단결정 실리콘은 실리콘 소재가 단결정 형태로 전체적으로 결정화된 것을 말하며, 현재 널리 사용되는 태양광 발전 소재입니다. 단결정 실리콘 태양전지는 실리콘 기반 태양전지 중 가장 성숙한 기술로, 폴리실리콘 및 비정질 실리콘 태양전지에 비해 광전 변환 효율이 가장 높습니다. 고효율 단결정 실리콘 전지의 생산은 고품질 단결정 실리콘 소재와 성숙한 공정 기술을 기반으로 합니다.

단결정 실리콘 태양전지는 순도 최대 99.999%의 단결정 실리콘 막대를 원료로 사용하는데, 이는 비용이 증가하고 대량 생산에 어려움을 겪습니다. 비용 절감을 위해 현재 단결정 실리콘 태양전지 응용 분야의 재료 요건이 완화되었으며, 일부 제품은 반도체 소자에서 가공된 헤드 및 테일 소재와 폐단결정 실리콘 소재를 사용하거나, 태양전지용 단결정 실리콘 막대로 제작됩니다. 단결정 실리콘 웨이퍼 밀링 기술은 광 손실을 줄이고 배터리 효율을 향상시키는 효과적인 수단입니다.

생산 비용 절감을 위해 태양 전지 및 기타 지상 기반 응용 분야에서는 태양광 수준의 단결정 실리콘 막대를 사용하고 있으며, 재료 성능 지표도 완화되었습니다. 일부에서는 반도체 소자에서 가공된 헤드 및 테일 재료와 폐단결정 실리콘 재료를 사용하여 태양 전지용 단결정 실리콘 막대를 만들기도 합니다. 단결정 실리콘 막대는 일반적으로 약 0.3mm 두께의 슬라이스로 절단됩니다. 연마, 세척 등의 공정을 거친 실리콘 웨이퍼는 가공될 원자재 실리콘 웨이퍼로 만들어집니다.

태양 전지를 가공할 때는 먼저 실리콘 웨이퍼에 미량의 붕소, 인, 안티몬 등을 도핑하고 확산시키는 일반적인 도핑 공정을 거칩니다. 확산 공정은 석영관으로 제작된 고온 확산로에서 진행됩니다. 이 공정을 통해 실리콘 웨이퍼에 P>N 접합이 형성됩니다. 이후 스크린 인쇄법을 사용하여 미세한 은 페이스트를 실리콘 칩에 인쇄하여 격자선을 형성합니다. 소결 후 후면 전극을 제작하고, 격자선이 형성된 표면에 반사광원을 코팅하여 실리콘 칩의 매끄러운 표면에서 많은 양의 광자가 반사되는 것을 방지합니다.

이렇게 단결정 실리콘 태양 전지 한 장이 제작됩니다. 무작위 검사 후, 이 단일 시트는 필요한 사양에 따라 태양 전지 모듈(태양 전지 패널)로 조립되며, 직렬 및 병렬 방식으로 특정 출력 전압과 전류를 형성합니다. 마지막으로 프레임과 재료를 사용하여 캡슐화합니다. 시스템 설계에 따라 사용자는 태양 전지 모듈을 다양한 크기의 태양 전지 어레이(태양 전지 어레이라고도 함)로 구성할 수 있습니다. 단결정 실리콘 태양 전지의 광전 변환 효율은 약 15%이며, 실험실 결과는 20% 이상입니다.