Produksjon av solbatterier: teknologi og utstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Humanity søker å bytte til alternative strømforsyningskilder som vil bidra til å holde miljøet rent og redusere kostnadene ved energiproduksjon. Produksjon av solbatterier er en moderne industriell metode. Strømforsyningssystemet inkluderer solcellemottakere, batterier, kontrollere, omformere og andre enheter designet for spesifikke funksjoner.

Solbatteriet er hovedelementet som akkumulering og konvertering av stråleenergi starter fra. I den moderne verden er det mange fallgruver for forbrukeren når de skal velge panel, ettersom industrien tilbyr et stort antall produkter samlet under ett navn.

Silisiumsolceller

Disse produktene er populære blant dagens forbrukere. Silisium er grunnlaget for deres produksjon. Dens reserver i dypet er utbredt, og produksjonen er relativt billig. Silisiumceller kan sammenlignes med andre solceller i ytelsesnivåer.

Typer of elements

Silisiumsolceller produseres i følgende typer:

• monokrystallinsk;
• polykrystallinsk;
• amorf.

Ovennevnte former for enheter er forskjellige i hvordan silisiumatomene er ordnet i krystallen. Hovedforskjellen mellom elementene er den forskjellige indikatoren på effektiviteten av konverteringen av lysenergi, som for de to første typene er omtrent på samme nivå og overstiger verdiene for enheter laget av amorft silisium.

Dagens industri tilbyr flere modeller av solfangere. Forskjellen deres ligger i utstyret som brukes til produksjon av solcellepaneler. Produksjonsteknologien og typen utgangsmateriale spiller en rolle.

Enkeltkrystalltype

Disse elementene består av silikonceller festet sammen. I henhold til metoden til forskeren Czochralski produseres absolutt rent silisium, som enkeltkrystaller er laget av. Den neste prosessen er å kutte det frosne og herdede halvfabrikatet i plater med en tykkelse på 250 til 300 mikron. Tynne lag er mettet med et metallnett av elektroder. Til tross for de høye produksjonskostnadene, brukes slike elementer ganske mye på grunn av den høye konverteringsfrekvensen (17-22%).

Produksjon av polykrystallinske elementer

Teknologien for produksjon av solceller fra polykrystaller er at den smeltede silisiummassen gradvis avkjøles. Produksjonen krever ikke dyrt utstyr, derfor reduseres kostnadene for å skaffe silisium. Polykrystallinske sollagre har en lavere effektivitetsfaktor (11-18%), i motsetning til monokrystallinske. Dette forklares av det faktum at under kjøleprosessen blir silisiummassen mettet med bittesmå granulære bobler, noe som fører til ytterligere brytning av stråler.

Amorfe silisiumelementer

Produkter er klassifisert som en spesiell type, siden deres tilhørighet til silisiumtypen kommer fra navnet på materialet som brukes, og produksjonen av solceller utføres ved hjelp av filmapparatteknologi. Krystallen i produksjonsprosessen viker for silisiumhydrogen eller silon, et tynt lag som dekker underlaget. Batterier har den laveste effektivitetsverdien, bare opptil 6 %. Elementer, til tross for en betydelig ulempe, har en rekke ubestridelige fordeler som gir dem rett til å stå på linje med de ovennevnte typene:

• optikkabsorpsjonsverdien er to dusin ganger høyere enn for monokrystallinske og polykrystallinske stasjoner;
• har en minimum lagtykkelse på bare 1 mikron;
• skyet vær påvirker ikke lett konverteringsarbeid, i motsetning til andre arter;
• på grunn av sin høye bøyestyrke kan den brukes uten problemer på vanskelige steder.

De tre typene solcelleomformere beskrevet ovenfor kompletteres av hybridprodukter laget av materialer med doble egenskaper. Slike egenskaper oppnås hvis mikroelementer eller nanopartikler inngår i amorft silisium. Det resulterende materialet ligner polykrystallinsk silisium, men sammenligner seg gunstig med det av nye tekniske funksjoner.indikatorer.

Råmateriale for produksjon av CdTe film-type solceller

Valget av materiale er diktert av behovet for å redusere produksjonskostnadene og forbedre ytelsen i arbeidet. Det mest brukte lysabsorberende kadmiumtellurid. På 70-tallet av forrige århundre ble CdTe ansett som den viktigste konkurrenten for plassbruk, i moderne industri har det funnet bred anvendelse innen solenergi.

Dette materialet er klassifisert som en kumulativ gift, så debatten om dets skadelighet avtar ikke. Forskning fra forskere har fastslått at nivået av skadelige stoffer som kommer inn i atmosfæren er akseptabelt og ikke skader miljøet. Effektivitetsnivået er bare 11 %, men kostnaden for konvertert elektrisitet fra slike celler er 20–30 % lavere enn fra enheter av silisiumtype.

Stråleakkumulatorer laget av selen, kobber og indium

Halvledere i enheten er kobber, selen og indium, noen ganger er det lov å erstatte sistnevnte med gallium. Dette skyldes den høye etterspørselen etter indium for produksjon av flat-type skjermer. Derfor ble dette substitusjons alternativet valgt, siden materialene har lignende egenskaper. Men for effektivitetsindikatoren spiller utskifting en betydelig rolle, produksjon av et solcellebatteri uten gallium øker effektiviteten til enheten med 14%.

Polymerbaserte solfangere

Disse elementene er klassifisert som unge teknologier, slik de nylig har dukket opp på markedet. Organiske halvledere absorberer lyså konvertere den til elektrisk energi. Til produksjon brukes fullerener av karbongruppen, polyfenylen, kobberftalocyanin etc. Som et resultat oppnås tynne (100 nm) og fleksible filmer som i arbeid gir en effektivitetskoeffisient på 5-7%. Verdien er liten, men produksjonen av fleksible solceller har flere positive sider:

• Det koster ikke mye å lage;
• muligheten til å installere fleksible batterier i svinger der elastisitet er av største betydning;
• relativ enkel og rimelig installasjon;
• fleksible batterier er miljøvennlige.

Kjemisk beising under produksjon

Det dyreste solbatteriet er en multikrystallinsk eller monokrystallinsk silisiumplate. For den mest rasjonelle bruken av silisium kuttes pseudo-firkantede figurer, den samme formen lar deg legge platene tett i den fremtidige modulen. Etter skjæreprosessen forblir mikroskopiske lag med skadet overflate på overflaten, som fjernes ved etsing og teksturering for å forbedre mottaket av innfallende stråler.

Overflaten som er behandlet på denne måten er en tilfeldig plasserte mikropyramider, reflektert fra kanten som lyset faller på sideflatene til andre fremspring. Løsningsprosedyren reduserer reflektiviteten til materialet med omtrent 25 %. Syltingsprosessen vedtar en serie av sure og alkaliskebehandling, men det er uakseptabelt å redusere tykkelsen på laget sterkt, siden platen ikke tåler følgende behandling.

Halvledere i solceller

Solcelleproduksjonsteknologi forutsetter at hovedkonseptet for solid elektronikk er p-n-kryss. Hvis den elektroniske ledningsevnen til n-typen og hullledningsevnen til p-typen kombineres i en plate, oppstår et p-n-kryss ved kontaktpunktet mellom dem. Den viktigste fysiske egenskapen til denne definisjonen er evnen til å tjene som en barriere og sende elektrisitet i én retning. Det er denne effekten som lar deg etablere full drift av solceller.

Som et resultat av fosfordiffusjon dannes et n-type lag i endene av platen, som er basert på overflaten av elementet i en dybde på kun 0,5 mikron. Produksjonen av et solcellebatteri sørger for en grunn penetrasjon av bærere av motsatte tegn, som oppstår under påvirkning av lys. Deres vei til p-n-kryssets påvirkningssone må være kort, ellers kan de slukke hverandre når de møtes, uten å generere noen mengde elektrisitet.

Bruk av plasmakjemisk etsing

Utformingen av solbatteriet har en frontflate med installert rist for strømfangst og en bakside, som er en solid kontakt. Under diffusjonsfenomenet oppstår en elektrisk kortslutning mellom de to planene og overføres til enden.

For å fjerne kortslutningen er utstyr vant tilsolcellebatterier, som lar deg gjøre dette ved hjelp av plasma-kjemisk, kjemisk etsing eller mekanisk, laser. Metoden for plasmakjemisk påvirkning brukes ofte. Etsing utføres samtidig for en stabel med silisiumskiver stablet sammen. Resultatet av prosessen avhenger av behandlingens varighet, sammensetningen av midlet, størrelsen på kvadratene til materialet, retningen til ionestrømstrålene og andre faktorer.

Påføring av antirefleksbelegg

Ved å påføre en tekstur på overflaten av et element, reduseres refleksjon til 11 %. Dette betyr at en tidel av strålene rett og slett reflekteres fra overflaten og ikke tar del i dannelsen av elektrisitet. For å redusere slike tap påføres et belegg med dyp penetrasjon av lyspulser på forsiden av elementet, som ikke reflekterer dem tilbake. Forskere, som tar hensyn til optikkens lover, bestemmer sammensetningen og tykkelsen av laget, så produksjon og installasjon av solcellepaneler med et slikt belegg reduserer refleksjon med opptil 2%.

Kontaktbelegg på forsiden

Overflaten på elementet er designet for å absorbere størst mengde stråling, det er dette kravet som bestemmer de dimensjonale og tekniske egenskapene til det påførte metallnettet. Ved å velge utformingen av forsiden løser ingeniører to motstridende problemer. Nedgangen i optiske tap skjer med tynnere linjer og deres plassering i stor avstand fra hverandre. Produksjonen av et solcellebatteri med økt nettstørrelse fører til at noen av ladningene ikke rekker å komme i kontakt og går tapt.

Derfor har forskere standardisert verdien av avstanden og linjetykkelsen for hvert metall. For tynne strimler åpner plass på overflaten av elementet til å absorbere stråler, men leder ikke en sterk strøm. Moderne metoder for å påføre metallisering består av silketrykk. Som materiale rettferdiggjør sølvholdig pasta seg selv mest. På grunn av bruken øker effektiviteten til elementet med 15-17%.

Metallisering på baksiden av enheten

Deponering av metall på baksiden av enheten skjer på to måter, som hver utfører sitt eget arbeid. Et kontinuerlig tynt lag over hele overflaten, bortsett fra enkelthull, sprayes med aluminium, og hullene fylles med sølvholdig pasta, som spiller en kontaktrolle. Det solide aluminiumslaget fungerer som en slags speilanordning på baksiden for gratis ladninger som kan gå tapt i gitterets dinglende krystallbindinger. Med et slikt belegg jobber solcellepaneler 2 % mer i kraft. Kundeanmeldelser sier at slike elementer er mer holdbare og ikke så påvirket av overskyet vær.

Lag solcellepaneler med egne hender

Strømkilder fra solen, ikke alle kan bestille og installere hjemme, siden kostnadene i dag er ganske høye. Derfor er det mange håndverkere og håndverkere som mestrer produksjonen av solcellepaneler hjemme.

Du kan kjøpe sett med fotoceller for selvmontering på Internett på forskjellige steder. Kostnadene deresavhenger av antall plater som brukes og effekt. For eksempel koster laveffektsett, fra 63 til 76 W med 36 plater, 2350-2560 rubler. hhv. Arbeidsartikler som avvises fra produksjonslinjer uansett årsak, kjøpes også her.

Når du velger type solcelleomformer, ta hensyn til at polykrystallinske celler er mer motstandsdyktige mot overskyet vær og fungerer mer effektivt enn monokrystallinske, men har kortere levetid. Monokrystallinske er mer effektive i solfylt vær og vil vare mye lenger.

For å organisere produksjonen av solcellepaneler hjemme, må du beregne den totale belastningen av alle enheter som vil bli drevet av den fremtidige omformeren, og bestemme kraften til enheten. Herfra følger antall fotoceller, samtidig som det tas hensyn til panelets helningsvinkel. Noen håndverkere sørger for muligheten for å endre posisjonen til akkumuleringsplanet avhengig av høyden på solverv, og om vinteren - av tykkelsen på snøen som har f alt.

Ulike materialer brukes til å lage saken. Oftest setter de aluminium eller rustfrie hjørner, bruker kryssfiner, sponplater, etc. Den gjennomsiktige delen er laget av organisk eller vanlig glass. På salg er det fotoceller med allerede loddede ledere, det er å foretrekke å kjøpe slike, siden monteringsoppgaven er forenklet. Platene er ikke stablet oppå hverandre - de nederste kan gi mikrosprekker. Lodd og fluss er forhåndspåført. Det er mer praktisk å lodde elementene ved å plassere dem umiddelbart på arbeidssiden. Til slutt sveises de ekstreme platene til dekkene (bredere ledere), hvoretter "minus" og "pluss" sendes ut

Etter at arbeidet er utført, testes og forsegles panelet. Utenlandske håndverkere bruker forbindelser til dette, men for våre håndverkere er de ganske dyre. Hjemmelagde transdusere er forseglet med silikon, og baksiden er belagt med akrylbasert lakk.

Avslutningsvis skal det sies at anmeldelsene fra mesterne som laget solcellepaneler med egne hender alltid er positive. Når familien har brukt penger på produksjon og installasjon av omformeren, betaler familien raskt for dem og begynner å spare ved å bruke gratis energi.