Jak se vyrábí křemenné kelímky?

Křemenné kelímky jsou základním spotřebním materiálem v polovodičovém a fotovoltaickém průmyslu a jejich výrobní proces přímo ovlivňuje kvalitu a cenu růstu křemíkových krystalů. Čistota surovin a řízení procesu jsou zvláště důležité při výrobě křemenných kelímků pro monokrystalický křemík. Jak se tedy tyto klíčové komponenty vlastně vyrábějí? Následující text popisuje dvě hlavní výrobní metody, které poskytují intuitivnější pochopení výrobního procesu pro neprůhledné křemenné kelímky pro fotovoltaiku.

Hlavní výrobní procesy Křemenné kelímky

V současné době se běžně používají dva způsoby výroby: lisování v kaši a tuhnutí vstřikováním (vstřikování). Zatímco oba slouží stejnému účelu – výrobě vysoce čistých křemenných kelímků – liší se ve svých specifických tocích procesu a vlastnostech hotového produktu.

1. Formování v kaši

Jedná se o tradiční způsob výroby jednokrystalických křemíkových kelímků pro solární články a tento proces je relativně vyspělý.

Příprava surovin

Vyberte vysoce čistý křemičitý písek, rozdrťte na jemný prášek, smíchejte s pojivem a dalšími pomocnými látkami a připravte kaši s určitým stupněm tekutosti.

Lití

Kaše se nalije do rotující formy a rovnoměrně se rozdělí podél stěny formy pomocí odstředivé síly, aby se vytvořilo tělo kelímku. Tento proces vyžaduje přesnou kontrolu stejnoměrnosti suspenze a rychlosti rotace formy, aby byla zajištěna konzistentní tloušťka stěny.

Sušení a odformování

Tvarované těleso se předsuší ve formě a po dosažení požadované pevnosti se opatrně vyjme z formy.

Slinování

Těleso je slinováno ve vysokoteplotní peci, což umožňuje, aby se částice křemene spojily při vysokých teplotách a vytvořily hustou strukturu. Teplota a doba spékání přímo ovlivňují výkon hotového výrobku.

2. Metoda tuhnutí vstřikováním

Jedná se o novější proces, který se v posledních letech rychle rozvinul a je zvláště vhodný pro výrobu fotovoltaických křemenných kelímků ve velkém měřítku.

Příprava kaše

Podobně jako u kalové metody klade větší důraz na tekutost a vlastnosti tuhnutí kejdy. Křemenný prášek se smíchá se speciálním želírovacím činidlem za vzniku injekční kaše.

Vstřikování

Kaše se vstřikuje do předehřáté formy pomocí vstřikovacího stroje. Za specifických podmínek kaše rychle gelovatí a vytváří tvar kelímku.

Sušení a slinování

Po vytvarování prochází kelímek důkladným sušením a vysokoteplotním slinováním. Díky rovnoměrnému formování je struktura kelímku po slinování hustší a rovnoměrnější.

Srovnání procesů

Bez ohledu na použitou metodu je výroba vysoce kvalitní křemenné kelímky vyžaduje vysokou čistotu surovin a pečlivou kontrolu procesu. Křemenné kelímky jsou nenahraditelné v oblasti polovodičů a fotovoltaiky, zajišťují hladkou výrobu monokrystalu křemíku a jeho konečnou aplikaci v jiných průmyslových řetězcích, jako je solární energie.