Polykryštalické kremíkové solárne články sú v súčasnosti najpoužívanejším typom fotovoltaickej technológie. Jeho základným materiálom je polykryštalický kremík a proces výroby polykryštalického kremíka je dôležitým článkom v celom reťazci výroby batérií. Nasledujúci text podrobne predstaví výrobný proces ingotov z polykryštalického kremíka vrátane kľúčových krokov, ako je výber suroviny, tavenie, chladenie a tvorba kryštálov.
1. Výber surovín
Prvým krokom pri výrobe ingotov polykryštalického kremíka je výber vysoko čistých kremíkových surovín. Obvykle sa priemyselný kremík (Si) čistí, aby sa odstránili nečistoty, aby sa dosiahla čistota 99,9999 % (šesť deviatok). Na získanie takejto vysokej čistoty sú zvyčajne potrebné pokročilé technológie čistenia, ako je chemické vylučovanie z pár (CVD). Výber vysoko čistých kremíkových surovín je základom pre zabezpečenie výkonu následných polykryštalických kremíkových článkov, pretože nečistoty ovplyvnia účinnosť fotoelektrickej konverzie a životnosť článku.
2. Proces tavenia
Po získaní vysoko čistých kremíkových surovín je ďalším krokom tavenie. Tavenie sa zvyčajne vykonáva vo vysokoteplotnej peci s teplotou do 1400°C. Tento proces vyžaduje vysokú spotrebu energie, takže výber efektívnej elektrickej pece je kľúčový. Počas procesu tavenia sa kryštalická štruktúra kremíka poruší a stáva sa tekutým kremíkom. Proces tavenia musí zabezpečiť rovnomernú teplotu, aby sa zabránilo vzniku bublín alebo iných defektov.
3. Chladenie a tuhnutie
Roztavený tekutý kremík je potrebné postupne ochladzovať, aby mohol rekryštalizovať za vzniku polykryštalického kremíka. Rýchlosť a teplota chladenia sú rozhodujúce, pretože ovplyvňujú kryštálovú štruktúru a kvalitu konečného kremíkového ingotu. Počas procesu chladenia začne tekutý kremík tuhnúť a vytvorí predbežný ingot polykryštalického kremíka. Táto fáza sa zvyčajne vykonáva v špeciálnom chladiacom zariadení, aby sa zabezpečilo rovnomerné chladenie.
4. Tvorba kryštálov
Počas procesu chladenia sa atómy kremíka preusporiadajú tak, že vytvoria viac kryštálov namiesto štruktúry jedného kryštálu. Proces tvorby ingotov polykryštalického kremíka zahŕňa očkovanie a rast kryštálov. Počas procesu chladenia sa najskôr v niektorých oblastiach vytvoria malé kryštálové častice a tieto častice budú ďalej rásť, keď teplota klesne, až nakoniec vytvoria kompletný ingot polykryštalického kremíka. Primeraná rýchlosť a čas chladenia môžu optimalizovať veľkosť a distribúciu kryštálov, čím sa zlepší výkon polykryštalického kremíka.
5. Rezanie a spracovanie kremíkových ingotov
Po ochladení ingotu polykryštalického kremíka na izbovú teplotu je potrebné ho narezať na tenké plátky na použitie pri výrobe solárnych článkov. Tento proces zvyčajne používa vysoko presný stroj na rezanie drôtom, aby sa zabezpečilo, že hrúbka narezaného kremíkového plátku je medzi 180-200 mikrónov. Počas procesu rezania je potrebná opatrná obsluha, aby sa predišlo plytvaniu materiálom a poškodeniu plechu.
6. Kontrola kvality
Vo výrobnom procese kremíkových ingotov je kľúčová kontrola kvality. Každý výrobný odkaz bude prísne testovaný, aby sa zabezpečilo, že čistota, kryštálová štruktúra a fyzikálne vlastnosti kremíkových ingotov spĺňajú normy. Na vykonanie komplexnej kontroly kremíkového ingotu sa zvyčajne používa spektrálna analýza, mikroskopické pozorovanie a ďalšie metódy, aby sa zabezpečilo, že môže vykazovať dobrý výkon pri následnej výrobe batérie.
