Proizvodnja sončnih baterij: tehnologija in oprema

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Človeštvo si prizadeva za prehod na alternativne vire električne oskrbe, ki bodo pomagali ohranjati čisto okolje in zmanjšati stroške proizvodnje energije. Proizvodnja sončnih baterij je sodobna industrijska metoda. Sistem za napajanje vključuje solarne sprejemnike, baterije, krmilnike, inverterje in druge naprave, zasnovane za posebne funkcije.

Sončna baterija je glavni element, iz katerega se začne kopičenje in pretvorba energije žarkov. V sodobnem svetu obstaja veliko pasti za potrošnika pri izbiri plošče, saj industrija ponuja veliko število izdelkov, združenih pod enim imenom.

Silicijeve sončne celice

Ti izdelki so priljubljeni pri današnjih potrošnikih. Osnova za njihovo izdelavo je silicij. Njegove zaloge v globinah so zelo razširjene, proizvodnja pa razmeroma poceni. Silikonske celice se po ravneh zmogljivosti ugodno primerjajo z drugimi sončnimi celicami.

Vrste elementov

Silicijeve sončne celice so izdelane v naslednjih vrstah:

• monokristalni;
• polikristalni;
• amorfno.

Zgornje oblike naprav se razlikujejo po tem, kako so atomi silicija razporejeni v kristalu. Glavna razlika med elementi je različen kazalnik učinkovitosti pretvorbe svetlobne energije, ki je pri prvih dveh vrstah približno na enaki ravni in presega vrednosti za naprave iz amorfnega silicija.

Današnja industrija ponuja več modelov lovilcev sončne svetlobe. Njihova razlika je v opremi, ki se uporablja za proizvodnjo sončnih kolektorjev. Tehnologija izdelave in vrsta vhodnega materiala igrata vlogo.

vrsta enojnega kristala

Ti elementi so sestavljeni iz silikonskih celic, pritrjenih skupaj. Po metodi znanstvenika Czochralskega se proizvaja popolnoma čist silicij, iz katerega so izdelani monokristali. Naslednji postopek je razrez zamrznjenega in strjenega polizdelka na plošče debeline od 250 do 300 mikronov. Tanke plasti so nasičene s kovinsko mrežo elektrod. Kljub visokim stroškom proizvodnje se takšni elementi zaradi visoke stopnje konverzije (17-22%) uporabljajo precej široko.

Proizvodnja polikristalnih elementov

Tehnologija za proizvodnjo sončnih celic iz polikristalov je, da se staljena silicijeva masa postopoma ohladi. Proizvodnja ne zahteva drage opreme, zato se stroški pridobivanja silicija zmanjšajo. Polikristalni solarni hranilniki imajo za razliko od monokristalnih nižji faktor izkoristka (11-18%). To je razloženo z dejstvom, da je med postopkom hlajenja masa silicija nasičena z drobnimi zrnatimi mehurčki, kar vodi do dodatnega loma žarkov.

Amorfni silicijevi elementi

Izdelke uvrščamo v posebno vrsto, saj njihova pripadnost tipu silicija izhaja iz imena uporabljenega materiala, proizvodnja sončnih celic pa poteka po tehnologiji filmskih naprav. Kristal v proizvodnem procesu odstopa od silicijevega vodika ali silona, katerega tanka plast pokriva substrat. Baterije imajo najnižjo vrednost izkoristka, le do 6%. Elementi imajo kljub pomembni pomanjkljivosti številne nesporne prednosti, ki jim dajejo pravico, da se skladajo z zgornjimi vrstami:

• vrednost absorpcije optike je dva desetkrat višja od vrednosti monokristalnih in polikristalnih pogonov;
• ima najmanjšo debelino sloja le 1 mikron;
• oblačno vreme ne vpliva na pretvorbo svetlobe, za razliko od drugih vrst;
• zaradi visoke upogibne trdnosti se lahko brez težav uporablja na težkih mestih.

Tri zgoraj opisane vrste solarnih pretvornikov dopolnjujejo hibridni izdelki iz materialov z dvojnimi lastnostmi. Takšne lastnosti se dosežejo, če so v amorfni silicij vključeni mikroelementi ali nanodelci. Nastali material je podoben polikristalnemu siliciju, vendar se z njim ugodno primerja z novimi tehničnimi lastnostmi.kazalniki.

Surovine za proizvodnjo CdTe filmskih sončnih celic

Izbiro materiala narekuje potreba po znižanju stroškov proizvodnje in izboljšanju učinkovitosti pri delu. Najpogosteje uporabljen kadmijev telurid, ki absorbira svetlobo. V 70. letih prejšnjega stoletja je CdTe veljal za glavnega kandidata za uporabo vesolja, v sodobni industriji je našel široko uporabo v sončni energiji.

Ta material je razvrščen kot kumulativni strup, zato debata o njegovi škodljivosti ne pojenja. Raziskave znanstvenikov so pokazale, da je raven škodljivih snovi, ki vstopajo v ozračje, sprejemljiva in ne škoduje okolju. Raven učinkovitosti je le 11 %, vendar so stroški pretvorjene električne energije iz takšnih celic za 20-30 % nižji kot iz naprav silikonskega tipa.

Ray akumulatorji iz selena, bakra in indija

Polprevodniki v napravi so baker, selen in indij, včasih je dovoljeno zamenjati slednjega z galijem. To je posledica velikega povpraševanja po indiju za proizvodnjo ploščatih monitorjev. Zato je bila izbrana ta možnost zamenjave, saj imajo materiali podobne lastnosti. Toda za kazalnik učinkovitosti igra zamenjava pomembno vlogo, proizvodnja sončne baterije brez galija poveča učinkovitost naprave za 14%.

sončni kolektorji na osnovi polimera

Ti elementi so uvrščeni med mlade tehnologije, saj so se nedavno pojavili na trgu. Organski polprevodniki absorbirajo svetloboda jo pretvorimo v električno energijo. Za proizvodnjo se uporabljajo fulereni ogljikove skupine, polifenilen, bakrov ftalocianin itd. Kot rezultat dobimo tanke (100 nm) in prožne filme, ki pri delu dajejo koeficient učinkovitosti 5-7%. Vrednost je majhna, vendar ima proizvodnja fleksibilnih sončnih celic več pozitivnih točk:

• Izdelava ne stane veliko;
• zmožnost namestitve fleksibilnih baterij v ovinkih, kjer je elastičnost izjemnega pomena;
• relativna enostavnost in dostopnost namestitve;
• prilagodljive baterije so okolju prijazne.

Kemično dekapiranje med proizvodnjo

Najdražja solarna baterija je multikristalna ali monokristalna silicijeva rezina. Za najbolj racionalno uporabo silicija so izrezane psevdokvadratne figure, enaka oblika vam omogoča tesno polaganje plošč v prihodnji modul. Po postopku rezanja na površini ostanejo mikroskopske plasti poškodovane površine, ki se odstranijo z jedkanjem in teksturiranjem, da se izboljša sprejem vpadnih žarkov.

Tako obdelana površina je naključno nameščene mikropiramide, od katerih se od roba odbija svetloba, pada na stranske površine drugih izrastkov. Postopek rahljanja zmanjša odbojnost materiala za približno 25%. Postopek luženja sprejme vrsto kislih in alkalnihobdelavo, vendar je nesprejemljivo močno zmanjšati debelino sloja, saj plošča ne zdrži naslednje obdelave.

Polprevodniki v sončnih celicah

Proizvodna tehnologija sončnih celic predvideva, da je glavni koncept trdne elektronike p-n-stičišče. Če sta elektronska prevodnost n-tipa in luknjasta prevodnost p-tipa združeni v eni plošči, potem na točki stika med njima nastane p-n spoj. Glavna fizična lastnost te definicije je sposobnost, da služi kot ovira in prehaja elektriko v eno smer. Prav ta učinek vam omogoča, da vzpostavite polno delovanje sončnih celic.

Zaradi difuzije fosforja se na koncih plošče oblikuje plast n-tipa, ki temelji na površini elementa na globini le 0,5 mikrona. Izdelava solarne baterije zagotavlja plitvo prodiranje nosilcev nasprotnih znakov, ki nastanejo pod vplivom svetlobe. Njihova pot do območja vpliva p-n-stičišča mora biti kratka, sicer se lahko ob srečanju med seboj ugasneta, ne da bi ustvarila kakršno koli količino električne energije.

Uporaba plazemsko-kemijskega jedkanja

Zasnova solarne baterije ima sprednjo površino z nameščeno rešetko za zajem toka in zadnjo stran, ki je trden kontakt. Med pojavom difuzije pride do električnega kratkega stika med obema ravninama in se prenese do konca.

Za odstranitev kratkega stika se uporablja opremasončne baterije, kar vam omogoča, da to storite s pomočjo plazmokemičnega, kemičnega jedkanja ali mehanskega laserja. Pogosto se uporablja metoda plazemsko-kemijskega vpliva. Jedkanje se izvaja hkrati za kup silikonskih rezin, ki so zložene skupaj. Izid postopka je odvisen od trajanja obdelave, sestave sredstva, velikosti kvadratov materiala, smeri curkov ionskega toka in drugih dejavnikov.

Nanos antirefleksnega premaza

Z uporabo teksture na površini elementa se odsev zmanjša na 11%. To pomeni, da se desetina žarkov preprosto odbija od površine in ne sodeluje pri tvorbi elektrike. Da bi zmanjšali takšne izgube, se na sprednjo stran elementa nanese premaz z globokim prodorom svetlobnih impulzov, ki jih ne odbija nazaj. Znanstveniki ob upoštevanju zakonov optike določajo sestavo in debelino plasti, zato izdelava in montaža sončnih kolektorjev s takšnim premazom zmanjša odboj do 2%.

Kontaktna obloga na sprednji strani

Površina elementa je zasnovana tako, da absorbira največjo količino sevanja, prav ta zahteva določa dimenzijske in tehnične značilnosti uporabljene kovinske mreže. Z izbiro dizajna sprednje strani inženirji rešujejo dva nasprotujoča si problema. Zmanjšanje optičnih izgub se pojavi pri tanjših črtah in njihovi lokaciji na veliki razdalji ena od druge. Proizvodnja sončne baterije s povečano velikostjo mreže vodi v dejstvo, da nekateri naboji nimajo časa za stik in se izgubijo.

Zato so znanstveniki standardizirali vrednost razdalje in debeline črte za vsako kovino. Pretanki trakovi odpirajo prostor na površini elementa, da absorbirajo žarke, vendar ne prevajajo močnega toka. Sodobne metode nanašanja metalizacije so sestavljene iz sitotiska. Kot material se najbolj upraviči pasta, ki vsebuje srebro. Zaradi njegove uporabe se učinkovitost elementa poveča za 15-17%.

Metalizacija na zadnji strani naprave

Odlaganje kovine na zadnji strani naprave poteka na dva načina, od katerih vsak opravlja svoje delo. Neprekinjeno tanko plast po celotni površini, razen posameznih lukenj, poškropimo z aluminijem, luknje pa zapolnimo s pasto, ki vsebuje srebro, ki ima kontaktno vlogo. Trdna aluminijasta plast služi kot nekakšna zrcalna naprava na zadnji strani za brezplačne naboje, ki se lahko izgubijo v visečih kristalnih vezjih rešetke. S takšnim premazom delujejo sončni paneli za 2 % več moči. Ocene strank pravijo, da so takšni elementi bolj trpežni in nanje ne vpliva tako oblačno vreme.

Izdelava sončnih kolektorjev z lastnimi rokami

Viri energije iz sonca, ne morejo vsi naročiti in namestiti doma, saj so njihovi stroški danes precej visoki. Zato mnogi obrtniki in obrtniki obvladajo proizvodnjo sončnih kolektorjev doma.

Na internetu lahko kupite komplete fotocelic za samostojno sestavljanje na različnih spletnih mestih. Njihovi stroškiodvisno od števila uporabljenih plošč in moči. Na primer, kompleti z nizko močjo, od 63 do 76 W s 36 ploščami, stanejo 2350-2560 rubljev. oz. Delovni predmeti, ki so iz kakršnega koli razloga zavrnjeni iz proizvodnih linij, se prav tako kupujejo tukaj.

Pri izbiri tipa fotovoltaičnega pretvornika upoštevajte dejstvo, da so polikristalne celice bolj odporne na oblačno vreme in delujejo učinkoviteje kot monokristalne, vendar imajo krajšo življenjsko dobo. Monokristalni so učinkovitejši v sončnem vremenu in bodo zdržali veliko dlje.

Za organizacijo proizvodnje solarnih panelov doma morate izračunati skupno obremenitev vseh naprav, ki jih bo napajal prihodnji pretvornik, in določiti moč naprave. Od tu sledi število fotocelic, ob upoštevanju kota naklona plošče. Nekateri obrtniki predvidevajo možnost spreminjanja položaja akumulacijske ravnine glede na višino solsticija, pozimi pa tudi na debelino snega, ki je zapadel.

Za izdelavo ohišja so uporabljeni različni materiali. Najpogosteje postavljajo aluminijaste ali nerjavne vogale, uporabljajo vezane plošče, iverne plošče itd. Prozorni del je izdelan iz organskega ali navadnega stekla. V prodaji so fotocelice z že spajkanimi vodniki, bolje je kupiti takšne, saj je montažna naloga poenostavljena. Plošče niso zložene ena na drugo - spodnje lahko povzročijo mikrorazpoke. Spajka in fluks sta predhodno nanesena. Bolj priročno je spajkati elemente tako, da jih postavite takoj na delovno stran. Na koncu so skrajne plošče privarjene na pnevmatike (širši vodniki), po katerih se izpišeta "minus" in "plus".

Po opravljenem delu se plošča testira in zapečati. Tuji obrtniki za to uporabljajo spojine, za naše obrtnike pa so precej drage. Domači pretvorniki so zatesnjeni s silikonom, zadnja stran pa je prevlečena z lakom na akrilni osnovi.

Za zaključek je treba reči, da so ocene mojstrov, ki so izdelali sončne celice z lastnimi rokami, vedno pozitivne. Ko družina porabi denar za izdelavo in namestitev pretvornika, jih hitro plača in začne varčevati z brezplačno energijo.