Tillverkning av solpaneler med vakuum

Odling av kiselkristaller under vakuum

Cellerna i en solpanel är tillverkade av kisel, ett av de grundämnen som finns i överflöd på jorden. Det finns i nästan alla bergarter, naturlig strandsand och jord, men alltid i kombination med andra grundämnen – oftast syre.

Till solpaneler behövs rent silikon. För att skapa det smälts polysilikon, en form av kisel med hög renhet, och en kristallkärna bildas. I smält tillstånd blir kisel dock extra reaktivt. Gasmolekyler, dammpartiklar och andra föroreningar kan reagera och störa tillväxten av kiselkristaller, vilket i slutändan påverkar deras prestanda och solpanelens effektivitet.

Ett vakuumsystem används för att extrahera all luft från processkammaren. Under vakuum finns det ingenting som kiseln kan reagera med, så kristallen kommer att vara fri från föroreningar.

i denna miljö som är fri från orenheter kan rent kisel odlas. Det börjar ta form på kristallkärnan. När kristallen långsamt dras ut ur det smälta kislet bildas en lång stång som kan skäras till ultratunna kiselskivor på cirka 200 µm.

Vissa föroreningar är dock nödvändiga. Med hjälp av doping tillförs små mängder av ett annat grundämne, vanligen bor eller fosfor, för att skapa kiselplattan. Dessa binder till kiselatomerna och skapar ”fria elektroner” som kan överföra elektricitet över kretsen. Det är detta som förvandlar rent kisel, en isolator, till en halvledare.

Lastlåskammare

Flera kritiska steg i produktionen av solpaneler sker i en vakuumkammare för att ge en stabil, kontamineringsfri miljö för de känsliga kiselplattorna.

För att undvika plötsliga tryckförändringar när kiselplattorna överförs från atmosfäriska tillstånd till huvudkammaren krävs dock ett mellanliggande steg – lastlåskammaren. Den har ungefär samma funktion som en luftsluss på en rymdfarkosts dörr och fungerar som en buffert mellan de två kamrarna när kiselplattor läggs in eller tas ut.

I lastlåskammaren varierar trycket cykliskt mellan det atmosfäriska omgivningtrycket och vakuumet i huvudkammaren. Detta innebär att huvudkammaren aldrig förlorar trycket, vilket säkerställer snabba cykeltider och minskad kontaminering.

Överensstämmande produkter för lastlåskammare

Beläggningsprocesser

Solceller är belagda med olika material. Beroende på material och teknik har beläggningen olika egenskaper. Vakuum säkerställer att beläggningsmaterialet fördelas jämnt, är fritt från luftbubblor och har enhetlig tjocklek. Allt detta förbättrar effektiviteten hos varje solcell.

Det finns två olika beläggningsmetoder som används vid tillverkning av solpaneler: PVD-beläggning (Physical Vapor Deposition) och plasmaförstärkt PVD-beläggning (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition – PECVD). Båda dessa är tunnfilmsdeponeringstekniker men använder olika metoder och används för olika ändamål. I en PVD-process kondenseras ångan på substratet för att bilda beläggningen. I PECVD-processen genomgår däremot ångan en kemisk reaktion på substratet och bildar en tunn film.

Vid tillverkning av solpaneler används vanligtvis PVD för att lägga till ett fysiskt lager, till exempel ett skyddande lager för att skydda solcellen mot väder och vind.

Överensstämmande produkter för PVD-beläggning

PECVD används när specifika kemiska och elektriska egenskaper krävs, till exempel att lägga till ett lager antireflexbehandlad beläggning. Detta gör solpanelen mer effektiv genom att hjälpa cellerna att fånga upp ljuspartiklar för att generera elektricitet. Läs mer om hur lamineringsprocesser fungerar.

Överensstämmande produkter för PECVD-beläggning

Laminering av solcellsmoduler

Laminering av hög kvalitet är avgörande för att säkerställa lång livslängd för solcellsmodulerna. Flera lager av kiselplattor lamineras under denna process, inklusive ett glaskydd och ett skyddande bakstycke.

Vakuum avlägsnar eventuell instängd luft mellan lagren, vilket skapar en tät förbindelse och eliminerar risken för delaminering, vilket kan minska solcellsmodulens effektivitet över tid.

Överensstämmande produkter för laminering