โซล่าเซลล์ที่ใครๆ ก็พูดถึงมีกระบวนการผลิตอย่างไร ?

ปัจจุบันนี้หลาย ๆ คน คงคุ้นชินกับเทคโนโลยีโซล่าเซลล์ หรือเซลล์แสงอาทิตย์มากขึ้น  เพราะเป็นนวัตกรรมที่ไ่ด้รับความสนใจและการยอมรับมากขึ้นในประเทศไทย ไม่เพียงแต่ในประเทศไทยเท่านั้น แต่ในหลายประเทศทั่วโลกต่างให้ความสนใจและพัฒนากระบวนการผลิตโซล่าเซลล์ ให้เป็นพลังงานทดแทนแบบยั่งยืนแบบหนึ่ง และโซล่าเซลล์ยังเป็นเทคโนโลยีที่เป็นพลังงานสะอาดสามารถเปลี่ยนแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานไฟฟ้า  โดยแผงโซล่าเซลล์เป็นอุปกรณ์หลักในการผลิตไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งแผงเซลล์แสงอาทิตย์นี้ได้ถูกพัฒนาโดยการใช้เทคโนโลยีแพร่สารเข้าไปในผลึกของซิลิคอนจนได้เซลล์แสงอาทิตย์ ต่อมากระบวนการผลิตโซล่าเซลล์ ได้มีการพัฒนาจนก้าวหน้าและมีประสิทธิภาพเป็นอย่างมาก วันนี้ T-Solar Power  จะพาไปดูรายละเอียด รู้จักกับขั้นตอนทั้งหมดในการผลิตโซล่าเซลล์ว่า มีกระบวนการอย่างไรก่อนนำมาใช้งาน

กระบวนการผลิตโซล่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบซิลิคอน 

เทคโนโลยีโซล่าเซลล์มีหลายประเภท แต่ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนกระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการสกัดซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งโดยทั่วไปมาจากควอตซ์หรือทราย จากนั้นซิลิคอนนี้จะถูกทำให้บริสุทธิ์ด้วยการบำบัดทางเคมีและความร้อนหลายครั้งเพื่อให้ได้ระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการ (99.9999% หรือสูงกว่า) ซิลิคอนบริสุทธิ์จะถูกละลายและหล่อเป็นแท่งหรือบล็อกทรงกระบอกขนาดใหญ่ หลังจากนั้นแท่งซิลิคอนจะถูกหั่นเป็นแผ่นเวเฟอร์บางมากโดยใช้เลื่อยลวด ซึ่งเวเฟอร์เหล่านี้จะมีความหนาน้อยกว่า 0.2 มิลลิเมตร

กระบวนการนำแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนมาผลิตเป็นแผงโซล่าเซลล์โดยมีขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1  ปรับสภาพพื้นผิว 

เวเฟอร์ซิลิคอนผ่านกระบวนการตรวจสอบและปรับสภาพเบื้องต้นในการผลิตโซล่าเซลล์ เริ่มตั้งแต่การวัดค่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อขจัดข้อบกพร่องห้ได้เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีความแม่นยำและมีประสิทธิภาพ หลังจากนั้น สร้างพื้นผิวที่เรียบและสะท้อนแสง โดยการใช้การกัดกร่อนแบบแอนไอโซโทรปิก เพื่อให้เกิดการสะท้อนแสงและดูดซับแสงในการผลิตพลังงานไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 2 การทำความสะอาดและเพิ่มสารเจือปน

ขั้นตอนในกระบวนการผลิตโซล่าเซลล์ จำเป็นต้องมีการทำความสะอาดด้วยกรด เพื่อป้องกันปัญหาการกัดกร่อนของซิลิคอน ด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ ลิเธียมไฮดรอกไซด์ และเอธิลเนเดียม ในการทำความสะอาดซิลิคอน โดยใช้อุณหภูมิกัดกร่อนประมาณ 70-85 องศาเซลเซียส จากนั้นเพิ่มสารเจือปนเป็นกระบวนการผลิตโซล่าเซลล์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการเพิ่มสารเจือปนฟอสฟอรัสลงบนผลึกเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อสร้างรอยต่อ p-n สิ่งนี้จะทำหน้าที่เป็นสื่อนำกระแสไฟฟ้าซึ่งจำเป็นต่อการผลิตไฟฟ้าเมื่อโดนแสงแดด

ขั้นตอนที่ 3 การแกะสลักและการแยกขอบ

ไม่เพียงแต่ต้องเพิ่มสารเจือปนในแผ่นผลึกเวเฟอร์ซิลิคอนเท่านั้นที่ แต่ยังรวมไปถึงการพิจารณาบริเวณขอบของแผ่นเวเฟอร์และบริเวณด้านหลังด้วย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของวงจรกระแสไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์  ส่วนการแยกขอบจะเป็นการจำกัดเส้นทางวงจรไฟฟ้ารอบขอบแผ่นเวเฟอร์ โดยจะวางแผ่นเซลล์ด้านบนของกันและกัน แล้วทำการแกะสลักด้วยพลาสมาเพื่อกัดขอบที่เปิดออก หลังจากกระบวนการแกะสลักด้วยพลาสมาแล้ว อาจมีอนุภาคที่ยังคงตกค้างอยู่บนผลึกและขอบเวเฟอร์ ดังนั้น จำเป็นต้องมีขั้นตอนการล้างเวเฟอร์ครั้งที่ 2 เพื่อกำจัดอนุภาคที่เหลือ

ขั้นตอนที่ 4 การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน

หลังจากการล้างครั้งที่สอง, ขั้นตอนถัดไปคือการเคลือบสารป้องกันแสงสะท้อนหรือ Anti-reflective Coating (AR) เพื่อลดการสะท้อนแสงบนพื้นผิวเวเฟอร์ซิลิคอน การเคลือบ AR ยังช่วยเพิ่มปริมาณการดูดซับแสงอาทิตย์เข้าสู่ผลึกเซลล์ การเคลือบนี้ใช้ซิลิคอนไนไตรด์ (Si3N4) สำหรับเคลือบแบบบาง และใช้ไททาเนียมออกไซด์ (TiO2) สำหรับเคลือบแบบหนา สีของแผ่นโซล่าเซลล์จะขึ้นอยู่กับการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนด้วย.

การเคลือบป้องกันแสงสะท้อนเชื่อมโยงกับสารกึ่งตัวนำ แบ่งเป็น 3 แบบ:

• Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition (APCVD): เป็นการเคลือบ AR โดยใช้อุณหภูมิสูง.
• Low-Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD): เป็นการเคลือบ AR โดยกระบวนการตกตะกอนในเตาหลอมแบบท่อเช่นเดียวกับวิธี APCVD และต้องใช้อุณหภูมิสูง
• Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD): เป็นการเคลือบ AR บนแผ่นเวเฟอร์โดยใช้สารเคลือบบาง ที่มีสถานะเป็นก๊าซและผ่านกระบวนการทำปฏิกิริยาเคมีจนแข็งตัวบนแผ่นเวเฟอร์

ขั้นตอนที่ 5 การพิมพ์และการอบแห้ง

ในขั้นตอนต่อมา จะเป็นการนำเวเฟอร์ซิลิคอนไปเข้าเฟรมโลหะ โดยพิมพ์ลงที่ด้านหลังของเวเฟอร์ อุปกรณ์การพิมพ์สกรีนแบบพิเศษ หลังจากนั้นจะนำแผ่นเวเฟอร์ไปผ่านกระบวนการทำให้แห้ง เมื่อแห้งดีแล้วจะนำไปพิมพ์หน้าสัมผัสด้านหน้า โดยอิเล็กโทรด (หน้าสัมผัสโลหะ) จะถูกพิมพ์บนหน้าจอบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ อิเล็กโทรดเหล่านี้จะรวบรวมกระแสไฟฟ้าที่สร้างโดยเซลล์ และผ่านกระบวนการทำให้แห้งอีกครั้ง เมื่อหน้าสัมผัสแห้งดีแล้ว ทั้งด้านหหน้าและด้านหลังแผ่นเวเฟอร์จะถูกส่งผ่านเตาเผาผนึก หลังจากเวเฟอร์ถูกทำให้เย็นลง ก็จะเป็นกระบวนการผลิตโซล่าเซลล์ที่สมบูรณ์แบบ

ขั้นตอนที่ 6  ทดสอบและการเรียงลำดับเซลล์

กระบวนการผลิตแผงโซล่าเซลล์ในขั้นสุดท้าย หลังจากประกอบแล้วเซลล์แสงอาทิตย์แต่ละเซลล์ได้รับการทดสอบประสิทธิภาพ คุณภาพ และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าแยกกัน โดยอุปกรณ์ทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์จำลอง เพื่อจำแนกเกรดและจัดเรียงคุณภาพ ให้มีความพร้อมสำหรับการใช้งานทั่วไป

 ขั้นตอนที่ 7 การประกอบโมดูล 

เซลล์แสงอาทิตย์เชื่อมต่อกันเพื่อสร้างโมดูลหรือแผงเซลล์แสงอาทิตย์ เซลล์หลายเซลล์ถูกต่อเข้าด้วยกันในการกำหนดค่าเฉพาะเพื่อให้ได้แรงดันและกระแส output ที่ต้องการวัสดุห่อหุ้ม เช่น EVA (เอทิลีน-ไวนิลอะซิเตต) และฝาครอบแก้ว ถูกนำมาใช้เพื่อปกป้องเซลล์และรับประกันความทนทาน โดยทั่วไปแล้วจะมีการเพิ่มเฟรมรอบแผงโซล่าเซลล์เพื่อรองรับโครงสร้าง มีการเพิ่มแผ่นรองด้านหลังที่ด้านหลังของแผงเพื่อป้องกันจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

ในบทความนี้ T-Solar Power หวังว่าจะทำให้ท่านได้เข้าถึงขั้นตอนและกระบวนการต่างๆของการผลิตแผงโซล่าเซลล์มากขึ้น เพื่อเป็นข้อมูลความรู้ประกอบการตัดสินใจในการติดตั้งงโซล่าเซลล์ และทาง T-Solar Power ยินดีเป็นอย่างยิ่งที่จะให้คำปรึกษา และแนะแนวทางการโซล่าเซลล์ให้เหมาะสมกับสถานที่ของท่าน ไม่ว่าจะเป็นบ้าน โรงงานหรือออฟฟิศ ทางเราก็ยินดีให้บริการอย่างเต็มที่

ด้วยความห่วงใย

T-Solar Power Hatyai 

บริษัทติดตั้งแผงโซล่าเซลล์ภาคใต้ที่มีประสบการณ์อย่างยาวนาน