Hur solceller tillverkas: Maskinerna bakom solpanelerna

Steg 1 – Från silikonskiva till wafer

En maskin för skivning drar snabba trådar genom silikonskivan, medan malningsvätska bortför allt avfall. Skivan blir därefter cirka 150–200 mikrometer tjock. Tunnare wafers innebär fler solceller per silikonskiva och lägre kostnad per watt, men de bryts lättare i efterföljande processer. Om en tillverkare erbjuder en för låg pris, är wafertjockleken oftast det första som skeres för att spara kostnader.

Steg 2 – Rening

Kemisk og ultraljudsrengöring i en serie tankar fjarlägger rester av skivningsmassa, olja och mortel. Därefter torkas waferna manuellt. Denna station ser kanske enkel ut, men den avgör om de kommande lagerna kommer att sitta ordentligt på waferna.

Stadium 3 – Diffusion: Skapandet av P-N-kylen

Diffusionsugnen introducerar föroreningar i silikonskivan vid hög temperatur. Det dopade lageret gör att silikonet blir en diod med en P-N-kylla – och det är just vid denna kylla som den fotoelektriska omvandlingen börjar. Om profilen blir fel här, kan inget senare steg rädda cellen.

Stadium 4 – Ätning

En plasmätare fjarlägger oönskad material från ytan på wafern så att elektrodmönstret kan bilda sig. Det isolerar också kanterna på cellen, vilket förhindrar att ström läcker ut från sidorna. På denna steg läggs även en antireflexionsbeläggning på wafern; själva beläggningen deponeras i följande steg, i PECVD-stationen.

Stadium 5 – Beläggningar: Nyckeln till effektivitet

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) genererar plasma med hjälp av radiofrekvensutlösning och lagrar silikonnitrid- samt silikoxidskikt på waferen. Dessa skikt har två funktioner: de passiverar ytan så att elektroner mindre rekombinerar, och de minskar reflektionen så att mer ljus kan tränga in i cellen. Av alla steg i processen har detta steg den mest direkta inverkan på verkningsgraden, som anges i datasheeten.

Steg 6 – Metallisering: Sputtering och skränstryckning Magnetronsputtering använder magnetiska och elektriska fält för att jämnt lägga ner aluminium- och silverskikt. Därefter använder en skränstryckmaskin ledande silver- och aluminiumpaster enligt förutdesignade mönster för att bilda de framsida elektroderna samt det bakre ytfältet. Noggrannheten i placeringen av dessa pastor avgör cellens seriella motstånd, och just detta seriella motstånd är det som man upplever som värme – istället för ström – på en varm eftermiddag.

Steg 7 – Testning och sortering Tre instrument avslutar hela processen.

– En minority carrier lifetime tester mäter hur länge halvledarpartiklar („carriers“) överlever under tillverkningsprocessen. Siffran speglar både kvaliteten på kislet og hur väl diffusionsprocessen har fungerat. – En four-probe tester mäter resistiviteten och skivresistansen, vilket ger information om dopningskoncentrationen samt jämnheten över hela kislet. – En cell sorting instrument grupperar solceller efter omvandlingseffektivitet, spännning i öppnet krets (open-circuit voltage) och strömm i kortslutning (short-circuit current).

Den sista maskinen är den viktigaste för en köpare – solceller som grupperas efter liknande prestanda blir moduler med låg “mismatch loss”, och just låg mismatch loss är avgörande för att batteriets autonomi håller sig inom förväntade gränser (till exempel i månaden arton).

Tjänster: vatten och gas

Ett rent vattensystem levererar dejoniserat vatten för rengöring och lösningstillverkning, så att inga föroreningar nåmer från kranen. Ett gasleveranssystem lagrar, renerar och levererar kväve, syre, väte och argon till processstationerna för diffusion, etsning och beläggning. Transportband och robotarmar flyttar kisler mellan olika steg, för att undvika mänsklig kontakt och kontaminering i processen.

Varför en köpare av gatulampor bör bry sig?

Priset på panelen visar från vilken sorteringskasse cellerna kommer. En modul byggd av celler från samma kasse ger förutsägbara resultat; en modul byggd av celler från en bred mängd sorteringskasser ser bra ut i början, men blir besvikande efter första vintern. Om en pris ligger långt under marknadsnivån, är det vanligtvis i sorteringsstegen som pengarna sparades – och den skillnaden blir en förlust av autonomi.

Vad denna sida inte täcker

Denna sida behandlar endast celllinjer. Den täcker inte lamineringen av modulerna, monteringen av ramarna, eller den testning som varje färdig modul går igenom, och den jämför heller inte olika panelteknologier – information om detta finns här. För att dimensionera en panelarray för ett specifikt projekt, använd vår solarpanelstorleksberäknare, eller börja med vår all-in-one-solgataljus-serie, där varje enhet levereras med en cellklass som vi kan dokumentera.