Proces produkcji ogniw fotowoltaicznych obejmuje złożone techniki inżynieryjne oraz proces wytwarzania różnych technologii fotowoltaicznych (takich jak krzem krystaliczny, cienkie warstwy itp.). Oto krótki przegląd procesu produkcji ogniw fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego, najpopularniejszego typu ogniwo fotowoltaiczne:
Oczyszczanie surowców krzemowych: Krzem jest najczęściej stosowanym materiałem półprzewodnikowym w ogniwach fotowoltaicznych. Przede wszystkim surowiec krzemowy musi zostać oczyszczony, aby osiągnąć czystość wymaganą w ogniwach fotowoltaicznych. Zwykle osiąga się to poprzez chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) w celu wytworzenia polikrzemu.
Produkcja wlewków krzemowych: Oczyszczony polikrzem topi się i zestala w określonej temperaturze, tworząc wlewki krzemu. Proces ten można przeprowadzić albo metodą Czochralskiego (metoda CZ), albo metodą Float Zone (metoda FZ). Metoda CZ polega na zanurzeniu wydłużonego monokrystalicznego kryształu zaszczepiającego krzemu w roztopionym krzemie, a następnie powolnym podnoszeniu i obracaniu go w celu zestalenia krzemu na krysztale zaszczepiającym, tworząc duży wlewek monokrystalicznego krzemu. Zasada FZ polega na stopniowym zestalaniu krzemu w monokryształ poprzez przesuwanie obszaru grzewczego na pręcie surowca krzemowego.
Cięcie wlewków krzemowych:Wlewki krzemu tnie się na cienkie plasterki, czyli wafle krzemowe. Płytki te mają zazwyczaj grubość od 150 do 200 mikronów. Do cięcia można wykorzystać wielodrutową maszynę do cięcia, która wykorzystuje cienki drut (zwykle stalowy lub diamentowy) do cięcia wlewków krzemu.
Czyszczenie i polerowanie płytek krzemowych: Cięte płytki krzemowe należy oczyścić i wypolerować, aby usunąć zanieczyszczenia i uszkodzenia z powierzchni oraz zapewnić gładką powierzchnię, aby poprawić wydajność konwersji fotoelektrycznej.
Wykonanie konstrukcji ogniwa fotowoltaicznego: Płytki krzemowe poddawane są szeregowi obróbek, tworząc strukturę ogniw fotowoltaicznych. Obejmuje to nałożenie powłoki antyrefleksyjnej na płytkę w celu zmniejszenia utraty odbicia światła, a także utworzenie złącza PN na płytce poprzez dyfuzję, implantację jonów itp., co jest kluczowym elementem konwersji fotoelektrycznej ogniw fotowoltaicznych.
Produkcja elektrod: Elektrody wykonuje się na powierzchni płytki krzemowej, zwykle poprzez pokrycie przedniej strony płytki krzemowej warstwą materiału przewodzącego (takiego jak pasta aluminiowa lub srebrna), a następnie utrwalenie jej w procesie spiekania. Z tyłu płytki krzemowej znajdują się również elektrody ułatwiające odprowadzanie prądu elektrycznego.
Kapsułkowanie: Wyprodukowane pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne są montowane w moduły fotowoltaiczne. Baterie te są połączone szeregowo lub równolegle, aby wytworzyć wymagane napięcie i prąd. Następnie akumulator jest hermetyzowany pomiędzy szkłem a tylną ścianką, aby chronić akumulator przed czynnikami środowiskowymi.
Testowanie i certyfikacja: Wreszcie moduły fotowoltaiczne muszą przejść rygorystyczne testy i certyfikację, aby mieć pewność, że ich działanie spełnia standardy i oczekiwania. Testowanie obejmuje sprawdzenie prądu, napięcia, mocy wyjściowej i trwałości akumulatora.