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Produção de células solares com vácuo

Graças à utilização de tecnologia de vácuo de ponta, os fabricantes podem produzir painéis solares a uma maior velocidade e aumentar a eficiência e a durabilidade dos painéis.

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Aplicações de vácuo

Os nossos produtos correspondentes

O papel do vácuo na produção de células solares

A indústria solar abre caminho para as fontes de energia renováveis do futuro. O vácuo desempenha um papel fundamental na produção de painéis solares preparados para o futuro. É utilizado logo desde o primeiro momento para criar o silício que compõe cada célula, até à laminação das camadas finais.

Os painéis solares são uma escolha popular para consumidores e empresas à medida que a tecnologia se torna mais eficiente e rentável. No entanto, à medida que a procura de painéis solares continua a crescer, aumenta também a necessidade de processos de produção mais eficientes.
O vácuo permite uma produção mais rápida, bem como uma maior eficiência e durabilidade dos painéis solares.

Graças à utilização de tecnologia de vácuo de ponta, os fabricantes podem produzir painéis solares a uma maior velocidade e aumentar a eficiência e a durabilidade dos painéis.

Além disso, a tecnologia de vácuo ideal também pode ajudar a reduzir os desperdícios e aumentar a sustentabilidade do processo de produção de painéis solares. Graças à distribuição uniforme dos revestimentos nas células solares, são desperdiçados menos resíduos.

A Busch oferece soluções de vácuo ideais para a indústria da energia solar.

Aplicações de vácuo na produção de células solares

Ao utilizar a tecnologia de vácuo, os fabricantes de painéis solares podem produzir painéis solares duradouros, eficientes e fiáveis.

Existem quatro aplicações principais do vácuo durante o processo de produção de painéis solares:
  • Infográfico de produção de células solares

  • getMedia
  • getMedia

  • getMedia
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Cristais de silício crescem sob vácuo

As células que compõem um painel solar são feitas de silício, um dos elementos mais abundantes na Terra. Encontra-se em quase todas as rochas, areias de praia naturais e solos, mas sempre em combinação com outros elementos, geralmente oxigénio.

Para os painéis solares é necessário silício puro. Para o criar, é derretido polissilício, uma forma altamente pura de silício, e é introduzida um cristal semente. No entanto, no estado fundido, o silício torna-se especialmente reativo. As moléculas de gás, partículas de poeira e outras impurezas podem reagir e interferir com o crescimento dos cristais de silício, afetando, em última análise, o seu desempenho e a eficiência do painel solar.

É utilizado um sistema de vácuo para extrair todo o ar da câmara do processo. Sob vácuo, o silício já não tem nada com que reagir, por isso o cristal estará livre de impurezas.

Neste ambiente livre de contaminantes pode ser cultivado o silício puro. Começa a formar-se no cristal semente. À medida que o cristal é lentamente afastado do silício fundido, cria uma barra comprida que pode ser cortada em wafers ultrafinos de cerca de 200 µm.

No entanto, determinadas impurezas são necessárias. A dopagem introduz quantidades minúsculas de outro elemento, normalmente boro ou fósforo, para criar o wafer de silício. Este liga-se aos átomos de silício, criando "eletrões livres" que podem transmitir eletricidade através do circuito. É isto que transforma o silício puro, um isolante, num semicondutor.
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Câmaras de bloqueio de carga

Vários estágios críticos na produção de painéis solares ocorrem numa câmara de vácuo para proporcionar um ambiente estável e livre de contaminantes para os sensíveis wafers de silício.

No entanto, para evitar alterações súbitas na pressão durante a transferência dos wafers das condições atmosféricas para a câmara principal, é necessário um estágio intermédio: a câmara de bloqueio de carga. Esta cumpre um papel semelhante a uma eclusa de ar na porta de uma nave espacial, fornecendo uma antecâmara entre as duas câmaras ao carregar e descarregar os wafers.

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

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. A utilização de vácuo garante que o material de revestimento é distribuído uniformemente, está isento de bolhas de ar e tem uma espessura uniforme. Tudo isto aumenta a eficiência de cada célula solar.

Existem dois métodos de revestimento diferentes utilizados na produção de painéis solares: deposição física de vapor (PVD) e deposição química em fase de vapor reforçada com plasma (PECVD). Ambas são técnicas de deposição de película fina, mas têm métodos diferentes e são utilizadas para finalidades diferentes. Num processo PVD, o vapor condensa no substrato para formar o revestimento. No entanto, o processo PECVD faz com que o vapor sofra uma reação química no substrato, criando uma película fina.

Na produção de painéis solares, geralmente é utilizado o PVD 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 utilizado quando são necessárias propriedades químicas e elétricas específicas, como a adição de uma camada de revestimento antirreflexo. Isto torna o painel solar mais eficiente, ajudando as células a captar 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 essencial para garantir a longevidade dos módulos fotovoltaicos. Durante este processo são unidas várias camadas de wafers, incluindo uma cobertura de vidro e uma folha de suporte protetora.

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

Produtos correspondentes para laminação

Precisa de vácuo no seu processo?

Nós podemos conceber a sua solução de vácuo à medida.

Os nossos produtos correspondentes

As nossas soluções de vácuo são aplicadas nas maiores instalações de produção de painéis solares. No mundo inteiro. E são reconhecidas pela sua fiabilidade. Em todos os estágios 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
 
 
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COBRA NX
PANDA WV
 
 
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Obtenha agora o seu sistema de vácuo pronto a usar!

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Personalizado às suas necessidades. Inclui a instalação das tubagens e unidades de controlo.

Sistemas de vácuo personalizados

Saiba mais sobre a produção de células solares com vácuo

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

Quando falamos de energia solar, temos tendência para falar de painéis solares. Mas um painel solar não é o componente mais pequeno. O mais pequeno é a célula solar ou célula fotovoltaica. Esta é composta por duas camadas de wafers semicondutores. Quando várias células solares são ligadas em paralelo, formam um módulo fotovoltaico. Estas são encapsuladas e vedadas como um único objeto.

Um ou mais módulos fotovoltaicos embalados como uma unidade instalável tornam-se um painel solar. E um sistema de painéis solares é composto por vários painéis solares ligados em série ou em paralelo, podendo incluir apenas alguns módulos ou estender-se por vários hectares.

Como são fabricados os painéis solares?

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

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

  • Crescimento de cristais de silício: a areia de quartzo (SiO2) é aquecida a altas temperaturas com um agente redutor (carbono) num forno. As moléculas de oxigénio na areia combinam-se com o carbono para criar monóxido de carbono (CO), produzindo silício fundido puro. Uma barra de cristal semente é colocada na superfície do silício e lentamente puxada para cima. Esta ação, combinada com a rotação, forma um lingote de silício. Para evitar a entrada de impurezas no cristal de silício, este processo é realizado sob vácuo. Em seguida, o lingote de silício é cortado em wafers ultrafinos, chamados wafers de silício.
  • Processos de revestimento: dependendo do tipo de painel solar a ser fabricado, os wafers de silício são submetidos a vários processos químicos antes de serem transformados em células solares. Como o silício puro é brilhante, as células são refletoras. Por isso, na sua superfície é aplicado um revestimento antirreflexo sob vácuo.
  • Laminação de módulos fotovoltaicos: várias células fotovoltaicas são unidas através de conectores metálicos para formar um módulo fotovoltaico. Uma fina camada de vidro é colocada sobre o módulo e a folha suporte é feita de um material à base de polímero altamente durável. O vácuo garante que qualquer ar preso entre as camadas é removido, garantindo a resistência e longevidade do módulo acabado.

Existem diferentes tipos de painéis solares?

Existem quatro tipos principais de painéis solares:

  • Os painéis monocristalinos, também conhecidos como painéisde cristal único, são produzidos através do crescimento de um único cristal de silício puro que é cortado em vários wafers. São ideais para locais com espaço limitado. Mesmo em áreas com pouca luz solar, estes painéis solares conseguem recolher a quantidade máxima de energia.
  • Os painéis de emissor passivado e célula traseira (PERC) são uma versão modificada dos painéis monocristalinos com uma maior eficiência. Têm uma camada refletora adicional na parte de trás. Isto permite-lhes captar fotões adicionais e produzir 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 vários fragmentos de silício. Esta mistura é depois vertida num molde do tamanho de uma única célula solar. Isto torna os painéis policristalinos mais ecológicos, visto que o seu processo de formação garante que pouco ou nenhum material é desperdiçado. Dentro desta categoria, distingue-se entre os seguintes dois tipos:
    • Contacto passivado por óxido de túnel (TOPCon): na parte de trás da célula é adicionada uma camada de óxido ultrafina. Isto ajuda a célula a processar tensões mais elevadas, 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): estas células são compostas por três camadas de material fotovoltaico. Utilizam duas tecnologias de células diferentes, o silício policristalino e o silício de película fina, que trabalham em conjunto para produzir eletricidade. As células HJT são geralmente combinadas para criar painéis maiores do que outras tecnologias de células e podem atingir elevados graus de eficiência.
  • Os painéis solares de película fina são feitos de várias camadas. Estas camadas são tão finas que são flexíveis. Os painéis são mais leves e fáceis de instalar, uma vez que não necessitam de uma estrutura de suporte. Os painéis solares de película fina não são feitos de silício, mas sim de telureto de cádmio (CdTe), silício amorfo (a-Si) e cobre-índio-gálio-selénio (CIGS), também conhecido como perovskita. São mais eficientes do que as células HJT.

Todos os tipos de painéis solares utilizam vácuo em vários estágios do processo de produção de painéis solares. Dependendo do tipo, isto pode ser durante o crescimento do silício, o revestimento ou a laminação, ou até nos três.

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

A areia de quartzo, também conhecida como areia de praia natural, é utilizada para fabricar painéis solares. A partir desta areia é possível produzir silício puro, que é o principal material necessário na produção de painéis solares. O silício puro é extremamente reativo no seu estado fundido, por isso é processado sob vácuo para evitar a entrada de impurezas no cristal de silício.

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