Sel surya silikon polikristalin adalah jenis teknologi fotovoltaik yang paling banyak digunakan saat ini. Bahan intinya adalah silikon polikristalin, dan proses produksi silikon polikristalin merupakan penghubung penting dalam seluruh rantai produksi baterai. Berikut ini akan diperkenalkan proses produksi ingot silikon polikristalin secara rinci, termasuk langkah-langkah penting seperti pemilihan bahan baku, peleburan, pendinginan, dan pembentukan kristal.
1. Pemilihan bahan baku
Langkah pertama dalam memproduksi ingot silikon polikristalin adalah memilih bahan baku silikon dengan kemurnian tinggi. Biasanya silikon industri (Si) dimurnikan untuk menghilangkan pengotor hingga mencapai kemurnian 99,9999% (enam sembilan). Untuk mendapatkan kemurnian tinggi, biasanya diperlukan teknologi pemurnian tingkat lanjut seperti deposisi uap kimia (CVD). Pemilihan bahan baku silikon dengan kemurnian tinggi merupakan dasar untuk memastikan kinerja sel silikon polikristalin berikutnya, karena pengotor akan mempengaruhi efisiensi konversi fotolistrik dan masa pakai sel.
2. Proses peleburan
Setelah mendapatkan bahan baku silikon dengan kemurnian tinggi, langkah selanjutnya adalah peleburan. Peleburan biasanya dilakukan dalam tungku bersuhu tinggi dengan suhu hingga 1400°C. Proses ini membutuhkan konsumsi energi yang tinggi, sehingga memilih tungku listrik yang efisien adalah kuncinya. Selama proses peleburan, struktur kristal silikon rusak dan menjadi silikon cair. Proses peleburan harus memastikan suhu seragam untuk mencegah gelembung atau cacat lainnya.
3. Pendinginan dan pemadatan
Silikon cair yang meleleh perlu didinginkan secara bertahap agar dapat mengkristal kembali menjadi silikon polikristalin. Kecepatan dan suhu pendinginan sangat penting karena mempengaruhi struktur kristal dan kualitas ingot silikon akhir. Selama proses pendinginan, silikon cair akan mulai mengeras membentuk ingot silikon polikristalin awal. Tahap ini biasanya dilakukan dalam alat pendingin khusus untuk memastikan pendinginan seragam.
4. Pembentukan kristal
Selama proses pendinginan, atom silikon akan tersusun ulang membentuk banyak kristal, bukan struktur kristal tunggal. Proses pembentukan ingot silikon polikristalin melibatkan penyemaian dan pertumbuhan kristal. Selama proses pendinginan, partikel kristal kecil pertama-tama akan terbentuk di beberapa area, dan partikel ini akan terus tumbuh seiring penurunan suhu, akhirnya membentuk ingot silikon polikristalin lengkap. Laju dan waktu pendinginan yang wajar dapat mengoptimalkan ukuran dan distribusi kristal, sehingga meningkatkan kinerja silikon polikristalin.
5. Pemotongan dan pengolahan batangan silikon
Setelah ingot silikon polikristalin mendingin hingga mencapai suhu kamar, ingot tersebut perlu dipotong menjadi irisan tipis untuk digunakan dalam pembuatan sel surya. Proses ini biasanya menggunakan mesin pemotong kawat presisi tinggi untuk memastikan ketebalan wafer silikon yang dipotong antara 180-200 mikron. Pengoperasian yang hati-hati diperlukan selama proses pemotongan untuk menghindari pemborosan material dan kerusakan pada lembaran.
6. Pemeriksaan Kualitas
Dalam proses produksi silikon ingot, pengendalian kualitas sangatlah penting. Setiap jalur produksi akan diuji secara ketat untuk memastikan kemurnian, struktur kristal, dan sifat fisik ingot silikon memenuhi standar. Biasanya, analisis spektral, pengamatan mikroskopis, dan metode lain digunakan untuk melakukan pemeriksaan menyeluruh terhadap batangan silikon untuk memastikan bahwa batangan tersebut dapat menunjukkan kinerja yang baik dalam pembuatan baterai selanjutnya.
