En tant que fournisseur dédié de cellules solaires au silicium de type N, je suis ravi de partager des informations sur le processus de fabrication de ces remarquables dispositifs de conversion d'énergie. Les cellules solaires au silicium de type N ont gagné en popularité sur le marché de l'énergie solaire en raison de leur rendement élevé, de leurs excellentes performances et de leur stabilité à long terme. Dans ce blog, je vais vous expliquer étape par étape le processus de fabrication de cellules solaires au silicium de type N.
1. Croissance des lingots de silicium
Le voyage d'une cellule solaire au silicium de type N commence par la croissance d'un lingot de silicium. Nous utilisons généralement la méthode Czochralski (Cz) ou la méthode Float - Zone (FZ). La méthode Cz est plus courante pour la production à grande échelle. Dans cette méthode, un petit cristal germe est plongé dans un creuset rempli de silicium fondu, dopé au phosphore pour créer un semi-conducteur de type N. Au fur et à mesure que le germe cristallin est lentement retiré du silicium fondu tout en tournant, le silicium se solidifie autour du germe, formant un gros lingot cylindrique.
La méthode FZ, quant à elle, est utilisée pour le silicium de haute pureté. Une tige de silicium polycristallin passe à travers un serpentin chauffant à haute fréquence, créant une zone fondue. Au fur et à mesure que la tige se déplace dans la bobine, le silicium fondu se solidifie en une structure monocristalline. Cette méthode permet d'obtenir du silicium avec des niveaux d'impuretés extrêmement faibles, ce qui est bénéfique pour les performances des cellules solaires au silicium de type N.
2. Découpage de plaquettes
Une fois le lingot de silicium développé, il est découpé en fines tranches. Nous utilisons une scie à fil avec un fil très fin, généralement en acier diamanté. Le fil se déplace à grande vitesse et traverse le lingot, produisant des tranches d’une épaisseur généralement comprise entre 180 et 200 micromètres. Pendant le processus de découpage, un liquide de refroidissement est utilisé pour réduire la chaleur et éviter d'endommager les tranches.
Après le découpage, les tranches subissent un processus de nettoyage pour éliminer tout débris ou contaminant du processus de découpe. Ceci est crucial car même de petites impuretés peuvent affecter les propriétés électriques de la cellule solaire.
3. Texturation des surfaces
La prochaine étape est la texturation de la surface. La texturation de la surface de la plaquette de silicium contribue à réduire la réflexion et à augmenter l'absorption de la lumière. Nous utilisons un procédé de gravure chimique, généralement avec une solution d'hydroxyde de potassium (KOH) et d'alcool isopropylique. Cela grave la surface de la plaquette, créant une structure semblable à une pyramide.
La surface texturée disperse la lumière entrante, augmentant ainsi la longueur du trajet de la lumière à l’intérieur de la plaquette. En conséquence, davantage de photons sont absorbés par le silicium, ce qui augmente le nombre de paires électron-trou générées et améliore finalement l'efficacité de la cellule solaire.
4. Dopage et formation de jonctions
Dans les cellules solaires au silicium de type N, le matériau de base est déjà du silicium de type N. Cependant, nous devons créer une couche de type P sur la surface pour former une jonction P-N. Cela se fait grâce à un processus appelé diffusion. Nous utilisons une source de bore, telle que le tribromure de bore (BBr₃), et chauffons les plaquettes dans un four. Les atomes de bore se diffusent à la surface du silicium de type N, créant une fine couche de type P.
La jonction P-N est le cœur de la cellule solaire. Lorsque la lumière du soleil frappe la cellule solaire, les photons sont absorbés, créant ainsi des paires électron-trou. La jonction P-N sépare ces paires, les électrons circulant vers la région de type N et les trous circulant vers la région de type P. Cela crée un courant électrique.
5. Dépôt de revêtement antireflet
Pour réduire davantage la réflexion et améliorer l'absorption de la lumière, nous déposons un revêtement antireflet (AR) sur la surface de la cellule solaire. On utilise couramment des matériaux tels que le nitrure de silicium (Si₃N₄) ou le dioxyde de titane (TiO₂). Ces matériaux ont un indice de réfraction compris entre celui de l'air et du silicium, ce qui permet d'adapter les propriétés optiques et de réduire la quantité de lumière réfléchie par la surface.
Nous utilisons un procédé appelé dépôt chimique en phase vapeur amélioré par plasma (PECVD) pour déposer le revêtement AR. Dans le PECVD, un mélange gazeux contenant les matériaux précurseurs est introduit dans une chambre. Un plasma est créé, qui décompose les molécules de gaz et dépose le revêtement sur la surface de la plaquette.
6. Métallisation
La métallisation est le processus d'ajout de contacts métalliques à la cellule solaire. Ces contacts sont utilisés pour collecter le courant généré et le transférer hors de la cellule. Nous imprimons d'abord une pâte d'argent sur la surface avant de la cellule solaire en utilisant une technique de sérigraphie. La pâte d'argent forme un motif en forme de grille, qui laisse passer la lumière tout en collectant le courant.
Sur la face arrière, nous imprimons une pâte d'aluminium. L'aluminium forme un contact ohmique avec le silicium et aide également à réfléchir toute lumière qui traverse la plaquette vers la cellule. Après impression, les plaquettes sont cuites dans un four pour fritter les pâtes métalliques et former de bonnes connexions électriques.
7. Tests et contrôle qualité
Une fois les cellules solaires fabriquées, elles sont soumises à une série de tests pour garantir leur qualité et leurs performances. Nous mesurons les paramètres électriques des cellules, tels que la tension en circuit ouvert (Voc), le courant de court-circuit (Isc), la puissance maximale (Pmax) et le facteur de remplissage (FF). Ces paramètres nous donnent une indication de la façon dont la cellule solaire convertit la lumière du soleil en électricité.
Nous effectuons également des inspections visuelles pour vérifier tout défaut physique, tel que des fissures ou des rayures. Seules les cellules qui répondent à nos normes de qualité strictes sont sélectionnées pour un traitement ultérieur ou un emballage.
8. Assemblage des modules
La dernière étape du processus consiste à assembler les cellules solaires en modules. Nous connectons plusieurs cellules solaires en série et en parallèle à l'aide de rubans métalliques. Les cellules sont ensuite encapsulées entre une feuille avant en verre et une feuille arrière, généralement constituée d'un matériau polymère. Cela protège les cellules des facteurs environnementaux tels que l’humidité, les rayons UV et les contraintes mécaniques.
Nous ajoutons également un cadre en aluminium autour du module pour le support structurel. Les modules assemblés sont ensuite testés à nouveau pour garantir qu'ils répondent aux spécifications de performances requises.
En tant que fournisseur deCellules solaires au silicium de type N, nous nous engageons à fournir des produits de haute qualité. NotrePanneaux solaires IBC de type NetCellule solaire monocristalline de type Nsont conçus pour offrir une excellente efficacité et une fiabilité à long terme.
Si vous êtes intéressé par l'achat de cellules solaires au silicium de type N ou si vous avez des questions sur nos produits, nous vous encourageons à nous contacter pour une discussion sur l'achat. Nous sommes impatients de travailler avec vous pour répondre à vos besoins en énergie solaire.
Références
- Green, MA, Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W. et Dunlop, ED (2014). Tableaux d'efficacité des cellules solaires (version 43). Progrès du photovoltaïque : recherche et applications, 22(1), 1 - 9.
- Sze, SM et Ng, KK (2007). Physique des dispositifs semi-conducteurs. John Wiley et fils.
- Luque, A. et Hegedus, S. (éd.). (2003). Manuel de science et d'ingénierie photovoltaïque. John Wiley et fils.
