Производство на слънчеви батерии: технология и оборудване

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Човечеството се стреми да премине към алтернативни източници на електричество, които ще помогнат за поддържането на околната среда чиста и ще намали разходите за производство на енергия. Производството на слънчеви батерии е модерен индустриален метод. Системата за захранване включва соларни приемници, батерии, контролери, инвертори и други устройства, предназначени за специфични функции.

Слънчевата батерия е основният елемент, от който започва натрупването и преобразуването на лъчева енергия. В съвременния свят има много клопки за потребителя при избора на панел, тъй като индустрията предлага голям брой продукти, комбинирани под едно име.

Силициеви слънчеви клетки

Тези продукти са популярни сред днешните потребители. Силиконът е основата за тяхното производство. Неговите запаси в дълбините са широко разпространени, а производството е сравнително евтино. Силиконовите клетки се сравняват благоприятно по нива на производителност с други слънчеви клетки.

Видове елементи

Силициевите слънчеви клетки се произвеждат в следните типове:

• монокристален;
• поликристален;
• аморфен.

Гореописаните форми на устройства се различават по това как са подредени силициевите атоми в кристала. Основната разлика между елементите е различният показател за ефективността на преобразуването на светлинната енергия, който за първите два вида е приблизително на същото ниво и надвишава стойностите за устройства, изработени от аморфен силиций.

Днешната индустрия предлага няколко модела уловители на слънчева светлина. Тяхната разлика се крие в оборудването, използвано за производството на слънчеви панели. Технологията на производство и видът на изходния материал играят роля.

Монокристален тип

Тези елементи се състоят от силиконови клетки, закрепени заедно. По метода на учения Чохралски се произвежда абсолютно чист силиций, от който се изработват монокристали. Следващият процес е нарязване на замразения и втвърден полуфабрикат на плочи с дебелина от 250 до 300 микрона. Тънките слоеве са наситени с метална решетка от електроди. Въпреки високата цена на производство, такива елементи се използват доста широко поради високия процент на преобразуване (17-22%).

Производство на поликристални елементи

Технологията за производство на слънчеви клетки от поликристали е, че разтопената силициева маса се охлажда постепенно. Производството не изисква скъпо оборудване, следователно разходите за получаване на силиций са намалени. Поликристалните слънчеви акумулатори имат по-нисък коефициент на ефективност (11-18%), за разлика от монокристалните. Това се обяснява с факта, че по време на процеса на охлаждане масата на силиция е наситена с малки гранулирани мехурчета, което води до допълнително пречупване на лъчите.

Аморфни силициеви елементи

Продуктите се класифицират като специален тип, тъй като принадлежността им към типа силиций идва от името на използвания материал, а производството на слънчеви клетки се извършва по технологията на филмовите устройства. Кристалът в производствения процес отстъпва място на силициевия водород или силона, тънък слой от който покрива субстрата. Батериите имат най-ниска стойност на ефективност, само до 6%. Елементите, въпреки значителния недостатък, имат редица неоспорими предимства, които им дават правото да стоят в съответствие с горните типове:

• стойността на поглъщане на оптиката е две дузини пъти по-висока от тази на монокристалните и поликристалните устройства;
• има минимална дебелина на слоя от само 1 микрон;
• облачно време не засяга работата по преобразуване на светлина, за разлика от други видове;
• поради високата си якост на огъване, може да се използва без проблеми на трудни места.

Трите типа слънчеви преобразуватели, описани по-горе, се допълват от хибридни продукти, изработени от материали с двойни свойства. Такива характеристики се постигат, ако в аморфния силиций се включат микроелементи или наночастици. Полученият материал е подобен на поликристалния силиций, но се сравнява благоприятно с него с нови технически характеристики.индикатори.

Суровина за производството на слънчеви клетки от филмов тип CdTe

Изборът на материал е продиктуван от необходимостта от намаляване на производствените разходи и подобряване на производителността в работата. Най-често използваният поглъщащ светлината кадмиев телурид. През 70-те години на миналия век CdTe се смяташе за основен претендент за използване на космоса, в съвременната индустрия той намери широко приложение в слънчевата енергия.

Този материал е класифициран като кумулативна отрова, така че дебатът за неговата вредност не стихва. Изследванията на учените установиха факта, че нивото на навлизащите в атмосферата вредни вещества е приемливо и не вреди на околната среда. Нивото на ефективност е само 11%, но цената на преобразуваното електричество от такива клетки е с 20-30% по-ниска, отколкото от устройства от силициев тип.

Ray акумулатори, изработени от селен, мед и индий

Полупроводниците в устройството са мед, селен и индий, понякога е позволено последният да бъде заменен с галий. Това се дължи на голямото търсене на индий за производството на плоски монитори. Поради това беше избрана тази опция за заместване, тъй като материалите имат сходни свойства. Но за индикатора за ефективност подмяната играе значителна роля, производството на слънчева батерия без галий повишава ефективността на устройството с 14%.

Слънчеви колектори на базата на полимери

Тези елементи са класифицирани като млади технологии, тъй като наскоро се появиха на пазара. Органичните полупроводници поглъщат светлинада го преобразува в електрическа енергия. За производството се използват фулерени от въглеродната група, полифенилен, меден фталоцианин и др. В резултат се получават тънки (100 nm) и гъвкави филми, които при работа дават коефициент на ефективност 5-7%. Стойността е малка, но производството на гъвкави слънчеви клетки има няколко положителни точки:

• Направата му не струва много;
• възможност за инсталиране на гъвкави батерии в завои, където еластичността е от първостепенно значение;
• относителна лекота и достъпност на инсталацията;
• гъвкавите батерии са екологични.

Химично мариноване по време на производството

Най-скъпата слънчева батерия е мултикристална или монокристална силициева пластина. За най-рационалното използване на силиций се изрязват псевдоквадратни фигури, същата форма ви позволява плътно да поставите плочите в бъдещия модул. След процеса на рязане върху повърхността остават микроскопични слоеве от повредена повърхност, които се отстраняват чрез ецване и текстуриране, за да се подобри приемането на падащите лъчи.

Повърхността, третирана по този начин, представлява произволно разположени микропирамиди, отразена от ръба на които, светлината пада върху страничните повърхности на други издатини. Процедурата на разхлабване намалява отразяващата способност на материала с приблизително 25%. Процесът на мариноване приема серия от киселинни и алкалниобработка, но е неприемливо да се намали значително дебелината на слоя, тъй като плочата не издържа на следната обработка.

Полупроводници в слънчеви клетки

Технологията за производство на слънчеви клетки предполага, че основната концепция на твърдата електроника е p-n-преход. Ако електронната проводимост на n-типа и дупковата проводимост на p-типа се комбинират в една плоча, тогава в точката на контакт между тях възниква p-n преход. Основното физическо свойство на това определение е способността да служи като бариера и да пропуска електричество в една посока. Именно този ефект ви позволява да установите пълната работа на слънчевите клетки.

В резултат на дифузия на фосфора в краищата на плочата се образува слой n-тип, който се основава на повърхността на елемента на дълбочина само 0,5 микрона. Производството на слънчева батерия осигурява плитко проникване на носители с противоположни знаци, които възникват под действието на светлината. Пътят им до зоната на влияние на p-n-прехода трябва да е кратък, в противен случай те могат да се гасят един друг, когато се срещнат, без да генерират никакво количество електричество.

Използване на плазмено-химично ецване

Конструкцията на соларната батерия има предна повърхност с монтирана решетка за улавяне на ток и задна страна, която е плътен контакт. По време на явлението дифузия възниква електрическо късо съединение между двете равнини и се предава до края.

За отстраняване на късото съединение е използвано оборудванеслънчеви батерии, което ви позволява да направите това с помощта на плазмено-химичен, химически ецване или механичен, лазер. Често се използва методът на плазмено-химично въздействие. Гравирането се извършва едновременно за купчина силициеви пластини, подредени заедно. Резултатът от процеса зависи от продължителността на третирането, състава на агента, размера на квадратите на материала, посоката на йонните струи и други фактори.

Нанасяне на антирефлексно покритие

Чрез прилагане на текстура върху повърхността на елемент, отражението се намалява до 11%. Това означава, че една десета от лъчите просто се отразяват от повърхността и не участват в образуването на електричество. За да се намалят тези загуби, върху предната страна на елемента се нанася покритие с дълбоко проникване на светлинни импулси, което не ги отразява обратно. Учените, като вземат предвид законите на оптиката, определят състава и дебелината на слоя, така че производството и монтажа на слънчеви панели с такова покритие намалява отражението с до 2%.

Контактно покритие на предната страна

Повърхността на елемента е проектирана да абсорбира най-голямо количество радиация, именно това изискване определя размерите и техническите характеристики на приложената метална мрежа. Избирайки дизайна на предната страна, инженерите решават два противоположни проблема. Намаляването на оптичните загуби се случва при по-тънки линии и тяхното разположение на голямо разстояние една от друга. Производството на слънчева батерия с увеличен размер на мрежата води до факта, че някои от зарядите нямат време да достигнат до контакт и се губят.

Ето защо учените са стандартизирали стойността на разстоянието и дебелината на линията за всеки метал. Твърде тънките ленти отварят пространство на повърхността на елемента, за да абсорбират лъчите, но не провеждат силен ток. Съвременните методи за нанасяне на метализация се състоят от ситопечат. Като материал, съдържащата сребро паста най-добре се оправдава. Благодарение на използването му, ефективността на елемента се повишава с 15-17%.

Метализация на гърба на устройството

Отлагането на метал върху гърба на устройството се извършва по два начина, всеки от които извършва своя собствена работа. Непрекъснат тънък слой по цялата повърхност, с изключение на отделни дупки, се напръсква с алуминий, а дупките се запълват със сребросъдържаща паста, която играе контактна роля. Твърдият алуминиев слой служи като вид огледално устройство на задната страна за безплатни заряди, които могат да бъдат загубени в висящите кристални връзки на решетката. С такова покритие слънчевите панели работят с 2% повече мощност. Отзивите на клиенти казват, че такива елементи са по-издръжливи и не се влияят толкова от облачно време.

Изработване на слънчеви панели със собствените си ръце

Източници на енергия от слънцето, не всеки може да поръча и инсталира у дома, тъй като цената им днес е доста висока. Затова много майстори и занаятчии овладяват производството на слънчеви панели у дома.

Можете да закупите комплекти фотоклетки за самостоятелно сглобяване в Интернет на различни сайтове. Тяхната ценазависи от броя на използваните плочи и мощността. Например, комплекти с ниска мощност, от 63 до 76 W с 36 плочи, струват 2350-2560 рубли. съответно. Работни артикули, отхвърлени от производствените линии по някаква причина, също се купуват тук.

При избора на типа фотоволтаичен преобразувател имайте предвид факта, че поликристалните клетки са по-устойчиви на облачно време и работят по-ефективно от монокристалните, но имат по-кратък експлоатационен живот. Монокристалните са по-ефективни при слънчево време и ще издържат много по-дълго.

За да организирате производството на слънчеви панели у дома, трябва да изчислите общото натоварване на всички устройства, които ще се захранват от бъдещия преобразувател, и да определите мощността на устройството. От тук следва броят на фотоклетките, като се отчита ъгълът на наклона на панела. Някои майстори предвиждат възможност за промяна на позицията на равнината на натрупване в зависимост от височината на слънцестоенето, а през зимата - от дебелината на падналия сняг.

За направата на калъфа са използвани различни материали. Най-често поставят алуминиеви или неръждаеми ъгли, използват шперплат, ПДЧ и т. н. Прозрачната част е от органично или обикновено стъкло. В продажба има фотоклетки с вече запоени проводници, за предпочитане е да закупите такива, тъй като задачата за сглобяване е опростена. Плочите не се подреждат една върху друга - долните могат да дадат микропукнатини. Спойка и флюс са предварително нанесени. По-удобно е да запоявате елементите, като ги поставите веднага на работната страна. В края крайните плочи се заваряват към гумите (по-широки проводници), след което се извеждат "минус" и "плюс".

След свършената работа панелът се тества и запечатва. Чуждестранните майстори използват съединения за това, но за нашите майстори те са доста скъпи. Домашните трансдюсери са запечатани със силикон, а задната страна е покрита с лак на акрилна основа.

В заключение трябва да се каже, че отзивите на майсторите, които са направили слънчеви панели със собствените си ръце, винаги са положителни. След като похарчи пари за производството и монтажа на преобразувателя, семейството бързо плаща за тях и започва да пести, използвайки безплатна енергия.