Hur solceller tillverkas: Maskinerna bakom solpanelerna

Steg 1 – Från silikonskiva till solcellskiva

En maskin för skivning drar snabba strömmar genom silikonskivan, medan malningsvätska bortför allt avfall. Skivan blir därefter cirka 150–200 mikrometer tjock. Tunnare solcellskivor innebär fler solceller per silikonskiva och lägre kostnad per watt, men de brister lättare under de efterföljande processerna. Om en tillverkare erbjuder en för låg pris är solcellskivans tjocklek oftast det första som tas som besparing.

Steg 2 – Rening

Kemisk och ultraljudsrengöring i en serie tankar avlägsnar rester av sårlösning, olja och mortar. Därefter torkas waferna manuellt. Denna anläggning ser kanske enkel ut, men den avgör om de kommande lager kommer att fästas ordentligt på waferna.

Steg 3 – Diffusion: Skapandet av P-N-övergången

Diffusionsugnen introducerar föroreningar i silikonskivan vid hög temperatur. Det dopade lageret gör att silikonen blir en diod med en P-N-övergång, och det är just denna övergång som gör att fotoelektrisk omvandling möjlig. Om profilen inte blir korrekt i detta steg kan inget efterföljande steg rädda cellen.

Steg 4 – Ätning

En plasmätare avlägsnar oönskad material från ytan på wafern så att elektrod mönstret kan bildas. Detta isolerar också kanterna på cellen, vilket förhindrar att ström läcker ut från sidorna. På den ursprungliga sidan föreslås att en antireflexionsbeläggning appliceras samtidigt med detta steg; själva beläggningen deponeras i nästa steg, i PECVD-anläggningen.

Steg 5 – Beläggningar: Effektivitetsstärkning

Beläggningarna på wafern ökar dess effektivitet.

PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)

genererar plasma med hjälp av radiofrekvensutlösning och deponerar silikonnitrid- och silikoxidskivor på waferen. Dessa skivor 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 tillverkningsprocessen har detta steg den mest direkta inverkan på effektiviteten, som anges i datasheeten.

Steg 6 – Metallisering: Sputtering och skärmdrukning Magnetronsputtering använder magnetiska och elektriska fält för att jämnt lägga ner aluminium- och silverskivor. Därefter använder en skärmdruckmaskin ledande silver- och aluminiumpaster enligt förutdesignade mönster för att skapa de framsida elektroderna samt det bakre ytfältet. Noggrannheten i placeringen av dessa skivor avgör cellens seriella resistans – och just denna seriella resistans är det som man känner som värme, istället för ström, på en varm eftermiddag.

Steg 7 – Testning och sortering Tre instrument avslutar tillverkningsprocessen.

– En minority carrier lifetime tester mäter hur länge halvledare överlever under tillverkningsprocessen. Siffran speglar både kvaliteten på kiseln och hur väl diffusionsstegen har utfört sitt jobb. – En four-probe tester mäter resistivitet och ytresistans, vilket ger information om dopningskoncentrationen samt dess jämnhet över hela waferen. – En cell sorting instrument grupperar solceller enligt omvandlingseffektivitet, öppenvägsspänning och kortslutningsström.

Den sista maskinen är den viktigaste för en köpare – solceller som grupperas enligt liknande prestanda bildar moduler med låga “mismatch-förluster”, och just dessa låga förluster är avgörande för att batteriets autonomi håller sig inom förväntade gränser (till exempel under månaden arton).

Tjänster: vatten och gas

Ett rent vattensystem tillhandahåller avjoniserat vatten för rengöring och lösningstillredning, så att inga föroreningar någonsin kommer in via kranen. Ett gasförsörjningssystem lagrar, rensar och levererar kväve, syre, väte och argon till processstationerna för diffusion, etsning och beläggning. Transportband och robotarmar flyttar wafer mellan olika steg, för att undvika mänsklig kontakt och kontaminering av processen.

Varför en köpare av gatulampor borde bry sig?

Priset på panelen visar från vilken sorteringsbehållare cellerna kommer. En modul som består av celler från samma sorteringsbehållare ger förutsägbara resultat; en modul som består av celler från olika sorteringsbehållare ser bra ut från början, men under den andra vintern visar sig ofta vara mindre effektiv. Om ett erbjudande ligger långt under marknadsnivån är det vanligtvis sorteringssteget där pengarna sparades – och du får därför att acceptera skillnaden som en förlust av autonomi (dvs. mindre kontroll över produktionen).

Vad denna sida inte täcker

Denna sida behandlar endast celllinjer. Den tar inte hänsyn till laminering av moduler, montering av ramar, eller de tester som varje färdigmodul genomgår. Den jämför heller inte olika solpanelteknologier – för detta finns informationen här. För att dimensionera en solpanelarray för ett specifikt projekt, använd vår solpanelstorleksberäknare, eller välj istället våra all-in-one-solgator; varje enhet i denna serie levereras med en cellklass som vi kan dokumentera.