太阳能电池制造：从沙子到太阳能电池

神奇的光伏领域展现出如何借助沙子和阳光发电。太阳能的产生是在太阳能电池制造中，复杂的化学与物理工艺相作用的结果。
首先，从石英砂里提取出原硅。若要用于光伏行业，这种半金属纯度应达到 99 %。光伏行业利用硅的半导体特性产生太阳能。在特殊炉中，原硅在超过 1,400 °C 的高温下融化。然后，薄片（所谓的籽晶）浸入液体壁硅，接着重新缓慢拉出。在该工艺步骤中，液体硅附着在籽晶上并固化。在四天的时间里，形成长达 2.8 米的硅棒。这种称为晶锭的圆形基础晶体现在被切割为方形。在太阳能电池制造中，这一步骤完全是出于实用考虑。方形太阳能电池之后更易于附着至太阳能模块表面。晶锭通过超细线锯切割为 0.15-0.18 毫米的薄片。单个薄片被称为晶圆，其构成每块太阳能电池乃至太阳能电池制造的基础。
晶圆切割后，在链式或批量清洁系统中予以清洁。锯切后，晶圆表面受损严重。其中部分表面晶体结构中有微米深的干扰裂纹，还有部分十分平滑且反射率高。因此，随后有多个蚀刻步骤通过同步纹理蚀刻去除锯切损伤。如果之后在显微镜下观察电池，您可看到形成金字塔状结构。借助堆叠的金字塔状结构，光线折射多次使入射光更为高效。
太阳能电池制造的下一步便是扩散。此时，带负电荷的磷层施加至每块晶圆的正电荷基片。在加热至 900 ℃ 的炉子里，借助氮注入磷。气态磷氮混合物沉积在晶圆上。不过，扩散应仅出现在电池一侧，以便在末端获得相反极。因此，借助边缘隔离，电池一侧被蚀刻至基材上。如此一来，P 型扩散区仍保留在一侧，B 型扩散基显露于另一侧。在扩散侧，基片上形成氧化扩散层。所谓的磷硅玻璃应在不损伤下层扩散硅区的条件下予以去除。这通过 PSG 蚀刻，即附加的边缘隔离步骤完成。之后，必须通过使晶圆表面电失活钝化晶圆。这分别在正面和背面完成，遵循不同策略。该工艺使电池正面呈现独特深蓝层。
在负电荷与正电荷层之间的交界面，光线产生的自由带电体分离出来。由此产生电流。但是，单块电池里生成的电流是如何传送的呢？通过冲压将银合金压接至电池正面。这样形成特有的栅格图案。该银层确保在太阳能电池制造完毕之后可传送电流。
太阳能电池现已运行就绪。它们可生成并传送电力。但每块电池的电效率不同。  经过一系列测试评估和分类电池效率。在测试阶段后组装太阳能电池。电池焊接在一起以便电压聚集。太阳能电池制造的下一步被称为层压。电池组装在玻璃板里。这可保护其免受天气影响长达 25 年以上。太阳能模块包含 60 块电池。当多个模块连接在一起便构成太阳能发电设备，利用阳光与沙子发电。

RENA 参与太阳能电池制造

RENA Technologies GmbH 是全球技术先进企业，为湿法化学表面处理提供集成式生产系统。这包括自动和手动湿法工艺设备，用于制造各行各业的半导体产品制造——以及光伏和太阳能电池制造。针对正片蚀刻和清洁，RENA 提供自动湿法工艺设备，包括无载片选项和灵活的输入输出解决方案。