Cara Membuat Sel Surya: Mesin-Mesin di Balik Panel Surya

Tahap 1 – Dari Ingot ke Wafer

Mesin pemotong silikon menggunakan beberapa alur listrik berkecepatan tinggi untuk memotong ingot silikon, sementara cairan penghalus mengangkut serat-serat yang terlepas selama proses pemotongan. Hasil pemotongan berupa wafer dengan ketebalan antara 150 hingga 200 mikrometer. Semakin tipis wafer, semakin banyak sel surya yang dapat dihasilkan dari satu ingot, sehingga biaya per watt menjadi lebih rendah; namun, wafer yang lebih tipis juga lebih mudah rusak pada tahap-tahap selanjutnya dalam proses produksi. Jika harga yang ditawarkan pemasok terlalu rendah, ketebalan wafer sering menjadi faktor pertama yang dipertimbangkan untuk menilai efisiensi produksi.

Tahap 2 – Pembersihan

Pembersihan menggunakan bahan kimia dan gelombang ultrasonik di dalam serangkaian tangki bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa lumpur, minyak, dan bahan pengikat (mortar) dari permukaan wafer. Setelah itu, sistem pengeringan digunakan untuk mengeringkan wafer tersebut. Proses ini mungkin tampak sederhana dan tidak menarik, namun sangat penting untuk menentukan apakah lapisan film berikutnya dapat melekat dengan baik pada permukaan wafer.

Tahap 3 – Diffusi: Pembentukan Sambungan P-N

Dalam tahap ini, tungku difusi memasukkan atom-atom impur ke dalam wafer pada suhu yang tinggi. Lapisan yang terbentuk akibat proses difusi inilah yang mengubah silikon menjadi dioda dengan sambungan P-N, dan di sinilah proses konversi cahaya menjadi listrik dimulai. Jika profil lapisan tersebut tidak tepat, tidak ada langkah selanjutnya yang dapat memperbaiki kualitas dioda tersebut.

Tahap 4 – Pengukiran (Etching)

Alat pengukir plasma digunakan untuk menghilangkan material yang tidak diinginkan dari permukaan wafer, sehingga pola elektroda dapat terbentuk. Proses ini juga berfungsi untuk mengisolasi tepi-tepi dioda, sehingga arus listrik tidak dapat bocor ke sisi-sisi dioda. Pada tahap ini, lapisan anti-refleksi juga ditambahkan ke permukaan wafer; lapisan tersebut kemudian ditaburkan menggunakan metode PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).

Tahap 5 – Pelapisan (Coatings): Langkah Kunci untuk Meningkatkan Efisiensi

Pelapisan pada permukaan wafer merupakan langkah kritis untuk meningkatkan efisiensi kerja dioda. Lapisan pelindung dan lapisan lainnya yang diperlukan akan ditaburkan pada tahap ini.

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)

menghasilkan plasma melalui proses pelepasan listrik berfrekuensi radio, dan kemudian menumpuk lapisan silikon nitrida serta silikon oksida pada wafer. Lapisan-lapisan tersebut memiliki dua fungsi utama: pertama, melindungi permukaan wafer sehingga proses rekombinasi elektron berkurang; kedua, mengurangi refleksi cahaya sehingga lebih banyak cahaya dapat masuk ke dalam komponen elektronik tersebut. Dari seluruh tahapan dalam proses produksi ini, tahap PECVD merupakan tahap yang paling berdampak langsung terhadap angka efisiensi yang tercantum dalam data sheet produk.

Tahap 6 – Metallisasi: Sputtering dan Screen Printing Proses sputtering menggunakan medan magnet dan listrik untuk menumpuk lapisan aluminium dan perak secara merata pada permukaan wafer. Setelah itu, mesin screen printing menerapkan pasta perak dan aluminium yang konduktif sesuai pola yang telah dirancang sebelumnya, sehingga terbentuk elektroda depan (front electrode) dan medan listrik di permukaan belakang (back surface field) komponen tersebut. Akurasi penempatan pasta tersebut menentukan nilai resistansi seri (series resistance) komponen elektronik. Resistansi seri inilah yang menyebabkan perasaan panas saat komponen tersebut digunakan, bukan akibat aliran listrik.

Tahap 7 – Pengujian dan Sortir Tiga alat digunakan untuk menyelesaikan proses pengujian dan pemisahan komponen yang telah diproduksi.

• Alat pengujian masa hidup pembawa (carrier lifetime tester) digunakan untuk mengukur berapa lama pembawa tersebut bertahan di dalam wafer. Angka yang dihasilkan mencerminkan kualitas silikon serta seberapa efektif proses difusi yang dilakukan.
• Alat pengujian berjenis empat probe (four-probe tester) digunakan untuk mengukur resistivitas dan resistansi permukaan wafer, yang kemudian digunakan untuk mengetahui konsentrasi dan keseragaman dopan di seluruh permukaan wafer.
• Alat pengelompokan sel (cell sorting instrument) berfungsi untuk mengelompokkan sel-sel berdasarkan efisiensi konversi, tegangan terbuka (open-circuit voltage), dan arus singkat (short-circuit current).

Alat terakhir ini sangat penting bagi pembeli. Sel-sel yang dikelompokkan berdasarkan kinerja yang serupa akan membentuk modul dengan tingkat kerugian akibat ketidaksesuaian (mismatch loss) yang rendah, dan tingkat kerugian tersebut sangat mempengaruhi masa pakai baterai (terutama pada bulan ke-18 penggunaan).

Fasilitas utilitas: air dan gas

Sistem air murni menyuplai air deionisasi yang digunakan untuk proses pembersihan dan pembuatan larutan, sehingga tidak ada kotoran yang masuk ke dalam proses produksi melalui keran. Sistem pasokan gas menyimpan, membersihkan, dan mengirimkan nitrogen, oksigen, hidrogen, serta argon ke stasiun-stasiun difusi, etching, dan pelapisan. Sabuk konveyor serta lengan robotik digunakan untuk memindahkan wafer antar tahap produksi, sehingga kontak manusia dan kontaminasi akibat tangan manusia dapat dihindari selama proses berlangsung.

Mengapa pembeli lampu jalan perlu peduli

Harga panel mencerminkan dari mana sel-sel tersebut berasal (dari kotak penyortiran mana). Modul yang terdiri dari sel-sel yang terkelompokkan dengan rapi akan menghasilkan output yang dapat diprediksi; sedangkan modul yang terdiri dari sel-sel dari berbagai kelompok penyortiran mungkin tampak baik pada hari pertama penggunaan, tetapi akan mengecewakan setelah beberapa waktu (misalnya, selama musim dingin yang kedua). Jika harga penawaran jauh di bawah kisaran pasar, biasanya langkah penyortiran itulah yang menjadi sumber penghematan biaya, namun perbedaan harga tersebut akan berdampak pada berkurangnya otonomi pengguna dalam pengelolaan modul tersebut.

Apa yang tidak dibahas di halaman ini:

Halaman ini hanya membahas tentang rangkaian sel (cell line) saja. Halaman ini tidak membahas proses pelapisan modul (module lamination), perakitan kerangka (frame assembly), atau uji coba yang dilakukan pada setiap modul yang selesai dibuat. Selain itu, halaman ini juga tidak membandingkan berbagai teknologi panel surya—informasi tersebut dapat ditemukan di sini (/learn-solar-panel). Untuk menentukan ukuran panel surya yang sesuai dengan proyek tertentu, gunakan kalkulator penentuan ukuran panel surya, atau mulailah dengan produk lampu jalan surya all-in-one kami, di mana setiap unit dilengkapi dengan informasi kualitas sel yang dapat kami dokumentasikan.