مراحل ساخت سلول خورشیدی

۱-پر کردن کوره

ابتدا کوره مخصوص ذوب سیلیکون از قطعات سیلیکون جامد پر می‌شود که ساختار چند کریستالی (polycrystalline) دارند. به همراه این قطعات یک دیسک سیلیکون که با بور(B) اشباع شده است نیز در کوره قرار میگیرد. ناخالصی بور موجب میشود تا بلور سیلیکونی که بعدا شکل می‌گیرد دارای آرایش پتانسیل مثبت باشد (نیمه هادی نوع P شکل بگیرد). بوته ذوب این کوره از جنس کریستال کوارتز بوده و اطراف آن را لایه ضخیمی از عایق گرافیت در برگرفته است. تمامی این مجموعه در یک کوره استوانه‌ای جای داده شده است.

۲-ذوب کردن

کوره تدریجا داغ شده و دمای آن تا حدود ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد بالا می‌رود. در این دما سیلیکون به شکل یک مذاب براق در می‌آید. آنگاه که سیستم نظارت کامپیوتری وضعیت مناسب را برای شروع رشد دادن بلور سیلیکون گزارش کند، یک هسته سیلیکون کریستالی که به کابلی آویزان و در حال چرخش است، به آرامی از بالا وارد مذاب می‌شود.

۳-رشد دادن

پس از ورود هسته بلور به مذاب، بوته در یک جهت و هسته در جهت مخالف شروع به چرخش میکنند. تدریجا سیلیکون مذاب به هسته چسبیده، جامد شده و ساختار بلوری آن را به خود می‌گیرد. هسته به آرامی بالا کشیده می‌شود و بلور تدریجا در انتهای آن شکل می‌گیرد. به تشکیل بلور، سطح مذاب در بوته پایین می‌رود و برای جبران آن بوته بالا می‌آید.

۴-خنک نمودن

بعد از اتمام رشد دادن، بلور به مدت دو روز و نیم در کوره میماند و دمای آن تدریجا تا حدود ۱۵۰ درجه سانتیگراد پایین آورده می‌شود. در این زمان بلور از کوره خارج شده به قسمت برش برده می‌شود.

۵-برش زدن

ابتدا سر و ته کریستال بریده می‌شود تا کریستالی به عرض یکنواخت بدست آید، سپس کریستال توسط اره‌های دیسکی (مانند شکل زیر) یا اره‌های سیمی که آغشته به مواد ساینده هستند به شمش‌هایی با طول کوتاه تر بریده شده و روی یک پایه فولادی مستقر می‌شوند تا در مرحله بعد مقطع آنها مربعی شود.

۶-مربع سازی

شمش‌های مستقر شده روی صفحه فولادی درون یک دستگاه برش سیمی دیگر قرار گرفته و چهار طرف آنها برش می‌خورد تا سطح مقطع آنها مشابه مربعی شود که گوشه‌های آن گرد باشد.

۷-ورقه کردن

در این مرحله هر شمش به ورقه های نازکی با ضخامت حدود ۴۰۰ میکرومتر بریده میشود. برای این کار از یک اره سیمی ویژه که آغشته به مواد ساینده (مانند سیلیکون ک ارباید) است استفاده میشود. این اره به طور همزمان چندین برش موازی روی شمش سیلیکون میزند. ورقه‌های بدست آمده که اصطلاحا ویفر نامیده می‌شوند درون جعبه‌های مخصوص قرار گرفته و به بخش بعد منتقل می‌شوند.

۸-انجام خوردگی شیمیایی

در این مرحله که در یک اتاق تمیز (اتاقی که میزان آلودگی و گرد و غبار آن تحت کنترل است) صورت می‌گیرد، چند فرآیند شیمیایی و حرارتی روی ویفر انجام می‌شود که در نتیجه آن را از یک ویفر خاکستری رنگ به یک سلول خورشیدی آبی رنگ تبدیل می‌نماید. در اولین مرحله توسط یک ماده خورنده اندکی از سطح روی ویفر برداشته می‌شود و از لحاظ میکروسکپی سطح آن دارای یک سری هرم‌های نا منظم می‌گردد تا میزان بیشتری جذب نور نماید.

۹-نفوذ دادن

بعد از خورش شیمیایی ویفرها داخل یک کوره مخصوص قرار می‌گیرندکه در آن لایه نازکی از فسفر روی سطح آنها نشانده می‌شود. با این کار اتم‌های سطح ویفر آرایش پتانسیلی منفی به خود می‌‎گیرند و در حقیقت یک نیمه هادی از نوع N تشکیل می‌شود که در اثر تماس با نیمه هادی نوع P که قبلا تشکیل شده بود یک پیوند P-N تشکیل می‌دهد. این ساختار بخش کلیدی تولید الکتریسیته در سلول فتوولتاییک
است.

۱۰-چاپ و رنگ

برای بهینه نمودن میزان جذب نور توسط سلول‌ها، آنها را در یک محفظه خلاء قرار داده روی آنها نیترید سیلیکون پاشیده می‌شود ور رنگ خاکستری سلول را به آبی تیره تغییر می‌دهد. (این کار موجب می‌شود تا میزان بازتاب نور خورشید- خصوصا بخش آبی و بنفش رنگ آن حداقل شود). برای اینکه بتوان سلول‌ها را به صورت الکتریکی به هم متصل نمود باید برای آنها ترمینال‌های فلزی ایجاد نمود. این کار توسط تکنیکی مشابه چاپ سیلک اسکرین صورت می‌گیرد اما بجای رنگ فلز روی سطح سلول قرار داده می‌شود و کار ساخت یک سلول به پایان می‌رسد.

۱۱-لحیم کاری و درون قاب قرار دادن

بعد از اتمام کار سلول‌ها آنها را زنجیره وار در به تعداد معین به هم لحیم نموده و زنجیره‌های بدست آمده را با هم موازی می‌نمایند. شبکه بدست آمده از سلول‌ها در نهایت روی یک صفحه از شیشه چسبانده می‌شوند.

این مجموعه سلول درون یک قاب فلزی با حفاظ شیشه‌ای قرار گرفته و دو انتهای ترمینال‌های الکتریکی آن جهت اتصال بیرونی در دسترس قرار داده می‌شوند.