सौर सेलों का निर्माण: पैनलों के पीछे की मशीनें

चरण 1 – इंगॉट से वेफर

(“Stage 1: From Ingot to Wafer”) एक “मल्टी-वायर स्लाइसिंग मशीन” (Multi-Wire Slicing Machine) सिलिकॉन इंगॉट में से तेज़ गति से तार गुज़ारती है, जबकि पीसने वाला तरल पदार्थ (ग्राइंडिंग फ्लुइड) अवशेषों को हटा देता है। यह इंगॉट को 150 से 200 माइक्रोमीटर मोटे वेफरों में काट देती है। पतले वेफरों से प्रति इंगॉट अधिक सौर सेल बनते हैं, एवं प्रति वॉट लागत भी कम हो जाती है; लेकिन इन वेफरों को आगे की प्रक्रियाओं में आसानी से नुकसान पहुँच सकता है। जब किसी आपूर्तिकर्ता की कीमत बहुत कम लगती है, तो वेफरों की मोटाई ही सबसे पहले कम की जाने वाली चीज़ों में से एक होती है।

चरण 2 – सफाई

(“Stage 2: Cleaning”)

रासायनिक एवं अल्ट्रासोनिक सफाई प्रक्रियाओं के द्वारा टैंकों में स्लरी, तेल एवं मोर्टार के अवशेष हटाए जाते हैं; इसके बाद सूखाने की प्रक्रिया द्वारा वेफर (wafer) को सूखा दिया जाता है। यह प्रक्रिया तो सादी दिखती है, लेकिन यही निर्णय लेती है कि अगली परतें (films) वेफर पर सही तरीके से चिपकेंगी या नहीं।

चरण 3 – विसरण (Diffusion): P-N जंक्शन (Junction) का निर्माण

डिफ्यूजन ओवन (diffusion furnace) उच्च तापमान पर वेफर में अशुद्ध परमाणुओं को डालता है। इस प्रक्रिया से सिलिकॉन का एक टुकड़ा डायोड (diode) में बदल जाता है, एवं यही जंक्शन फोटोइलेक्ट्रिक परिवर्तन (photoelectric conversion) की प्रक्रिया की शुरुआत है। यदि इस चरण में कोई गलती हो जाती है, तो बाद की कोई भी प्रक्रिया सेल (cell) को ठीक नहीं कर सकती।

चरण 4 – एचिंग (Etching)

प्लाज्मा एचिंग (plasma etching) द्वारा वेफर की सतह से अनचाही सामग्री हटा दी जाती है, ताकि इलेक्ट्रोड पैटर्न (electrode pattern) बन सके। इसी प्रक्रिया में सेल के किनारों को अलग किया जाता है, जिससे धारा (current) सेल के किनारों से बाहर न निकले। मूल पृष्ठ (original page) में एंटी-रिफ्लेक्शन कोटिंग (anti-reflection coating) का उल्लेख है; यह कोटिंग बाद में PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) स्टेशन में लगाई जाती है।

चरण 5 – कोटिंग (Coatings): दक्षता में वृद्धि

कोटिंग प्रक्रियाओं के द्वारा सेल की दक्षता में वृद्धि की जाती है।

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) रेडियो-फ्रीक्वेंसी डिस्चार्ज (radio-frequency discharge) द्वारा प्लाज्मा उत्पन्न करता है, एवं वेफर (wafer) पर सिलिकॉन नाइट्राइड (silicon nitride) एवं सिलिकॉन ऑक्साइड (silicon oxide) की परतें जमा करता है। ये परतें दो महत्वपूर्ण कार्य करती हैं: पहला, ये सतह को “पैसिव” (passive) बना देती हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों का पुनर्संयोजन (recombination of electrons) कम हो जाता है; दूसरा, ये परावर्तन (reflection) को कम कर देती हैं, जिससे अधिक प्रकाश सेल (cell) में प्रवेश कर पाता है। लाइन में मौजूद सभी चरणों में से, यही वह चरण है जिसका डेटाशीट (datasheet) पर दर्शाए गए दक्षता-संख्या (efficiency number) पर सबसे प्रत्यक्ष प्रभाव पड़ता है।

चरण 6 – मेटालाइजेशन (Metallization): स्पटरिंग एवं स्क्रीन प्रिंटिंग (Sputtering and Screen Printing)

मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग (Magnetron Sputtering) में चुंबकीय एवं विद्युत क्षेत्रों (magnetic and electric fields) का उपयोग एल्यूमिनियम एवं सिल्वर की परतों को समान रूप से जमा करने हेतु किया जाता है। इसके बाद, स्क्रीन प्रिंटिंग मशीन (screen printing machine) पूर्व-निर्धारित पैटर्नों (pre-designed patterns) के माध्यम से चालक सिल्वर एवं एल्यूमिनियम पेस्ट (conductive silver and aluminum pastes) को लागू करती है; इससे सेल के आगे के इलेक्ट्रोड (front electrodes) एवं पिछली सतह (back surface field) बनते हैं। प्रिंटिंग की सटीकता (print placement accuracy) सेल के “सीरीज़ प्रतिरोध” (series resistance) को निर्धारित करती है, एवं यही “सीरीज़ प्रतिरोध” गर्म दोपहर में आपको “ताप” (heat) के रूप में महसूस होता है।

चरण 7 – परीक्षण एवं वर्गीकरण (Testing and Sorting)

लाइन को पूरा करने हेतु तीन उपकरण (three instruments) का उपयोग किया जाता है…

• अल्पसंख्यक वाहक जीवनकाल परीक्षक (Minority Carrier Lifetime Tester) , वेफर (wafer) में वाहकों (carriers) के जीवित रहने की अवधि को मापता है। यह संख्या सिलिकॉन की गुणवत्ता एवं डिफ्यूजन (diffusion) प्रक्रिया की कार्यक्षमता दोनों को दर्शाती है।
• चार-प्रोब परीक्षक (Four-Probe Tester) , प्रतिरोधकता (resistivity) एवं शीट प्रतिरोध (sheet resistance) को मापता है; जिससे वेफर पर डोपिंग (doping) की सांद्रता एवं समानता का पता चलता है।
• सेल वर्गीकरण उपकरण (Cell Sorting Instrument) , सेलों को रूपांतरण दक्षता (conversion efficiency), ओपन-सर्किट वोल्टेज (open-circuit voltage) एवं शॉर्ट-सर्किट धारा (short-circuit current) के आधार पर समूहों में वर्गीकृत करता है।

अंतिम उपकरण (cell sorting instrument) खरीदार के लिए सबसे महत्वपूर्ण है। समान प्रदर्शन वाले सेलों को एक समूह में वर्गीकृत करने से बैटरी में “मिसमैच लॉस” (mismatch loss) कम हो जाता है, एवं कम “मिसमैच लॉस” ही बैटरी की अठारहवें महीने तक की ऑटोनॉमी (autonomy) को सुनिश्चित करता है।

उपयोगिता सुविधाएँ: पानी एवं गैस (Utilities: Water and Gas)

• शुद्ध पानी प्रणाली (Pure Water System) , सफाई एवं घोल तैयार करने हेतु डिआयनाइज्ड पानी (deionized water) प्रदान करती है; ताकि कोई अशुद्धि नल से न घुस पाए।
• गैस आपूर्ति प्रणाली (Gas Supply System) , नाइट्रोजन (nitrogen), ऑक्सीजन (oxygen), हाइड्रोजन (hydrogen) एवं आर्गन (argon) को संग्रहीत, शुद्ध करके डिफ्यूजन, एचिंग (etching) एवं कोटिंग (coating) स्टेशनों तक पहुँचाती है।
• कंवेयर बेल्ट (Conveyor Belts) एवं रोबोटिक अभियांत्रण (Robotic Systems), वेफरों को एक चरण से दूसरे चरण तक स्थानांतरित करते हैं; ताकि मानव संपर्क एवं मानव-जनित दूषण प्रक्रिया में न हो।

“क्यों किसी स्ट्रीट-लाइट (Street-Light) के खरीदार को इस बात की परवाह करनी चाहिए?”

पैनल की कीमत, उन सेलों के सॉर्टिंग बिन (sorting bins) के आधार पर तय होती है। ऐसे मॉड्यूल जो एक ही प्रकार की सेलों से बने होते हैं, पूर्वानुमेय परिणाम देते हैं; जबकि ऐसे मॉड्यूल जो विभिन्न प्रकार की सेलों से बने होते हैं, तो पहले दिन तो ठीक लगते हैं, लेकिन दूसरे ही सर्दियों में निराशाजनक परिणाम देने लगते हैं। यदि कोई कोट बाजार की कीमतों से काफी कम होता है, तो आमतौर पर बचत सॉर्टिंग प्रक्रिया में ही होती है, और वह अंतर हमारी “स्वायत्तता” (autonomy) की कमी के रूप में हमारे लिए नुकसानदायक हो जाता है।

यह पृष्ठ क्या नहीं कवर करता है?

यह पृष्ठ केवल सेल लाइन (cell lines) के बारे में जानकारी देता है। यह मॉड्यूलों के लैमिनेटिंग (lamination), फ्रेम असेंबली (frame assembly), या प्रत्येक तैयार मॉड्यूल द्वारा पार किए जाने वाले परीक्षणों (tests) के बारे में जानकारी नहीं देता; न ही यह पैनल तकनोलॉजियों (panel technologies) की तुलना करता है – वह जानकारी यहाँ उपलब्ध है। किसी विशेष परियोजना के लिए पैनल आकार निर्धारित करने हेतु, हमारे सौर पैनल आकार निर्धारण कैलकुलेटर का उपयोग करें, या हमारी ऑल-इन-वन सौर स्ट्रीट लाइट्स श्रृंखला से शुरुआत करें; जहाँ प्रत्येक इकाई के साथ सेलों की गुणवत्ता का विवरण भी उपलब्ध है।