آموزش2- سلول های خورشیدی چگونه ساخته می شوند

سلول های خورشیدی چگونه ساخته می شوند؟

پایه ساخت اکثر سلول های خورشیدی مرسوم، سیلیکن (si) است. فرایند ساخت سلول های فتوولتائیک شبیه فرایند ساخت سایر نیمه هادی‌ها است با این تفاوت که آنها برای جذب نور بهینه شده اند.

سلول های خورشیدی سیلیکنی مرسوم به دو دسته متبلور یا همان کریستالی (شامل مونو کریستال و پلی کریستال) و نامتبلور یا Amorphous که به فیلم نازک هم مشهورند تقسیم می شوند.

ابتدا مقدمه ای راجع به ساختار متبلور و نامتبلور توضیح داده می شود تا اگر این علوم پایه را فراموش کرده اید یادآوری گردد و بعد پروسه ساخت سلول خورشید بیان می شود.

 

Crystalline (بلور)

کریستال یا بلور ماده جامدی است که اتمها، ملکول ها و یون های آن به شکل منظم و تکرار شونده ای کنار هم قرارگرفته اند. ساختار اتمی آنها دارای شکل متقارن و وجوه صاف و یکنواخت است کلراید سدیم و الماس نمونه هایی از کریستال طبیعی هستند.

کریستال خود به دو دسته تک کریستاله (مونو کریستال) و چند کریستاله (پلی کریستال) تقسیم می شود در نوع اول تکرار ساختار اتمی در سرتاسر حجم ماده به صورت کاملا یکنواخت شکل گرفته است. در نوع دوم ساختار اتمی درون مرزها یکنواخت است اما هر ناحیه با ناحیه دیگر تفاوت دارد.

Amorphous (نامتبلور)

در إمورفس یا همان مواد نامتبلور، اتمها و ملکول ها  به شکل منظمی مرتب نشده اند و از این نظر شبیه مایعات هستند با این تفاوت که اتمها در جای خود هستند و مانندمایعات نمی توانند آزادانه حرکت کنند. شیشه یک ماده جامد از نوع إمورفس است. از امورفس ها سلول های خورشیدی با همین نام نیز می سازند که به آنها فیلم نازک thin film نیز می گویند.

پس از آشنایی با ساختار بلورها و مواد نامتبلور اکنون زمان است بدانیم چگونه سلول های خورشیدی از مواد سلیکنی ساخته می شوند.

پروسه ساخت سلول های خورشیدی کریستالی

جالب است بدانید پایه تولید برق خورشیدی، تابش آفتاب بر روی ماسه ها ست. سلیکون دومین المان موجود روی زمین است که به وفور یافت میشود اما برای تبدیل این ماسه به کریستال باید پروسه شیمیایی و  فیزیکی پیچیده ای روی آن صورت پذیرد.

مرحله 1: سلیکون خام از ماسه استخراج می شود اما برای استفاده در سلول های خورشیدی این سلیکون باید 99.99 درصد خلوص داشته باشد.

مرحله 2: در کوره های الکتریکی مخصوص سلیکون خام تحت دمای حدود  1500 درجه سانتیگراد یا بیشتر مذاب می شود

مرحله 3:سپس یک میله سلیکون نازک که به دانه یا بذر موسوم است در ظرف مذاب سلیکون که در حال چرخش است فرو برده می شود و  با چرخشی در جهت عکس چرخش ظرف خارج می شود سلیکون در اطراف آن تجمع نموده و با سرمایی که در هنگام خارج شدن جذب می کند به صورت یک میله استوانه ای سلیکونی جامد در می‌آید.

مرحله 4: سپس آنرا به صورت یک شمش استوانه ای در می آورند و بعد این شمش استوانه ای به صورت  ورقه های نازکی با ضخامت میلیمتری برش می خورد

مرحله 5: سپس این ورقه ها وارد تونل شستشو می شوند تا هر گونه گرد و خاک روی آنها که مانع جذب فوتون می شود شسته و پاک گردد.

مرحله 6: صفحات اکنون بسیار صاف و صیقلی هستند و همچون آینه بخشی از نور را انعکاس می دهند بنابراین سطح آنها را در یک حمام شیمیایی به صورت ناهموار درمی آورند.

مرحله 7: در این مرحله عمل دفیوژن صورت می پذیرد و اتم های فسفات درون لایه بالایی و اتمهای بور در لایه پایینی تزریق می شوند و لایه های N و Pرا بوجود می آورند.

مرحله 8: در این مرحله هادی های الکترکی سلول نصب می شوند.

تا اینجا فرایند ساخت سلول خورشیدی تمام شد از اینجا به بعد سلول ها بهم متصل شده و لایه محافظ از جنس شیشه ، لایه ضد انعکاس و فریم آلومنیومی نصب می شود.