Der Herstellungsprozess von Photovoltaikzellen umfasst komplexe technische Verfahren und den Herstellungsprozess verschiedener Photovoltaiktechnologien (wie etwa kristallines Silizium, Dünnschichttechnologie usw.). Hier ist ein kurzer Überblick über den Herstellungsprozess von Photovoltaikzellen aus kristallinem Silizium, dem gängigsten Photovoltaikzellentyp:
Reinigung von Silizium-Rohstoffen: Silizium ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial in Photovoltaikzellen. Zunächst muss das Silizium-Rohmaterial gereinigt werden, um die für Photovoltaikzellen erforderliche Reinheit zu erreichen. Dies wird normalerweise durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) erreicht, um Polysilizium herzustellen.
Herstellung von Silizium-Ingots: Das gereinigte Polysilizium wird geschmolzen und bei einer bestimmten Temperatur verfestigt, um Siliziumbarren zu bilden. Dieser Prozess kann entweder mit dem Czochralski-Verfahren (CZ-Methode) oder dem Float Zone-Verfahren (FZ-Methode) durchgeführt werden. Bei der CZ-Methode wird ein länglicher monokristalliner Silizium-Kristallkeim in geschmolzenes Silizium eingetaucht und dann langsam angehoben und gedreht, um das Silizium auf dem Keimkristall zu verfestigen und einen großen monokristallinen Siliziumbarren zu bilden. Die FZ-Regel besteht darin, Silizium durch Bewegen des Heizbereichs auf dem Silizium-Rohmaterialstab allmählich zu einem Einkristall zu verfestigen.
Schneiden von Silizium-Ingots:Siliziumbarren werden in dünne Scheiben, d. h. Siliziumwafer, geschnitten. Diese Wafer sind typischerweise zwischen 150 und 200 Mikrometer dick. Zum Schneiden kann eine Mehrdrahtschneidemaschine verwendet werden, die einen feinen Draht (normalerweise Stahl- oder Diamantdraht) zum Schneiden von Siliziumbarren verwendet.
Reinigen und Polieren von Silizium-Wafern: Geschnittene Silizium-Wafer müssen gereinigt und poliert werden, um Verunreinigungen und Beschädigungen auf der Oberfläche zu entfernen und eine glatte Oberfläche sicherzustellen, um die photoelektrische Umwandlungseffizienz zu verbessern.
Herstellung einer Photovoltaikzellenstruktur: Siliziumwafer werden einer Reihe von Verarbeitungsprozessen unterzogen, um die Struktur von Photovoltaikzellen zu bilden. Dazu gehört das Aufbringen einer Antireflexbeschichtung auf den Wafer, um den Verlust durch Lichtreflexion zu verringern, sowie das Bilden einer PN-Verbindung auf dem Wafer durch Diffusion, Ionenimplantation usw., was ein wichtiger Teil der photoelektrischen Umwandlung von Photovoltaikzellen ist.
Elektrodenherstellung: Elektroden werden auf der Oberfläche eines Siliziumwafers hergestellt, normalerweise indem die Vorderseite des Siliziumwafers mit einer Schicht aus leitfähigem Material (wie Aluminium- oder Silberpaste) beschichtet und dann durch einen Sinterprozess fixiert wird. Auf der Rückseite des Siliziumwafers werden ebenfalls Elektroden angebracht, um die Abgabe von elektrischem Strom zu erleichtern.
Verkapselung: Hergestellte einzelne Photovoltaikzellen werden zu Photovoltaikmodulen zusammengebaut. Diese Batterien werden in Reihe oder parallel geschaltet, um die erforderliche Spannung und Stromstärke zu erzeugen. Die Batterie wird dann zwischen Glas und Rückplatte eingekapselt, um die Batterie vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Prüfung und Zertifizierung: Schließlich müssen PV-Module strengen Tests und Zertifizierungen unterzogen werden, um sicherzustellen, dass ihre Leistung den Standards und Erwartungen entspricht. Bei den Tests werden Strom, Spannung, Leistungsabgabe und Haltbarkeit der Batterie überprüft.