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ENERGIA SOLAR
PROCESOS FABRICACION
FOTOVOLTAICA
LINGOTES DE SILICIO
CILINDROS DE
SILICIO
DEBIDAMENTE
RECTIFICADOS
RECUADRADO DEL LINGOTE
FINALIZACION DEL
PRIMER CORTE DEL
RECUADRADO
EFECTUADO CON
DISCOS PARALELOS
CON BORDE DE
DIAMANTE
Recuadrado de lingotes
La materia prima silicio
altamente purificado se recibe en
cilindros, a estos se le efectúa
cuatro cortes (dos a dos)
longitudinales con una máquina
dotada de dos discos de diamante.
Así obtenemos un lingote seudocuadrado.
RECUADRADO DEL LINGOTE
FINALIZACION DEL
SEGUNDO CORTE
LINGOTES RECUADRADOS
LINGOTES
TERMINADOS DE
RECUADRAR
PEGADO DE LINGOTES
SUJECION DE LOS
LINGOTES AL
SOPORTE
MEDIANTE
PEGAMENTOS
HASTA FORMAR
CONJUNTOS DE 800
m.m. DE LONGITUD
Pegado de lingotes
Después del recuadrado y
utilizando un útil de centraje, los
lingotes se sujetan con pegamento
a un soporte formado por una
plancha de vidrio y otra en acero
inoxidable cuya longitud es
aproximadamente de 800mm.
MAQUINA DE CORTE
LINGOTE
COLOCADO EN
MAQUINA
PREPARADO PARA
EL CORTE DE
OBLEAS
Corte de obleas
El conjunto formado en el paso anterior
se sujeta a una máquina en posición
invertida (lingote hacia abajo), que baja muy
lentamente contra una madeja de hilos muy
finos (0.17mm) espaciados uniformemente a
lo largo de unos cilindros guía de una
longitud aproximada de un metro de largo.
Estos hilos, mojados con aceite y un
producto abrasivo, van cortando los lingotes
en unas finas hojas de silicio de espesor
aproximado de 0.3mm (obleas)
OBLEAS CORTADAS
FINALIZACION DEL
CORTE DE OBLEAS
EN UNA MAQUINA
DE DOBLE LINGOTE
LIMPIEZA Y DESPEGUE DE OBLEAS
UNA VEZ
DESMONTADO DE LA
MAQUINA LOS
LINGOTES SON
SOMETIDOS A
DIFERENTES
PROCESOS DE
LIMPIEZA Y LAS
OBLEAS DESPEGADAS
SON CARGADAS EN
SOPORTES DE
PLASTICO
Desengrase
Una vez retirado el conjunto de
lingotes cortados pero todavía con sus
soportes, se someten a unos procesos
de limpieza con disolventes para quitar
los restos (aceite, abrasivo, polvo).
Después se sumergen en una
disolución de ácido para disolver los
pegamentos. De esta forma las obleas
quedan sueltas y son cargadas en
unos soportes de plástico (casetts)
MAQUINA DE LIMPIEZA DE OBLEAS
LIMPIEZA FINAL DE
LAS OBLEAS
MEDIANTE
DETERGENTES Y
SUCESIVOS
ENJUAGUES
Limpieza final
Varios casetts son cargados en
una cesta soporte que
sucesivamente se van
introduciendo en diferentes cubas
con agua y detergente. Después
son enjuagadas enérgicamente y
secadas en centrifugadora.
SECADO DE OBLEAS
SECADO DE OBLEAS
MEDIANTE
CENTRIFUGACION Y
NITROGENO
CALIENTE
OBLEAS LIMPIAS
OBLEAS
PREPARADAS Y
LIMPIAS PARA EL
SIGUIENTE PASO DE
PROCESO
LINEA HUMEDA (TRATAMIENTO QUIMICO)
ATAQUE DE
SUPERFICIE PARA
LA FORMACION DE
PIRAMIDES
(DISMINUYEN LA
REFLECTIVIDAD)
Ataque de daños superficiales
Durante el proceso de corte de
las obleas con el hilo y el abrasivo
no se puede evitar dañar la
superficie de las mismas. Esta
superficie dañada ha de ser
eliminada. A través de un baño
alcalino se “adelgaza” la oblea,
consiguiendo por tanto el efecto
deseado.
Formación de pirámides
Simultáneamente al proceso
anterior y utilizando alcoholes se
produce un ataque selectivo en la
superficie más y menos dando
como resultado en las zonas
menos atacadas unas estructuras
piramidales que tienen la función
de minimizar la reflexión de la luz
solar.
PIRAMIDES FORMADAS
RESULTADO DEL
ATAQUE QUIMICO
Limpieza
Después de la formación de
pirámides las obleas son
sometidas a unos procesos de
enjuagues, neutralización,
limpiezas y secado.
DIFUSION DE FOSFORO
INTRODUCCION DE
ATOMOS DE
FOSFORO EN EL
INTERIOR DEL
SILICIO A 850 ºC
Contaminación con átomos de fósforo
Mediante unas reacciones químicas de
alta temperatura, aproximadamente 850 ºC,
y en presencia de las obleas dentro de un
tubo de cuarzo, se introducen dentro del
sólido (obleas de silicio) y a una profundidad
muy controlada, átomos de fósforo con la
finalidad de crear un desequilibrio de
electrones. De esta forma tendremos una
zona con exceso de electrones junto a otro
con defecto; es decir, los dos polos de la
pila solar.
ATAQUE DE BORDES
ELIMINACION DE
MATERIAL EN EL
CONTORNO DE LAS
OBLEAS MEDIANTE
PLASMA GASEOSO
Ataque de bordes (plasma)
Durante la difusión no hemos podido evitar
que algunos átomos de fósforo se introduzcan por
los cantos de las obleas. Esto tiene que ser
eliminado. Para ello las obleas amontonadas
como barajas de cartas y protegidas con placas
metálicas la primera y última de cada paquete, son
introducidas dentro de una cámara efectuando el
vacio. Se introduce un gas que es excitado por un
generador de radiofrecuencia. Este gas choca
contra los bordes del apilamiento arrancando algo
de material y eliminando esos átomos que
entraron por los bordes.
CAPA ANTIREFLEXIVA
DEPOSICION
QUIMICA EN FASE
VAPOR DE OXIDO
DE TITANIO
Después del ataque de
plasma, se le coloca a las obleas
sólo en la cara enfrentada al sol
una película de óxido de titanio que
le da el color azul tan característico
de las células solares. Esta
película actúa como capa
antirreflexiva, reduciendo todavía
más la reflexión de la luz que se
produjo con el texturado.
FORMACION DE CONTACTOS (FRONTAL)
SERIGRAFIA DE
PASTAS
CONDUCTORAS EN
LA CARA FRONTAL
FORMACION DE CONTACTOS (POSTERIOR)
SERIGRAFIA DE
PASTAS
CONDUCTORAS EN
LA CARA
POSTERIOR
Por métodos de serigrafía (técnica
utilizada para camisetas) se coloca por
la cara frontal de la oblea una pintura
conductora (plata) que posteriormente
se utilizará como electrodo negativo de
la célula solar. Igualmente se realiza
en la capa posterior de la oblea; en
este caso con diferente dibujo y otro
compuesto metálico (plata más
aluminio), que actúa como polo
positivo.
Para conseguir un buen agarre
mecánico y buen contacto eléctrico
las obleas se introducen en un
horno de cadena con temperaturas
de aproximadamente 900 ºC. A la
salida del horno, las piezas son
células solares.
CLASIFICACION
AGRUPACION DE
CELULAS SEGÚN
SUS
CARACTERISTICAS
ELECTRICAS
Una vez terminada la célula
solar, es necesario efectuar la
medida de las características
eléctricas de todas ellas y
agruparlas según estas
características. Para ello la célula
se somete a iluminación artificial
simulando la iluminación del sol
utilizando para este menester una
máquina clasificadora.
SOLDADURA DE CELULAS
SODADURA
AUTOMATICA DE
CELULAS
FORMANDO
RISTRAS CON
OBJETO DE
AUMENTAR EL
VOLTAJE
Una vez agrupadas las células por
características eléctricas, se conectan
en serie para sumar voltaje suficiente
para poder alimentar los equipos
conectados.
Las células se sujetan con un
compuesto de estaño y como
conductor se utiliza una fina cinta de
cobre estañada, que va uniendo la
cara positiva (posterior) con la cara
negativa (frontal) formando ristras
entre 9 a 12 piezas.
INTERCONEXION DE RISTRAS
MEDIANTE CINTA DE
COBRE ESTAÑADA
SE CONECTAN LAS
RISTRAS
FORMANDO
CONJUNTOS SERIEPARALELO
Las ristras formadas en el paso
anterior son conectadas en serie
por medio de cinta de cobre
estañado. De esta manera se
consigue soldar en serie 36 células
(típico en módulos de tensión
nominal 12V.) ó 72 células (en
módulos de 24V). Colocando en
paralelo otro conjunto del mismo
número de piezas duplicaremos los
amperios del módulo.
PREPARACION DEL LAMINADO
AMONTONAMIENTO
DE LOS DISTINTOS
MATERIALES QUE
FORMARAN EL
LAMINADO
El conjunto a laminar se forma
amontonando una serie de materiales que
sometidos a calor y presión dan como
resultado una pieza compacta e inseparable
muy resistente a los agentes atmosféricos.
El conjunto está formado por:
Vidrio – Termoplástico – Circuito de
Células – Termoplástico – Plástico externo.
Este proceso se realiza dentro de una
máquina laminadora.
CICLO DE LAMINADO
MEDIANTE CALOR Y
PRESION LAS
DISTINTAS CAPAS
SON COMPACTADAS
FORMANDO UNA
SOLA PIEZA
TERMINACION DEL LAMINADO
MODULO
TERMINADO DE
LAMINAR
ENMARCADO
COLOCACION DEL
MARCO DE
ALUMINIO MEDIANTE
PRENSA NEUMATICA
Para su posterior colocación
de módulos en las estructuras
soporte se coloca en todo el
perímetro un perfil de aluminio
formando un marco. Dicho marco
está provisto de unos taladros para
el paso de los tornillos de sujeción.
CONEXIONES
COLOCACION DE LA
CAJA DE
CONEXIONES Y
SOLDADURA DE LOS
TERMINALES
Las cintas que se usaron para
la interconexión salen al exterior
atravesando el plástico y
conectadas dentro de una caja
especial sellada contra el plástico.
Dentro de la caja existen unos
diodos de protección, así como las
bornas donde se conectan los
cables de la instalación.
MEDIDA DEL MODULO
TODOS LOS
MODULOS SE
SOMETEN A
RIGUROSOS
CONTROLES DE
CALIDAD ENTRE
ELLOS LAS MEDIDAS
ELECTRICAS
Todos los módulos una vez
terminados son verificados
eléctricamente. Los módulos que
no cumplen las características de
diseño son rechazados. Estas
características son guardadas
durante el periodo de garantía.
EMBALAJE DE MODULOS
MEDIANTE UN
MANIPULAR
INGRAVIDO LOS
MODULOS SE
EMBALAN EN CAJAS
DE CARTON
CAJAS DE MODULOS
LAS CAJAS ESTAN
IDENTIFICADAS CON
EL TIPO DE MODULO
Y SUS NUMEROS DE
SERIE
FIN
ISOFOTON S.A.
MARZO 2006
J. RUIZ