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Fabricação de células solares com vácuo

Ao utilizar a tecnologia de vácuo de última geração, os fabricantes podem produzir painéis solares a uma taxa mais rápida e aumentar a eficiência e a durabilidade dos painéis.

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Aplicações de vácuo

Nossos produtos correspondentes

O papel do vácuo na fabricação de células solares

A indústria solar está preparando o caminho para as fontes de energia renováveis do futuro. O vácuo desempenha um papel fundamental na fabricação de painéis solares preparados para o futuro. Ele é usado desde o primeiro momento para criar o silício que compõe cada célula, até a laminação das camadas finais juntas.

Os painéis solares são uma escolha popular para consumidores e empresas à medida que a tecnologia se torna mais eficiente e econômica. No entanto, conforme cresce que a demanda por painéis solares, também aumenta a necessidade de processos de produção mais eficientes.
O vácuo permite uma produção mais rápida e maior eficiência e durabilidade dos painéis solares.

Ao utilizar a tecnologia de vácuo de última geração, os fabricantes podem produzir painéis solares a uma taxa mais rápida e aumentar a eficiência e a durabilidade dos painéis.

Além disso, a tecnologia de vácuo ideal também pode ajudar a reduzir o desperdício e aumentar a sustentabilidade do processo de produção de painéis solares. Menos material é desperdiçado, garantindo que os revestimentos sejam distribuídos uniformemente nas células solares.

A Busch oferece soluções de vácuo ideais para o setor de energia solar.

Aplicações de vácuo na fabricação de células solares

Ao usar a tecnologia de vácuo, os fabricantes de painéis solares podem produzir painéis solares duráveis, eficientes e confiáveis.

O processo de fabricação de painéis solares envolve quatro aplicações principais de vácuo:
  • Infográfico de fabricação de células solares

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Crescimento de cristais de silício sob vácuo

As células que compõem um painel solar são feitas de silício, um dos elementos mais abundantes na Terra. Este elemento pode ser encontrado em quase todas as rochas, areias de praia e solos naturais, mas sempre em combinação com outros elementos – geralmente, o oxigênio.

Silício puro é necessário para os painéis solares. Para sua criação, o polissilício, uma forma de silício de alta pureza, é fundido e um cristal de semente é introduzido. No entanto, em seu estado fundido, o silício se torna especialmente reativo. Moléculas de gás, partículas de poeira e outras impurezas podem reagir e interferir com o crescimento de cristais de silício, afetando seu desempenho e a eficiência do painel solar.

Um sistema de vácuo é usado para extrair todo o ar da câmara do processo. Sob vácuo, o silício já não tem com o que reagir, portanto o cristal ficará livre de impurezas.

Neste ambiente livre de contaminantes, o silício puro pode ser cultivado. Ele começa a se formar no cristal de semente. À medida que o cristal é lentamente puxado para fora do silício fundido, uma haste longa é formada, que pode ser cortada em wafers ultrafinos de cerca de 200 µm.

No entanto, certas impurezas são necessárias. O dopagem introduz quantidades minúsculas de outro elemento, geralmente boro ou fósforo, para criar o wafer de silício. Eles se ligam aos átomos de silício e criam "elétrons livres" que podem transmitir eletricidade pelo circuito. É isso que transforma o silício puro, um isolante, em um semicondutor.
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Câmaras de bloqueio de carga

Várias etapas críticas da produção de painéis solares ocorrem em uma câmara de vácuo, a fim de fornecer um ambiente estável e livre de contaminantes para os wafers de silício sensíveis.

No entanto, para evitar mudanças súbitas de pressão ao transferir os wafers das condições atmosféricas para a câmara principal, um estágio intermediário é necessário: a câmara de bloqueio de carga. Ela cumpre um papel semelhante a um bloqueio de ar na porta de uma nave espacial, formando um tampão entre as duas câmaras quando os wafers são carregados e descarregados.

A câmara de bloqueio de carga alterna entre a pressão ambiente atmosférica e o nível de vácuo na câmara principal. Isso significa que a câmara principal nunca perde pressão, garantindo tempos de ciclo rápidos e contaminação reduzida.

Produtos correspondentes para câmaras de bloqueio de carga
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Processos de revestimento

As células solares são revestidas com diferentes materiais. Dependendo do material e da técnica, o revestimento tem propriedades diferentes. O uso de vácuo garante que o material de revestimento seja distribuído uniformemente, esteja livre de bolhas de ar e tenha espessura uniforme. Tudo isso melhora a eficiência de cada célula solar.

Existem dois métodos de revestimento diferentes usados na fabricação de painéis solares: deposição física de vapor (PVD) e deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD). Ambas são técnicas de deposição de película fina, mas têm métodos diferentes e são usadas para finalidades diferentes. Em um processo de PVD, o vapor condensa no substrato para formar o revestimento. O processo PECVD, no entanto, faz com que o vapor sofra uma reação química no substrato, criando uma película fina.

Na fabricação de painéis solares, o PVD é normalmente usado para adicionar uma camada física, como uma camada protetora para proteger a célula solar dos elementos.

Produtos correspondentes para revestimento PVD

Por outro lado, o PECVD é usado quando são necessárias propriedades químicas e elétricas específicas, como a adição de uma camada de revestimento antirreflexo. Isso torna o painel solar mais eficiente, ajudando as células a capturar partículas de luz para gerar eletricidade. Saiba mais sobre como funcionam os processos de revestimento.

Produtos correspondentes para revestimento PECVD
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Laminação de módulos fotovoltaicos

A laminação de alta qualidade é crucial para garantir a longevidade dos módulos fotovoltaicos. Várias camadas de wafers são coladas durante este processo, incluindo uma cobertura de vidro e uma folha traseira (backsheet) para proteção.

O vácuo remove qualquer ar preso entre as camadas, criando um ligação firme e eliminando o risco de delaminação, o que poderia diminuir a eficiência do módulo fotovoltaico ao longo do tempo.

Produtos correspondentes para laminação

Nossos produtos correspondentes

Nossas soluções de vácuo são operadas nas principais unidades de produção de painéis solares. No mundo inteiro. E são reconhecidas por sua confiabilidade Em todas as etapas da produção de painéis solares.

 
Revestimento PVD
Revestimento CVD/PECVD
Laminação
Câmara de bloqueio de carga
 
COBRA NX
PANDA WV
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(câmara de bloqueio de carga)
 
 
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COBRA NX
PUMA WY
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(câmara do processo)
 
 
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COBRA DS
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(câmara de bloqueio de carga/câmara do processo)
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COBRA NC
PANDA WV
 
 
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(primeira câmara)
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COBRA NX
PANDA WV
 
 
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(segunda câmara)
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MINK MM
 
 
✓
 
COBRA NX
PANDA WV
 
 
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Obtenha seu sistema de vácuo pronto para operação agora!

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Adaptado para as suas necessidades. Incluindo a instalação de tubulações e unidades de controle.

Sistemas de vácuo personalizados

Saiba mais sobre a fabricação de células solares com vácuo

Qual é a diferença entre uma célula solar e um painel solar?

Quando falamos de energia solar, tendemos a falar de painéis solares. Mas um painel solar não é o menor componente. O menor é a célula solar, ou célula fotovoltaica. Ela compreende duas camadas de pastilhas semicondutoras. Quando várias células solares são conectadas em paralelo, elas formam um módulo fotovoltaico. Elas são encapsuladas e seladas como um único objeto.

Um ou mais módulos solares embalados como uma unidade instalável se tornam um painel solar. E uma matriz solar consiste em múltiplos painéis solares conectados em série ou paralelamente – podendo ser pequena, com apenas alguns módulos, ou do tamanho de vários hectares.

Como os painéis solares são fabricados?

O processo de fabricação de painéis solares, também conhecidos como painéis fotovoltaicos (PV), é composto por várias etapas, incluindo a produção de wafers de silício, o processamento das células e a montagem de módulos.

O processo mais comum de fabricação de painéis solares inclui as seguintes três aplicações de vácuo:

  • Crescimento de cristais de silício: areia de quartzo (SiO2) é aquecida em altas temperaturas com um agente redutor (carbono) em um forno. As moléculas de oxigênio na areia se combinam com o carbono para criar monóxido de carbono (CO), deixando para trás o silício fundido puro. Uma haste de semente de cristal é colocada na superfície de silício e puxada lentamente para cima. Essa ação, combinada com a rotação, forma um lingote de silício. Para evitar a penetração de impurezas no cristal de silício, este processo ocorre sob vácuo. Em seguida, o lingote de silício é cortado em discos finos como papel, chamados wafers de silício.
  • Processos de revestimento: dependendo do tipo de painel solar sendo fabricado, os wafers de silício passam por vários processos químicos antes de serem fabricados em células solares. Como o silício puro é brilhante, as células são reflexivas. Assim, um revestimento antirreflexo é depositado em sua superfície sob vácuo.
  • Laminação de módulos fotovoltaicos: várias células solares são unidas através de conectores metálicos para formar um módulo fotovoltaico. Uma fina camada de vidro é colocada no topo do módulo e a folha traseira é feita de um material altamente durável à base de polímero. O vácuo garante que qualquer ar preso entre as camadas seja removido, garantindo a força e longevidade do módulo acabado.

Existem diferentes tipos de painéis solares?

Existem quatro tipos principais de painéis solares:

  • Os painéis monocristalinos, também conhecidos como painéis de cristal único, são feitos através do crescimento de um único cristal de silício puro, cortado em diversos wafers. Eles são ideais para locais com espaço limitado. Mesmo em áreas com pouca luz solar, esses painéis solares são capazes de coletar a quantidade máxima de energia.
  • Painéis de emissor passivado e célula traseira (PERC) são uma versão modificada de painéis monocristalinos, com eficiência aumentada. Eles têm uma camada reflexiva adicional na parte de trás. Isso permite que eles capturem fótons extras e produzam mais energia solar do que um painel tradicional.
  • Os painéis solarespolicristalinos ou multicristalinos são compostos por vários cristais de silício. Os wafers são formados pela fusão de diversos fragmentos de silício. Esta mistura é então despejada em um molde do tamanho de uma única célula solar. Isso torna os painéis policristalinos mais ecológicos, pois seu processo de formação significa que pouco ou nenhum material é desperdiçado. Dentro desta categoria, pode-se distinguir entre os dois tipos a seguir:
    • Contato passivado com óxido de efeito túnel (TOPCon): na parte traseira da célula, é adicionada uma camada de óxido ultrafina. Isso ajuda a célula a lidar com tensões mais altas, aumentando a produção de energia. As células TOPCon também são mais eficientes do que as células PERC, especialmente em condições de baixa luminosidade.
    • Heterojunção (HJT): essas células são compostas por três camadas de material fotovoltaico. Elas usam duas tecnologias de células diferentes, silício policristalino e silício de película fina, que trabalham juntas para produzir eletricidade. As células HJT são geralmente combinadas para criar painéis maiores do que outras tecnologias de células e podem atingir altos níveis de eficiência.
  • Os painéis solares de película fina são compostos por várias camadas. De tão finas, essas camadas são flexíveis. Os painéis são mais leves e fáceis de instalar, pois não requerem uma estrutura de suporte. Os painéis solares de película fina não são feitos de silício, mas de telureto de cádmio (CdTe), silício amorfo (a-Si) e cobre-índio-gálio-selênio (CIGS), também conhecido como perovskita. Eles são mais eficientes do que as células HJT.

Todos os tipos de painéis solares são feitos com o uso de vácuo em diferentes estágios do processo de fabricação de painéis solares. Dependendo do tipo, isso pode ser durante o crescimento, revestimento ou laminação de silício, ou todos os três.

Qual é a matéria-prima para a fabricação de painéis solares?

A areia de quartzo, também conhecida como areia de praia natural, é usada para fabricar painéis solares. A partir dessa areia, é possível produzir silício puro, que é o principal material necessário na fabricação de painéis solares. O silício puro é extremamente reativo em seu estado fundido, portanto, é processado sob vácuo para evitar a penetração de impurezas no cristal de silício.

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