOH) e alcol isopropilico. Questo incide la superficie del wafer, creando una struttura piramidale.
La superficie strutturata disperde la luce in entrata, aumentando la lunghezza del percorso della luce all'interno del wafer. Di conseguenza, più fotoni vengono assorbiti dal silicio, il che a sua volta aumenta il numero di coppie elettrone-lacuna generate e, in definitiva, migliora l’efficienza della cella solare.
4. Doping e formazione di giunzioni
Nelle celle solari al silicio di tipo N, il materiale di base è già il silicio di tipo N. Tuttavia, dobbiamo creare uno strato di tipo P sulla superficie per formare una giunzione P-N. Questo avviene attraverso un processo chiamato diffusione. Utilizziamo una fonte di boro, come il tribromuro di boro (BBr₃), e riscaldiamo i wafer in un forno. Gli atomi di boro si diffondono nella superficie del silicio di tipo N, creando un sottile strato di tipo P.
La giunzione P-N è il cuore della cella solare. Quando la luce solare colpisce la cella solare, i fotoni vengono assorbiti, creando coppie elettrone-lacuna. La giunzione P-N separa queste coppie, con gli elettroni che fluiscono verso la regione di tipo N e le lacune che fluiscono verso la regione di tipo P. Questo crea una corrente elettrica.
5. Deposizione del rivestimento antiriflesso
Per ridurre ulteriormente la riflessione e migliorare l'assorbimento della luce, depositiamo un rivestimento antiriflesso (AR) sulla superficie della cella solare. Usiamo comunemente materiali come il nitruro di silicio (Si₃N₄) o il biossido di titanio (TiO₂). Questi materiali hanno un indice di rifrazione compreso tra quello dell'aria e del silicio, che aiuta a eguagliare le proprietà ottiche e a ridurre la quantità di luce riflessa dalla superficie.
Utilizziamo un processo chiamato deposizione chimica in fase vapore potenziata al plasma (PECVD) per depositare il rivestimento AR. Nel PECVD, una miscela di gas contenente i materiali precursori viene introdotta in una camera. Viene creato un plasma che scompone le molecole di gas e deposita il rivestimento sulla superficie del wafer.
6. Metallizzazione
La metallizzazione è il processo di aggiunta di contatti metallici alla cella solare. Questi contatti vengono utilizzati per raccogliere la corrente generata e trasferirla fuori dalla cella. Per prima cosa stampiamo una pasta d'argento sulla superficie anteriore della cella solare utilizzando la tecnica della serigrafia. La pasta d'argento forma un motivo a griglia, che consente il passaggio della luce mentre raccoglie la corrente.
Sulla superficie posteriore stampiamo una pasta di alluminio. L'alluminio forma un contatto ohmico con il silicio e aiuta anche a riflettere la luce che passa attraverso il wafer nella cella. Dopo la stampa, i wafer vengono cotti in un forno per sinterizzare le paste metalliche e formare buoni collegamenti elettrici.
7. Test e controllo qualità
Una volta prodotte, le celle solari vengono sottoposte a una serie di test per garantirne la qualità e le prestazioni. Misuriamo i parametri elettrici delle celle, come la tensione a circuito aperto (Voc), la corrente di corto circuito (Isc), la potenza massima (Pmax) e il fattore di riempimento (FF). Questi parametri ci danno un’indicazione della capacità della cella solare di convertire la luce solare in elettricità.
Effettuiamo anche ispezioni visive per verificare eventuali difetti fisici, come crepe o graffi. Solo le celle che soddisfano i nostri rigorosi standard di qualità vengono selezionate per l'ulteriore lavorazione o confezionamento.
8. Assemblaggio del modulo
La fase finale del processo consiste nell'assemblare le celle solari in moduli. Colleghiamo più celle solari in serie e in parallelo utilizzando nastri metallici. Le celle vengono poi incapsulate tra una lastra frontale in vetro ed una lastra posteriore, solitamente realizzata in materiale polimerico. Ciò protegge le cellule da fattori ambientali come umidità, radiazioni UV e stress meccanico.
Aggiungiamo anche un telaio in alluminio attorno al modulo per il supporto strutturale. I moduli assemblati vengono quindi nuovamente testati per garantire che soddisfino le specifiche prestazionali richieste.
In qualità di fornitore diCelle solari al silicio di tipo N, ci impegniamo a fornire prodotti di alta qualità. NostroPannelli solari IBC di tipo NECella solare monocristallina di tipo Nsono progettati per offrire un'eccellente efficienza e affidabilità a lungo termine.
Se sei interessato all'acquisto di celle solari al silicio di tipo N o hai domande sui nostri prodotti, ti invitiamo a contattarci per una discussione sull'approvvigionamento. Non vediamo l'ora di lavorare con voi per soddisfare le vostre esigenze di energia solare.
Riferimenti
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., & Dunlop, ED (2014). Tabelle di efficienza delle celle solari (versione 43). Progressi nel fotovoltaico: ricerca e applicazioni, 22(1), 1 - 9.
- Sze, SM e Ng, KK (2007). Fisica dei dispositivi a semiconduttore. John Wiley & Figli.
- Luque, A., & Hegedus, S. (a cura di). (2003). Manuale di scienza e ingegneria del fotovoltaico. John Wiley & Figli.
