Il processo di produzione delle celle fotovoltaiche coinvolge tecniche ingegneristiche complesse e il processo di produzione di diverse tecnologie fotovoltaiche (come silicio cristallino, film sottili, ecc.). Ecco una breve panoramica del processo di produzione delle celle fotovoltaiche in silicio cristallino, il tipo più comune di cella fotovoltaica:
Purificazione delle materie prime siliconiche: Il silicio è il materiale semiconduttore più comunemente utilizzato nelle celle fotovoltaiche. Innanzitutto, la materia prima del silicio deve essere purificata per raggiungere la purezza richiesta per le celle fotovoltaiche. Ciò viene solitamente ottenuto mediante deposizione chimica da fase vapore (CVD) per produrre polisilicio.
Produzione di lingotti di silicio: Il polisilicio purificato viene fuso e solidificato ad una certa temperatura per formare lingotti di silicio. Questo processo può essere eseguito mediante il processo Czochralski (metodo CZ) o il Float Zone (metodo FZ). Il metodo CZ prevede l'immersione di un cristallo seme di silicio monocristallino allungato nel silicio fuso, quindi il sollevamento e la rotazione lenti per solidificare il silicio sul cristallo seme per formare un grande lingotto di silicio monocristallino. La regola FZ consiste nel solidificare gradualmente il silicio in un singolo cristallo spostando l'area di riscaldamento sull'asta della materia prima di silicio.
Taglio di lingotti di silicio:I lingotti di silicio vengono tagliati a fette sottili, cioè wafer di silicio. Questi wafer hanno tipicamente uno spessore compreso tra 150 e 200 micron. Il taglio può utilizzare una macchina da taglio multifilo, che utilizza un filo sottile (solitamente filo di acciaio o diamantato) per tagliare i lingotti di silicio.
Pulitura e lucidatura dei wafer di silicio: I wafer di silicio tagliati devono essere puliti e lucidati per rimuovere impurità e danni sulla superficie e garantire una superficie liscia per migliorare l'efficienza di conversione fotoelettrica.
Realizzazione della struttura della cella fotovoltaica: I wafer di silicio subiscono una serie di lavorazioni per formare la struttura delle celle fotovoltaiche. Ciò include l'applicazione di un rivestimento antiriflesso al wafer per ridurre la perdita di riflessione della luce, nonché la formazione di una giunzione PN sul wafer attraverso diffusione, impianto ionico, ecc., che è una parte fondamentale della conversione fotoelettrica delle celle fotovoltaiche.
Fabbricazione degli elettrodi: Gli elettrodi vengono realizzati sulla superficie di un wafer di silicio, solitamente rivestendo il lato anteriore del wafer di silicio con uno strato di materiale conduttivo (come alluminio o pasta d'argento) e quindi fissandolo tramite un processo di sinterizzazione. Sul retro del wafer di silicio sono realizzati anche degli elettrodi per facilitare l'uscita della corrente elettrica.
Incapsulamento: Le singole celle fotovoltaiche prodotte vengono assemblate in moduli fotovoltaici. Queste batterie sono collegate in serie o in parallelo per produrre la tensione e la corrente richieste. La batteria viene quindi incapsulata tra il vetro e la piastra posteriore per proteggerla dai fattori ambientali.
Test e certificazione: Infine, i moduli fotovoltaici devono essere sottoposti a test e certificazioni rigorosi per garantire che le loro prestazioni soddisfino gli standard e le aspettative. Il test prevede il controllo della corrente, della tensione, della potenza in uscita e della durata della batteria.