Producția de celule solare: tehnologie și echipamente

Omenirea se străduiește să treacă la surse alternative de aprovizionare electrică, ceea ce va contribui la păstrarea curățeniei mediului și la reducerea costurilor de generare a energiei. producere acumulator solar este o metodă industrială modernă. Sistemul de alimentare electrică include receptoare de lumină solară, baterii, dispozitive de comandă, invertoare și alte dispozitive concepute pentru anumite funcții.

Acumulator solar este elementul principal din care începe acumularea și transformarea energiei razele. În lumea modernă pentru consumator în selectarea unui panou, există multe capcane, deoarece industria oferă un număr mare de produse, unite sub un singur nume.

Celule solare de siliciu

Aceste produse sunt populare pentru consumatorii moderni. Baza fabricării lor este siliciul. Rezervele sale în intestin sunt larg răspândite, extracția este relativ ieftină. Celulele de siliciu diferă în mod pozitiv de performanțele altor baterii solare.

Tipuri de elemente

producere panouri solare de siliciu este de următoarele tipuri:

• cristal unic;
• policristaline;
• amorf.

Formele de dispozitive de mai sus diferă în modul în care atomii de siliciu sunt aranjați în cristal. Principala diferență dintre elemente este un indicator diferit coeficientul de eficiență conversia energiei luminoase, care în primele două specii este aproximativ la un nivel și depășește valorile pentru instrumentele realizate din siliciu amorf.

Industria de astăzi oferă câteva modele de colectoare solare de lumină. Diferența este în utilizarea echipamentelor pentru producerea de celule solare. Tehnologia de fabricație și o varietate de materiale inițiale joacă un rol.

Tip de cristal unic

Aceste elemente constau din celule siliconice, fixate împreună. Prin metoda omului de știință Czochralski se produce siliciu absolut pur, de la care se fac singure cristale. Următorul proces este de a tăia produsul semi-finit congelat și întărit în plăci cu o grosime de 250 până la 300 pm. Straturile subțiri sunt saturate cu o rețea metalică de electrozi. În ciuda costului ridicat al producției, aceste elemente sunt utilizate destul de mult datorită ratei ridicate de conversie (17-22%).

Producția de elemente policristaline

Tehnologia de producere a bateriilor solare din policristal constă în faptul că masa de siliciu topită este răcită treptat. Producția nu necesită echipamente costisitoare, prin urmare costul producției de siliciu este redus. Dispozitivele policristaline de stocare solară au un coeficient de eficiență mai scăzut (11-18%), spre deosebire de cele monocristaline. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul răcirii, masa de siliciu este saturată cu cele mai mici bule granulare, ceea ce duce la o refracție suplimentară a razelor.

Elemente de siliciu amorf

Produsele aparțin unui tip special, deoarece apartenența lor la tipul de siliciu provine de la numele materialului utilizat, iar producția de baterii solare se realizează utilizând tehnologia dispozitivelor de film. Cristalul din procesul de fabricație dă drumul hidrogenului de siliciu sau siliconului, stratul subțire acoperind substratul. Bateriile au cea mai mică valoare de eficiență, până la 6%. Elementele, în pofida unui dezavantaj semnificativ, au o serie de avantaje incontestabile care le conferă dreptul de a sta alături de tipurile de mai sus:

• absorbția optică este de două ori mai mare decât cea a inelelor de stocare cu cristal unic și policristalin;
• are o grosime minimă a stratului de numai 1 μm;
• vremea tulbure nu afectează munca de transformare a luminii, spre deosebire de alte specii;
• datorită indiciilor ridicate ale rezistenței la încovoiere fără probleme se aplică în locuri dificile.

Trei dintre tipurile de convertoare solare de mai sus sunt completate de produse hibride din materiale cu proprietăți duale. Astfel de caracteristici sunt atinse dacă micronutrienții sau nanoparticulele sunt incluse în siliciul amorf. Materialul rezultat este similar cu siliciul policristalin, dar diferă pozitiv de acesta cu noi indicatori tehnici.

Materii prime pentru producerea celulelor solare de tip CdTe

Alegerea materialului este dictată de necesitatea de a reduce costul de producție și de a spori caracteristicile tehnice ale operei. Celuloza celulară cel mai frecvent utilizată pentru absorbția de lumină. În anii `70 ai secolului trecut, CdTe a fost considerat principalul pretendor al utilizării spațiului, în industria modernă sa găsit o aplicație largă în energia soarelui.

Acest material este clasificat ca o otrăvire cumulativă, astfel încât dezbaterea despre dăunătorile sale nu va dispărea. Cercetările oamenilor de știință au stabilit faptul că nivelul unei substanțe nocive care intră în atmosferă este permisă și nu dăunează ecologiei. Nivelul de eficiență este de doar 11%, însă costul energiei electrice transformate din astfel de elemente este mai mic cu 20-30% decât de la dispozitivele de tip siliconic.

Colectoare de fasie din seleniu, cupru și indiu

Semiconductorii din dispozitiv sunt cupru, seleniu și indiu, uneori este posibil să le înlocuiască pe cei din urmă cu galiu. Acest lucru se datorează cererii ridicate a Indiei pentru monitoarele cu ecran plat. Prin urmare, această opțiune de substituție este aleasă, deoarece materialele au proprietăți similare. Dar pentru coeficientul de eficiență, înlocuirea joacă un rol important, producția unei baterii solare fără galiu crește eficiența dispozitivului cu 14%.

Colectoare solare pe bază de polimeri

Aceste elemente sunt numite tehnologii tinere, deoarece au apărut recent pe piață. Semiconductorii de la organici absorb lumina pentru ao transforma în energie electrică. Pentru grupul de utilizare producția fullerene de carbon, polifenilen, ftalocianină de cupru, și altele. Rezultatul este un strat subțire (100 nm) și un film flexibil care da coeficientul de eficiență de 5-7%. Valoarea este mică, dar producția de celule solare flexibile are câteva puncte pozitive:

• pentru fabricarea unor sume mari de bani nu sunt cheltuite;
• posibilitatea de instalare a bateriilor flexibile în curbe unde elasticitatea are o importanță primordială;
• ușurința comparativă și disponibilitatea instalației;
• bateriile flexibile nu au nici un efect nociv asupra mediului.

Chitul chimic în procesul de fabricație

Cea mai scumpă baterie dintr-o baterie solară este o placă de siliciu multicristal sau cu un singur cristal. Pentru cele mai raționale utilizarea siliciului tăiate psevdokvadratnye cifre, aceeași formă vă permite să se așeza în mod strâns placa în modulul viitor. După procesul de tăiere, straturile microscopice ale suprafeței deteriorate rămân pe suprafață, care sunt îndepărtate prin gravare și textură pentru a îmbunătăți recepția razele incidente.

Suprafața tratată în acest fel este o micro-piramidă așezată haotic, care reflectă din fața căreia, lumina atinge suprafețele laterale ale altor proeminențe. Procedura de slăbire a texturii reduce reflectivitatea materialului cu aproximativ 25%. În procesul de gravare, se utilizează o serie de tratamente cu acizi și alcaline, însă este inadmisibil reducerea substanțială a grosimii stratului, deoarece placa nu rezistă următoarelor tratamente.

Semiconductori în baterii solare

Tehnologia de producere a bateriilor solare sugerează că conceptul de bază al electronicii solide este p-n-joncțiunea. Dacă se combină conductivitatea electronică a tipului n și conductivitatea găurii de tip p într-o singură placă, atunci apare o joncțiune p-n în punctul de contact. Principala proprietate fizică a acestei definiții este posibilitatea de a servi ca o barieră și de a transmite energia electrică într-o direcție. Acesta este efectul care ne permite să stabilim o activitate deplină a celulelor solare.

Ca rezultat al difuziei fosforului, la capetele plăcii se formează un strat tip n, care se bazează la suprafața elementului la o adâncime de numai 0,5 μm. Producția unei baterii solare asigură o penetrare superficială a purtătorilor de semne opuse care apar sub influența luminii. Modul în zona de influență a joncțiunii p-n trebuie să fie scurt, altfel se pot stinge unul pe altul la o întâlnire, fără a genera o cantitate de energie electrică.

Utilizarea gravurii chimice din plasmă

În proiectarea bateriei solare, există o suprafață frontală cu o rețea instalată pentru a trage curentul, iar partea din spate este un contact solid. În timpul fenomenului de difuzie, apare o defecțiune electrică între două planuri și este transmisă până la capăt.

Pentru a elimina scurtcircuitul, se utilizează echipamentul pentru celulele solare, ceea ce permite acest lucru cu ajutorul unui dispozitiv chimic plasmatic, gravură chimică sau laser mecanic. Se utilizează adesea metoda de expunere plasmachemică. Etanșarea se realizează simultan pentru un teanc de foi de siliciu stivuite împreună. Rezultatul procesului depinde de durata tratamentului, de compoziția instrumentului, de mărimea pătratelor materialului, de direcția fluxului de ioni și de alți factori.

Aplicarea stratului antireflex

Aplicând o textură pe suprafața elementului, reflexia este redusă la 11%. Aceasta înseamnă că o zecime din raze reflectă doar suprafața și nu participă la formarea energiei electrice. Pentru a reduce aceste pierderi, partea din față a elementului este acoperită cu o penetrare profundă a impulsurilor luminoase care nu le reflectă înapoi. Oamenii de stiinta, luand in considerare legile opticii, determina compozitia si grosimea stratului, astfel incat productia si instalarea celulelor solare cu o astfel de acoperire sa reduca reflexia la 2%.

Contactați metalizarea pe partea din față

Suprafața elementului este proiectată să absoarbă cea mai mare cantitate de radiații, această cerință determină caracteristicile dimensionale și tehnice ale plaselor metalice aplicate. Alegerea designului din față, inginerii rezolvă două probleme opuse. Reducerea pierderilor optice are loc în cazul liniilor mai subțiri și a localizării acestora la o distanță mare una față de cealaltă. Producția unei celule solare cu dimensiuni mai mari ale ochiurilor de plasă înseamnă că unele dintre încărcături nu pot ajunge la contact și se pierd.

Prin urmare, oamenii de știință au standardizat valoarea distanței și a grosimii liniei pentru fiecare metal. Fâșiile prea subțiri deschid spațiu pe suprafața elementului pentru a absorbi razele, dar nu conduc un curent puternic. Metodele moderne de aplicare a metalelizării constau în serigrafie. Ca material, pasta care conține argint este cea mai justificată. Datorită aplicării sale, eficiența elementului crește cu 15-17%.

Metalizarea pe partea din spate a dispozitivului

Aplicarea metalului pe partea din spate a dispozitivului are loc în conformitate cu două scheme, fiecare realizându-și propriile lucrări. strat continuu subțire pe întreaga suprafață, cu excepția unor deschideri sputtered din aluminiu iar gaura este umplut cu o pastă de argint, care joacă rolul unui contact. strat solid din aluminiu servește ca dispozitiv oglindă pentru partea din spate a taxelor libere care pot fi pierdute în legăturile dangling ale rețelei cristaline. Cu o astfel de acoperire, panourile solare funcționează cu 2% mai puternic. Răspunsurile clienților spun că astfel de elemente sunt mai durabile și nu depind atât de mult de vremea tulbure.

Fabricarea panourilor solare prin mâinile proprii

Puteți cumpăra seturi de fotocelule pentru auto-asamblare pe internet pe diverse site-uri. Costul acestora depinde de numărul de plăci și de puterea utilizată. De exemplu, seturi de capacitate mică, de la 63 la 76 de wați, cu 36 de plăci, au costat 2350-2560 ruble. respectiv. Aici, de asemenea, elementele de lucru care au fost respinse de la liniile de producție sunt dobândite din anumite motive.

Atunci când alegeți tipul de conversie fotoelectrică trebuie să ia în considerare faptul că celulele policristaline sunt mai rezistente la vreme tulbure și să lucreze la ea monocristalin mai eficient, dar au o viață mai scurtă. Monocristalina are o eficiență mai mare în vremea insorită și durează mult mai mult.

Pentru a organiza producția de celule solare acasă, trebuie să calculați sarcina totală a tuturor dispozitivelor care vor fi alimentate de viitorul convertor și să determinați puterea dispozitivului. Aceasta implică numărul de fotocelule, luând în considerare unghiul panoului. Unii maeștri oferă posibilitatea de a schimba poziția planului de depozitare în funcție de înălțimea solstițiului, iar iarna - de grosimea zăpezii căzute.

Diverse materiale sunt folosite pentru a face cazul. Cel mai adesea puneți colțuri din aluminiu sau inoxidabil, utilizați placaj, plăci aglomerate etc. Partea transparentă este realizată din sticlă organică sau obișnuită. La vânzare se găsesc fotocelule cu conductori sudați, cumpărarea este preferabilă, deoarece sarcina de asamblare este simplificată. Plăcile nu se încarcă unul pe celălalt - cei inferiori pot da microcrasuri. Solderul și fluxul sunt aplicate preliminar. Este mai convenabil să lipiți elementele plasându-le imediat pe partea de lucru. La final, plăcile exterioare sunt sudate la barele de magistrală (conductori mai largi), apoi se extrag un minus și un plus.

După efectuarea lucrărilor, panoul este testat și sigilat. Stăpânii străini folosesc compuși pentru acest lucru, dar sunt destul de scumpi pentru meseriașii noștri. Convertoarele realizate individual sunt sigilate cu silicon, iar partea din spate este acoperită cu lac pe bază de acrilic.

În concluzie, trebuie spus că răspunsurile comandanților care au făcut-o panouri solare cu propriile mâini, mereu pozitiv. Odată ce a cheltuit banii pentru fabricarea și instalarea convertorului, familia plătește foarte repede pentru ei și începe să economisească, folosind energie liberă.