Proizvodnja solarnih baterija: tehnologija i oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Čovječanstvo se nastoji prebaciti na alternativne izvore električne energije koji će pomoći u održavanju čistoće okoliša i smanjenju troškova proizvodnje energije. Proizvodnja solarnih baterija moderna je industrijska metoda. Sustav napajanja uključuje solarne prijemnike, baterije, kontrolere, pretvarače i druge uređaje dizajnirane za specifične funkcije.

Solarna baterija je glavni element od kojeg počinje akumulacija i pretvorba energije zraka. U suvremenom svijetu postoje mnoge zamke za potrošača pri odabiru panela, budući da industrija nudi veliki broj proizvoda kombiniranih pod jednim imenom.

Silicijeve solarne ćelije

Ovi su proizvodi popularni kod današnjih potrošača. Silicij je osnova za njihovu proizvodnju. Njegove rezerve u dubinama su raširene, a proizvodnja je relativno jeftina. Silikonske ćelije su povoljno u usporedbi s razinama performansi s drugim solarnim ćelijama.

Vrste elemenata

Silicijeve solarne ćelije se proizvode u sljedećim vrstama:

• monokristalni;
• polikristalni;
• amorfno.

Navedeni oblici uređaja razlikuju se po tome kako su atomi silicija raspoređeni u kristalu. Glavna razlika između elemenata je različit pokazatelj učinkovitosti pretvorbe svjetlosne energije, koji je za prve dvije vrste približno na istoj razini i premašuje vrijednosti za uređaje izrađene od amorfnog silicija.

Današnja industrija nudi nekoliko modela solarnih hvatača svjetla. Njihova razlika leži u opremi koja se koristi za proizvodnju solarnih panela. Tehnologija proizvodnje i vrsta početnog materijala igraju važnu ulogu.

vrsta jednog kristala

Ovi elementi se sastoje od silikonskih ćelija spojenih zajedno. Prema metodi znanstvenika Czochralskog, proizvodi se apsolutno čisti silicij od kojeg se izrađuju monokristali. Sljedeći postupak je rezanje smrznutog i stvrdnutog poluproizvoda u ploče debljine od 250 do 300 mikrona. Tanki slojevi su zasićeni metalnom mrežom elektroda. Unatoč visokim troškovima proizvodnje, takvi se elementi vrlo široko koriste zbog visoke stope konverzije (17-22%).

Proizvodnja polikristalnih elemenata

Tehnologija za proizvodnju solarnih ćelija od polikristala je da se rastopljena silicijska masa postupno hladi. Proizvodnja ne zahtijeva skupu opremu, stoga je trošak dobivanja silicija smanjen. Polikristalna solarna skladišta imaju niži faktor učinkovitosti (11-18%), za razliku od monokristalnih. To se objašnjava činjenicom da je tijekom procesa hlađenja masa silicija zasićena sitnim zrnatim mjehurićima, što dovodi do dodatnog prelamanja zraka.

Amorfni silikonski elementi

Proizvodi se svrstavaju u posebnu vrstu, jer njihova pripadnost tipu silicija proizlazi iz naziva upotrijebljenog materijala, a proizvodnja solarnih ćelija se provodi tehnologijom filmskih uređaja. Kristal u procesu proizvodnje ustupa mjesto silicij-vodiku ili silonu, čiji tanak sloj prekriva podlogu. Baterije imaju najnižu vrijednost učinkovitosti, samo do 6%. Elementi, unatoč značajnom nedostatku, imaju niz neospornih prednosti koje im daju pravo da stoje u skladu s gore navedenim tipovima:

• vrijednost apsorpcije optike je dva tuceta puta veća od one kod monokristalnih i polikristalnih pogona;
• ima minimalnu debljinu sloja od samo 1 mikron;
• oblačno vrijeme ne utječe na rad pretvaranja svjetlosti, za razliku od drugih vrsta;
• zbog velike čvrstoće na savijanje, može se bez problema koristiti na teškim mjestima.

Tri gore opisane vrste solarnih pretvarača nadopunjuju se hibridnim proizvodima izrađenim od materijala s dvostrukim svojstvima. Takve karakteristike se postižu ako se mikroelementi ili nanočestice uključe u amorfni silicij. Dobiveni materijal sličan je polikristalnom siliciju, ali je u usporedbi s njim po novim tehničkim karakteristikama.pokazatelji.

Sirovina za proizvodnju solarnih ćelija tipa CdTe filma

Izbor materijala diktiran je potrebom smanjenja troškova proizvodnje i poboljšanja performansi u radu. Najčešće korišteni kadmij telurid koji apsorbira svjetlost. 70-ih godina prošlog stoljeća CdTe se smatrao glavnim kandidatom za korištenje svemira, u modernoj industriji našao je široku primjenu u solarnoj energiji.

Ovaj materijal je klasificiran kao kumulativni otrov, pa rasprava o njegovoj štetnosti ne jenjava. Istraživanja znanstvenika utvrdila su činjenicu da je razina štetnih tvari koje ulaze u atmosferu prihvatljiva i da ne šteti okolišu. Razina učinkovitosti je samo 11%, ali trošak pretvorene električne energije iz takvih ćelija je 20-30% niži nego iz uređaja silikonskog tipa.

Ray akumulatori od selena, bakra i indija

Poluvodiči u uređaju su bakar, selen i indij, ponekad je dopušteno zamijeniti potonje galijem. To je zbog velike potražnje za indijem za proizvodnju monitora ravnog tipa. Stoga je odabrana ova opcija zamjene, budući da materijali imaju slična svojstva. Ali za pokazatelj učinkovitosti, zamjena igra značajnu ulogu, proizvodnja solarne baterije bez galija povećava učinkovitost uređaja za 14%.

Solarni kolektori na bazi polimera

Ovi elementi su klasificirani kao mlade tehnologije, budući da su se nedavno pojavili na tržištu. Organski poluvodiči apsorbiraju svjetlostda je pretvori u električnu energiju. Za proizvodnju se koriste fulereni skupine ugljika, polifenilen, bakrov ftalocijanin i dr. Kao rezultat dobivaju se tanki (100 nm) i fleksibilni filmovi koji u radu daju koeficijent učinkovitosti od 5-7%. Vrijednost je mala, ali proizvodnja fleksibilnih solarnih ćelija ima nekoliko pozitivnih točaka:

• Izrada ne košta puno;
• mogućnost ugradnje fleksibilnih baterija u zavojima gdje je elastičnost od najveće važnosti;
• relativna jednostavnost i pristupačnost instalacije;
• fleksibilne baterije su ekološki prihvatljive.

Kemijsko kiseljenje tijekom proizvodnje

Najskuplja solarna baterija je multikristalna ili monokristalna silicijska pločica. Za najracionalniju upotrebu silicija izrezane su pseudo-kvadratne figure, isti oblik omogućuje vam da čvrsto položite ploče u budući modul. Nakon procesa rezanja, na površini ostaju mikroskopski slojevi oštećene površine, koji se uklanjaju jetkanjem i teksturiranjem kako bi se poboljšao prijem upadnih zraka.

Ovako obrađena površina je nasumično smještena mikropiramida, reflektirajući se od čijeg ruba, svjetlost pada na bočne površine ostalih izbočina. Postupak otpuštanja smanjuje reflektivnost materijala za približno 25%. Proces kiseljenja usvaja niz kiselih i alkalnihobradu, ali je nedopustivo uvelike smanjiti debljinu sloja, budući da ploča ne podnosi sljedeću obradu.

Poluvodiči u solarnim ćelijama

Tehnologija proizvodnje solarnih ćelija pretpostavlja da je glavni koncept čvrste elektronike p-n-spoj. Ako se elektronska vodljivost n-tipa i vodljivost otvora p-tipa kombiniraju u jednoj ploči, tada na mjestu kontakta između njih nastaje p-n spoj. Glavno fizičko svojstvo ove definicije je sposobnost da služi kao barijera i propušta struju u jednom smjeru. Upravo ovaj učinak omogućuje vam da uspostavite potpuni rad solarnih ćelija.

Kao rezultat difuzije fosfora, na krajevima ploče formira se sloj n-tipa, koji se nalazi na površini elementa na dubini od samo 0,5 mikrona. Proizvodnja solarne baterije omogućuje plitak prodor nositelja suprotnih znakova, koji nastaju pod djelovanjem svjetlosti. Njihov put do zone utjecaja p-n-spoja mora biti kratak, inače se mogu ugasiti kada se sretnu, a da pritom ne proizvedu nikakvu količinu električne energije.

Upotreba plazma-kemijskog jetkanja

Dizajn solarne baterije ima prednju površinu s ugrađenom rešetkom za hvatanje struje i stražnju stranu, koja je čvrsti kontakt. Tijekom fenomena difuzije, između dvije ravnine dolazi do kratkog spoja koji se prenosi do kraja.

Za uklanjanje kratkog spoja, oprema je naviklasolarne baterije, što vam omogućuje da to učinite uz pomoć plazma-kemijskog, kemijskog jetkanja ili mehaničkog, lasera. Često se koristi metoda plazma-kemijskog utjecaja. Jetkanje se izvodi istovremeno za hrpu silikonskih pločica složenih zajedno. Ishod procesa ovisi o trajanju tretmana, sastavu agensa, veličini kvadrata materijala, smjeru mlaznica iona i drugim čimbenicima.

Nanošenje antirefleksnog premaza

Primjenom teksture na površinu elementa, refleksija se smanjuje na 11%. To znači da se desetina zraka jednostavno odbija od površine i ne sudjeluje u stvaranju elektriciteta. Kako bi se smanjili takvi gubici, na prednju stranu elementa nanosi se premaz s dubokim prodiranjem svjetlosnih impulsa, koji ih ne reflektira natrag. Znanstvenici, vodeći računa o zakonima optike, određuju sastav i debljinu sloja, pa proizvodnja i ugradnja solarnih panela s takvim premazom smanjuje refleksiju i do 2%.

Kontaktna oplata na prednjoj strani

Površina elementa je dizajnirana da apsorbira najveću količinu zračenja, upravo taj zahtjev određuje dimenzijske i tehničke karakteristike primijenjene metalne mreže. Odabirom dizajna prednje strane inženjeri rješavaju dva suprotstavljena problema. Smanjenje optičkih gubitaka događa se kod tanjih linija i njihovog položaja na velikoj udaljenosti jedna od druge. Proizvodnja solarne baterije s povećanom veličinom mreže dovodi do činjenice da neki od punjenja nemaju vremena za kontakt i gube se.

Stoga su znanstvenici standardizirali vrijednost udaljenosti i debljine linije za svaki metal. Pretanke trake otvaraju prostor na površini elementa da apsorbiraju zrake, ali ne provode jaku struju. Suvremene metode primjene metalizacije sastoje se od sitotiska. Kao materijal, pasta koja sadrži srebro najviše se opravdava. Zbog njegove uporabe, učinkovitost elementa raste za 15-17%.

Metalizacija na stražnjoj strani uređaja

Taloženje metala na stražnjoj strani uređaja događa se na dva načina, od kojih svaki obavlja svoj posao. Kontinuirani tanak sloj po cijeloj površini, osim pojedinačnih rupica, prska se aluminijem, a rupe se popunjavaju pastom koja sadrži srebro, koja ima kontaktnu ulogu. Čvrsti aluminijski sloj služi kao svojevrsni zrcalni uređaj na stražnjoj strani za slobodne naboje koji se mogu izgubiti u visećim kristalnim vezama rešetke. S takvim premazom solarni paneli rade 2% više snage. Recenzije kupaca govore da su takvi elementi izdržljiviji i da na njih ne utječe toliko oblačno vrijeme.

Izrada solarnih panela vlastitim rukama

Izvori energije od sunca, ne može svatko naručiti i instalirati kod kuće, jer je njihova cijena danas prilično visoka. Stoga mnogi majstori i obrtnici svladavaju proizvodnju solarnih panela kod kuće.

Setove fotoćelija za samomontažu možete kupiti na Internetu na raznim stranicama. Njihov trošakovisi o broju korištenih ploča i snazi. Na primjer, setovi male snage, od 63 do 76 W s 36 ploča, koštaju 2350-2560 rubalja. odnosno. Ovdje se također kupuju radni predmeti koji su iz bilo kojeg razloga odbijeni s proizvodnih linija.

Prilikom odabira vrste fotonaponskog pretvarača vodite računa o činjenici da su polikristalne ćelije otpornije na oblačno vrijeme i rade učinkovitije od monokristalnih, ali imaju kraći vijek trajanja. Monokristalne su učinkovitije po sunčanom vremenu i trajat će mnogo dulje.

Za organizaciju proizvodnje solarnih panela kod kuće potrebno je izračunati ukupno opterećenje svih uređaja koje će napajati budući pretvarač, te odrediti snagu uređaja. Odavde slijedi broj fotoćelija, uzimajući u obzir kut nagiba panela. Neki majstori predviđaju mogućnost promjene položaja akumulacijske ravnine ovisno o visini solsticija, a zimi - o debljini snijega koji je pao.

Za izradu kućišta korišteni su različiti materijali. Najčešće stavljaju aluminijske ili nehrđajuće kutove, koriste šperploču, ivericu itd. Prozirni dio je izrađen od organskog ili običnog stakla. U prodaji postoje fotoćelije s već zalemljenim vodičima, poželjno je kupiti takve, jer je zadatak montaže pojednostavljen. Ploče se ne slažu jedna na drugu - donje mogu dati mikropukotine. Lem i fluks se prethodno nanose. Prikladnije je lemiti elemente tako da ih odmah postavite na radnu stranu. Na kraju se krajnje ploče zavaruju na gume (širi vodiči), nakon čega se izlaze "minus" i "plus".

Nakon obavljenog posla, ploča se testira i zatvara. Strani obrtnici za to koriste spojeve, ali za naše majstore oni su prilično skupi. Domaće sonde su zapečaćene silikonom, a stražnja strana je premazana lakom na bazi akrila.

Zaključno, treba reći da su recenzije majstora koji su izradili solarne ploče vlastitim rukama uvijek pozitivne. Nakon što potroši novac na proizvodnju i instalaciju pretvarača, obitelj ih brzo plaća i počinje štedjeti koristeći besplatnu energiju.