Descrição

As células fotovoltaicas são dispositivos semicondutores de estado sólido que convertem a luz solar diretamente em eletricidade.

 

Normalmente feito de silício (o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre que é obtido da areia) com traços de outros elementos e são primos de transistores, diodos emissores de luz (LED) e outros dispositivos eletrônicos.

 

Dispositivo fotovoltaico (célula solar) é composto de camadas de materiais semicondutores com diferentes propriedades eletrônicas. Em uma célula de silício cristalino solar média, a maioria da célula seria feita de silício, com apenas uma pequena quantidade de boro para dar um caráter positivo. Em seguida, é revestido em uma fina camada de fósforo na frente da célula, com uma camada de vidro não reflexivo para criar o caráter negativo. Isso acaba criando um campo elétrico entre as duas camadas, chamado de junção.

 

Os fótons (partículas da luz) atingem a célula solar e alguns são absorvidos na área da junção, liberando os elétrons no cristal de silício. Se os fótons contiverem energia suficiente, os elétrons convergirão o campo elétrico na junção e se moverão livremente pelos átomos de silício da célula e se moverão para um circuito externo como energia. Conforme eles se movem através do circuito externo, eles liberam sua energia como eletricidade para 'Off Grid', para todas as suas necessidades domésticas diárias e carregamento de baterias para uso à noite. ou 'On Grid', que pode ser vendido de volta para a empresa de eletricidade a um preço acordado.

 

O processo fotovoltaico é um ciclo inteiramente independente, sem partes móveis e nenhum material sendo consumido ou emitido, e com manutenção regular, ou seja, apenas mantendo poeira e detritos em muitos casos, pode ser até 80-90% eficiente por mais de 40 anos.

 

Em um dia ensolarado, uma matriz de células solares de um metro quadrado, exposta ao sol ao meio-dia, receberá aproximadamente 1 quilowatt (Kw) de energia. As células monocristalinas Solar Innova convertem aproximadamente 20% deste em eletricidade, o que significa que um metro quadrado de células irá gerar 200 watts elétricos em plena luz do sol.

 

Diferentes tecnologias de células solares criam taxas de conversão variadas com película fina de silício amorfo, criando cerca de 6% -8%, película fina de cobre-cádmio 8% -10%, policristalina também referida como silício multicristalino 12% -15% e monocristalino 14% -19% . Essas taxas de eficiência estão sendo aumentadas quase todo ano com novas tecnologias e silícios mais eficientes.

 

A Solar Innova produz apenas células monocristalinas e policristalinas. As diferenças mais significativas são:

 Monocristalinas

São criados a partir de um único cristal e são cortados de um bloco de cristal que só cresceu em uma direção (um plano). O monocristalino é mais difícil para o fabricante, tornando-se uma opção mais cara com maior eficiência do que as multicristalinas (células policristalinas).

 Policristalinas (Multicristalinas)

São criados a partir de um cristal multifacetado que é cortado de um bloco de cristal crescido em múltiplas direções, tornando-os um pouco menos eficientes para o mesmo tamanho de células monocristalinas, o que significa ter uma área de superfície maior para a mesma potência de saída.

 

 Produção

A tecnologia de geração de energia solar é fundada sobre o silício, um elemento comum que compreende aproximadamente 25% da massa terrestre.

 

As células solares são produzidas a partir de materiais de silício bruto em um processo de múltiplos estágios. Primeiramente, a areia quartzítica crua é processada para produzir silício de grau metalúrgico. Este material é ainda purificado para matéria-prima de polissilício de grau semicondutor ou de grau solar. Matérias-primas de silício recuperáveis, que incluem partes superiores e caudas de partes descartadas de lingotes de silício, pedaços de tacho e wafers de silício quebrados adquiridos das indústrias de semicondutores e energia solar também podem ser usados ​​como matéria-prima. O uso de matérias-primas recuperáveis ​​de silício para fabricar lingotes pode resultar em um menor custo total de matérias-primas. No entanto, o uso de matérias-primas recuperáveis ​​de silício aumenta a dificuldade de produzir lingotes de qualidade similar àqueles fabricados apenas com polissilício.

 

No processo de fabricação solar baseado em silício cristalino mais amplamente utilizado, a matéria-prima é derretida em fornos de alta temperatura e então transformada em lingotes através de um processo de cristalização.

 

Os lingotes são cortados e fatiados para produzir wafers que formam a base de uma célula solar. No processo de fabricação são adicionados eletrodos na placa para conectividade elétrica. As bolachas são então limpas e tratadas antes de serem introduzidas no processo de fabricação.

 

Com o tratamento adequado, são criadas várias camadas que produzem um campo elétrico, que separa cargas positivas e negativas assim que a luz incide sobre as células solares. As cargas permanecem disponíveis para uso nos dois polos da célula solar, como no caso de uma bateria. Quando a luz cai no silício de alta pureza, o efeito fotovoltaico causa a liberação de elétrons dos átomos de silício. Quando o silício é transformado em uma célula solar com eletrodos de coleta, o efeito fotovoltaico gera uma corrente elétrica.

 

Breve resumo dos passos mais importantes no processo de fabricação de células solares:

 

1.- Texturização e Limpeza

Como regra geral, as bolachas na cadeia de fabricação de células solares de silício também são submetidas a procedimentos químicos úmidos. As bolachas são limpas em um banho de gravura, os danos da serra são eliminados e são texturizados. Outro tratamento remove o vidro de silicato de fósforo, que é formado como subproduto do processo de difusão. Essas etapas do processo podem ser executadas como processo em linha ou em lote. Para isso, as bolachas são submetidas a processos químicos úmidos em uma bacia sintética.

2.- Difusão

Em seguida, através de um processo térmico, um revestimento carregado negativamente é aplicado às bolachas primas carregadas positivamente em um forno de difusão. Em temperaturas de forno de aprox. 800-900º C, aplica-se gás fosfórico e os átomos de fósforo são difundidos na superfície do oscilador, os átomos de fósforo difundem-se na superfície da bolacha. A dopagem ocorre e cria uma camada superficial carregada negativamente. Como resultado, a bolacha agora tem duas camadas separadas: uma camada carregada negativamente na superfície e uma camada carregada positivamente abaixo dela.

3.- Isolamento

Para conseguir uma separação limpa das camadas positivas e negativas, as bordas das bolachas são isoladas através de gravação, um processo que remove uma camada muito fina de silício em torno das bordas da célula solar resultante do processo de difusão.

4.- Revestimento anti-reflexo

Nesta etapa do processo, as futuras células solares no processo em linha ou em lote são revestidas com nitreto de silício, o que lhe confere a sua cor azul típica. A passivação das superfícies e volumes das pastilhas de silício significa que o desempenho da célula solar é significativamente aumentado.

5.- Impressão

Em um processo de serigrafia, a pasta de prata é impressa e o alumínio é colado nas superfícies frontal e traseira da célula solar para atuar como contatos, com o contato frontal em um padrão de grade para permitir que a luz solar seja absorvida.

6.- Co-Cozimento

Subsequentemente, os contatos são conectados através de um processo de queima de eletrodo em um forno de correia transportadora a alta temperatura. A alta temperatura faz com que a pasta de prata fique embutida na superfície da camada de silício, formando um contato elétrico confiável. A pasta de alumínio na parte de trás da célula serve como um espelho para partículas que aumenta ainda mais o nível de eficiência.

7.- Teste e classificação

Finalmente, conclui a fabricação de células solares testando e classificando. As células acabadas são classificadas de acordo com os níveis de eficiência e critérios ópticos. Cada célula é testada e atribuída a uma classe de desempenho e qualidade, dependendo dos resultados do teste.

 

Medições:

  • Controle do lado dianteiro e traseiro.

  • Hot spot, curva IV, eletroluminescência.

  • Impressão, cor, geometria, contaminação, buracos.

  • Fotoluminicência.

  • Arco.

  • Micro-crack.

8.- Interconexão

Os módulos solares são então montados através da interligação de várias células solares através da gravação e encordoamento em uma configuração elétrica desejada. As células interligadas são dispostas, laminadas a vácuo, curadas por aquecimento e depois embaladas em uma estrutura de alumínio anodizado leve e protetor. Os módulos solares são selados e resistentes a intempéries e são capazes de resistir a altos níveis de radiação ultravioleta, umidade e temperaturas extremas.

 Videos

Laser Drilling

PERC Back Passivation Selective Deposition

Passivation Selective Removal

Screen Printing

Cells Testing

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