Výroba solárních baterií: technologie a vybavení

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Lidstvo se snaží přejít na alternativní zdroje elektrické energie, které pomohou udržet životní prostředí čisté a snížit náklady na výrobu energie. Výroba solárních baterií je moderní průmyslová metoda. Systém napájení zahrnuje solární přijímače, baterie, ovladače, invertory a další zařízení určená pro specifické funkce.

Solární baterie je hlavním prvkem, ze kterého začíná akumulace a přeměna energie paprsku. V moderním světě existuje mnoho úskalí pro spotřebitele při výběru panelu, protože průmysl nabízí velké množství produktů spojených pod jedním názvem.

Křemíkové solární články

Tyto produkty jsou u dnešních spotřebitelů oblíbené. Základem pro jejich výrobu je křemík. Jeho zásoby v hlubinách jsou rozsáhlé a výroba je relativně levná. Křemíkové články jsou ve srovnání s ostatními solárními články příznivější.

Typy prvků

Silikonové solární články se vyrábějí v následujících typech:

• monokrystalické;
• polykrystalické;
• amorfní.

Výše uvedené formy zařízení se liší v tom, jak jsou atomy křemíku uspořádány v krystalu. Hlavním rozdílem mezi prvky je rozdílný ukazatel účinnosti přeměny světelné energie, který je u prvních dvou typů přibližně na stejné úrovni a přesahuje hodnoty pro zařízení z amorfního křemíku.

Dnešní průmysl nabízí několik modelů solárních lapačů světla. Jejich rozdíl spočívá v zařízení používaném pro výrobu solárních panelů. Roli hraje technologie výroby a typ výchozího materiálu.

Typ s jedním krystalem

Tyto prvky se skládají ze silikonových buněk spojených dohromady. Podle metody vědce Czochralského se vyrábí absolutně čistý křemík, ze kterého se vyrábějí monokrystaly. Dalším procesem je řezání zmrazeného a vytvrzeného polotovaru na desky o tloušťce 250 až 300 mikronů. Tenké vrstvy jsou nasyceny kovovou mřížkou elektrod. Navzdory vysokým nákladům na výrobu jsou tyto prvky poměrně široce používány kvůli vysoké míře konverze (17-22 %).

Výroba polykrystalických prvků

Technologie výroby solárních článků z polykrystalů spočívá v postupném ochlazování roztavené křemíkové hmoty. Výroba nevyžaduje drahé zařízení, proto se snižují náklady na získání křemíku. Polykrystalické solární zásobníky mají na rozdíl od monokrystalických nižší faktor účinnosti (11-18 %). To je vysvětleno skutečností, že během procesu ochlazování je hmota křemíku nasycena drobnými zrnitými bublinkami, což vede k dodatečnému lomu paprsků.

Prvky amorfního křemíku

Výrobky jsou klasifikovány jako speciální typ, protože jejich příslušnost k křemíkovému typu pochází z názvu použitého materiálu a výroba solárních článků se provádí technologií filmových zařízení. Krystal ve výrobním procesu ustupuje křemíkovému vodíku nebo silonu, jehož tenká vrstva pokrývá substrát. Baterie mají nejnižší hodnotu účinnosti, pouze do 6 %. Prvky, i přes významnou nevýhodu, mají řadu nepopiratelných výhod, které jim dávají právo stát v souladu s výše uvedenými typy:

• hodnota absorpce optiky je dva tuctykrát vyšší než u monokrystalických a polykrystalických pohonů;
• má minimální tloušťku vrstvy pouze 1 mikron;
• zamračené počasí neovlivňuje práci při přeměně světla, na rozdíl od jiných druhů;
• díky vysoké pevnosti v ohybu jej lze bez problémů použít na obtížných místech.

Tři typy solárních konvertorů popsané výše jsou doplněny hybridními produkty vyrobenými z materiálů s dvojími vlastnostmi. Těchto vlastností je dosaženo, pokud jsou v amorfním křemíku obsaženy mikroelementy nebo nanočástice. Výsledný materiál je podobný polykrystalickému křemíku, ale příznivě se s ním vyrovná novými technickými vlastnostmi.indikátory.

Surovina pro výrobu solárních článků CdTe filmového typu

Výběr materiálu je dán potřebou snížit výrobní náklady a zlepšit pracovní výkon. Nejčastěji používaný světlo absorbující telurid kadmia. V 70. letech minulého století bylo CdTe považováno za hlavního uchazeče o využití ve vesmíru, v moderním průmyslu našlo široké uplatnění v solární energii.

Tento materiál je klasifikován jako kumulativní jed, takže debata o jeho škodlivosti neutichá. Výzkum vědců prokázal, že úroveň škodlivých látek vstupujících do atmosféry je přijatelná a nepoškozuje životní prostředí. Úroveň účinnosti je pouze 11 %, ale náklady na přeměněnou elektřinu z takových článků jsou o 20–30 % nižší než ze zařízení křemíkového typu.

Akumulátory záření vyrobené ze selenu, mědi a india

Polovodiče v zařízení jsou měď, selen a indium, někdy je dovoleno je nahradit galliem. To je způsobeno vysokou poptávkou po indium pro výrobu plochých monitorů. Proto byla zvolena tato možnost náhrady, protože materiály mají podobné vlastnosti. Ale pro ukazatel účinnosti hraje výměna významnou roli, výroba solární baterie bez galia zvyšuje účinnost zařízení o 14%.

Solární kolektory na bázi polymeru

Tyto prvky jsou klasifikovány jako mladé technologie, protože se nedávno objevily na trhu. Organické polovodiče absorbují světlopřeměnit ji na elektrickou energii. Pro výrobu se používají fullereny uhlíkové skupiny, polyfenylen, ftalocyanin mědi atd. Výsledkem jsou tenké (100 nm) a flexibilní filmy, které v práci poskytují koeficient účinnosti 5-7%. Hodnota je malá, ale výroba flexibilních solárních článků má několik kladných bodů:

• Výroba nestojí moc;
• schopnost instalovat flexibilní baterie v ohybech, kde je elasticita prvořadá;
• relativní snadnost a cenová dostupnost instalace;
• flexibilní baterie jsou šetrné k životnímu prostředí.

Chemické moření během výroby

Nejdražší solární baterie je multikrystalický nebo monokrystalický křemíkový plátek. Pro co nejracionálnější použití křemíku jsou pseudo-čtvercové postavy řezány, stejný tvar umožňuje těsně položit desky v budoucím modulu. Po procesu řezání zůstávají na povrchu mikroskopické vrstvy poškozeného povrchu, které jsou odstraněny leptáním a texturováním, aby se zlepšil příjem dopadajících paprsků.

Takto upravený povrch je náhodně umístěná mikropyramida, od jejíhož okraje se odráží světlo a dopadá na boční plochy dalších výstupků. Postup uvolnění snižuje odrazivost materiálu přibližně o 25 %. Proces moření využívá řadu kyselých a zásaditýchzpracování, ale je nepřijatelné výrazně snížit tloušťku vrstvy, protože deska nevydrží následující zpracování.

Polovodiče v solárních článcích

Technologie výroby solárních článků předpokládá, že hlavním konceptem pevné elektroniky je p-n-přechod. Pokud se elektronická vodivost typu n a děrová vodivost typu p spojí v jedné desce, pak v místě kontaktu mezi nimi vzniká p-n přechod. Hlavní fyzikální vlastností této definice je schopnost sloužit jako bariéra a propouštět elektřinu jedním směrem. Je to tento efekt, který vám umožňuje nastolit plný provoz solárních článků.

V důsledku difúze fosforu se na koncích desky vytvoří vrstva typu n, která je založena na povrchu prvku v hloubce pouhých 0,5 mikronu. Výroba solární baterie zajišťuje mělký průnik nosičů opačných znaků, které vznikají působením světla. Jejich cesta do zóny vlivu p-n-přechodu musí být krátká, jinak se mohou při setkání navzájem uhasit, aniž by generovaly jakékoli množství elektřiny.

Použití plazmově-chemického leptání

Provedení solární baterie má přední plochu s instalovanou mřížkou pro zachycení proudu a zadní stranu, která je pevným kontaktem. Během difúzního jevu dochází k elektrickému zkratu mezi dvěma rovinami a je přenášen na konec.

K odstranění zkratu se zařízení používásolární baterie, která vám to umožňuje pomocí plazmochemického, chemického leptání nebo mechanického, laseru. Často se používá metoda plazmochemického ovlivnění. Leptání se provádí současně pro stoh křemíkových plátků naskládaných dohromady. Výsledek procesu závisí na délce ošetření, složení činidla, velikosti čtverců materiálu, směru proudění iontů a dalších faktorech.

Aplikace antireflexní vrstvy

Použitím textury na povrch prvku se odraz sníží na 11 %. To znamená, že desetina paprsků se jednoduše odráží od povrchu a nepodílí se na tvorbě elektřiny. Aby se takové ztráty omezily, je na přední stranu prvku nanesen povlak s hlubokým pronikáním světelných impulzů, který je neodráží zpět. Vědci s přihlédnutím k zákonům optiky určují složení a tloušťku vrstvy, takže výroba a instalace solárních panelů s takovým povlakem snižuje odraz až o 2 %.

Kontaktní pokovení na přední straně

Povrch prvku je navržen tak, aby absorboval co největší množství záření, právě tento požadavek určuje rozměrové a technické vlastnosti aplikované kovové sítě. Výběrem designu přední strany řeší inženýři dva protichůdné problémy. Ke snížení optických ztrát dochází u tenčích čar a jejich umístění ve velké vzdálenosti od sebe. Výroba solární baterie se zvětšenou velikostí mřížky vede k tomu, že některé z nábojů nestihnou dosáhnout kontaktu a ztratí se.

Vědci proto standardizovali hodnotu vzdálenosti a tloušťky čáry pro každý kov. Příliš tenké proužky otevírají prostor na povrchu prvku, aby absorbovaly paprsky, ale nevedly silný proud. Moderní metody nanášení metalizace spočívají v sítotisku. Jako materiál se nejvíce ospravedlňuje pasta obsahující stříbro. Díky jeho použití stoupá účinnost prvku o 15-17%.

Metalizace na zadní straně zařízení

Usazování kovu na zadní straně zařízení probíhá dvěma způsoby, z nichž každý vykonává svou vlastní práci. Souvislá tenká vrstva po celé ploše kromě jednotlivých otvorů je nastříkána hliníkem a otvory jsou vyplněny pastou s obsahem stříbra, která hraje kontaktní roli. Pevná hliníková vrstva slouží jako jakési zrcadlové zařízení na zadní straně pro volné náboje, které se mohou ztratit v visících krystalových vazbách mřížky. S takovým povlakem pracují solární panely o 2 % více energie. Zákaznické recenze říkají, že takové prvky jsou odolnější a nejsou tak ovlivněny zataženým počasím.

Výroba solárních panelů vlastníma rukama

Zdroje energie ze slunce si ne každý může objednat a nainstalovat doma, protože jejich cena je dnes poměrně vysoká. Proto mnoho řemeslníků a řemeslníků zvládá výrobu solárních panelů doma.

Sady fotobuněk pro vlastní montáž si můžete zakoupit na internetu na různých místech. Jejich nákladyzávisí na počtu použitých desek a výkonu. Například sady s nízkým výkonem, od 63 do 76 W s 36 deskami, stojí 2350-2560 rublů. resp. Zde se také nakupují pracovní položky odmítnuté z výrobních linek z jakéhokoli důvodu.

Při výběru typu fotovoltaického měniče zohledněte skutečnost, že polykrystalické články jsou odolnější vůči zataženému počasí a pracují efektivněji než monokrystalické, ale mají kratší životnost. Monokrystalické jsou účinnější za slunečného počasí a vydrží mnohem déle.

Abyste mohli organizovat výrobu solárních panelů doma, musíte vypočítat celkové zatížení všech zařízení, která budou napájena budoucím měničem, a určit výkon zařízení. Odtud se odvíjí počet fotobuněk, přičemž se bere v úvahu úhel sklonu panelu. Někteří řemeslníci poskytují možnost změny polohy akumulační roviny v závislosti na výšce slunovratu a v zimě - na tloušťce napadlého sněhu.

K výrobě pouzdra jsou použity různé materiály. Nejčastěji dávají hliníkové nebo nerezové rohy, používají překližku, dřevotřísku atd. Průhledná část je vyrobena z organického nebo obyčejného skla. V prodeji jsou fotobuňky s již připájenými vodiči, je lepší je koupit, protože montážní úkol je zjednodušen. Desky nejsou naskládány jedna na druhou - na spodních mohou vzniknout mikrotrhlinky. Pájka a tavidlo jsou předem naneseny. Je výhodnější pájet prvky tak, že je položíte ihned na pracovní stranu. Na konci jsou krajní desky přivařeny k pneumatikám (širší vodiče), načež jsou na výstupu „mínus“a „plus“.

Po provedené práci je panel otestován a utěsněn. Zahraniční řemeslníci k tomu používají směsi, ale pro naše řemeslníky jsou dost drahé. Podomácku vyrobené měniče jsou utěsněny silikonem a zadní strana je potažena lakem na bázi akrylu.

Na závěr je třeba říci, že recenze mistrů, kteří vyrobili solární panely vlastníma rukama, jsou vždy pozitivní. Jakmile rodina utratí peníze za výrobu a instalaci konvertoru, rychle za ně zaplatí a začne šetřit pomocí bezplatné energie.