Solbatteriproduktion: teknologi og udstyr

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Humanity søger at skifte til alternative kilder til elektrisk forsyning, der vil hjælpe med at holde miljøet rent og reducere omkostningerne ved energiproduktion. Produktion af solbatterier er en moderne industriel metode. Strømforsyningssystemet omfatter solcellemodtagere, batterier, controllere, invertere og andre enheder designet til specifikke funktioner.

Solbatteriet er hovedelementet, hvorfra akkumuleringen og omdannelsen af stråleenergi begynder. I den moderne verden er der mange faldgruber for forbrugeren, når de skal vælge et panel, da industrien tilbyder et stort antal produkter samlet under ét navn.

Siliconsolceller

Disse produkter er populære blandt nutidens forbrugere. Silicium er grundlaget for deres fremstilling. Dens reserver i dybet er udbredte, og produktionen er relativt billig. Siliciumceller kan sammenlignes med andre solceller med hensyn til ydeevne.

Typer af elementer

Siliciumsolceller fremstilles i følgende typer:

• monokrystallinsk;
• polykrystallinsk;
• amorf.

Ovenstående former for enheder adskiller sig i, hvordan siliciumatomerne er arrangeret i krystallen. Hovedforskellen mellem elementerne er den forskellige indikator for effektiviteten af konverteringen af lysenergi, som for de to første typer er omtrent på samme niveau og overstiger værdierne for enheder lavet af amorft silicium.

Dagens industri tilbyder flere modeller af solfangere. Deres forskel ligger i det udstyr, der bruges til produktion af solpaneler. Fremstillingsteknologien og typen af udgangsmateriale spiller en rolle.

Enkeltkryst altype

Disse elementer består af silikoneceller, der er fastgjort sammen. Ifølge videnskabsmanden Czochralskis metode fremstilles absolut rent silicium, hvorfra der fremstilles enkeltkrystaller. Den næste proces er at skære det frosne og hærdede halvfabrikat i plader med en tykkelse på 250 til 300 mikron. Tynde lag er mættet med et metalgitter af elektroder. På trods af de høje produktionsomkostninger bruges sådanne elementer ganske udbredt på grund af den høje konverteringsrate (17-22%).

Produktion af polykrystallinske elementer

Teknologien til fremstilling af solceller fra polykrystaller er, at den smeltede siliciummasse gradvist afkøles. Produktionen kræver ikke dyrt udstyr, derfor reduceres omkostningerne ved at opnå silicium. Polykrystallinske solcellelagre har en lavere effektivitetsfaktor (11-18%), i modsætning til monokrystallinske. Dette forklares af det faktum, at siliciummassen under afkølingsprocessen er mættet med bittesmå granulære bobler, hvilket fører til yderligere brydning af stråler.

Amorfe siliciumelementer

Produkter er klassificeret som en speciel type, da deres tilhørsforhold til siliciumtypen kommer fra navnet på det anvendte materiale, og produktionen af solceller udføres ved hjælp af filmapparatteknologi. Krystallen i fremstillingsprocessen viger for siliciumbrint eller silon, hvoraf et tyndt lag dækker substratet. Batterier har den laveste effektivitetsværdi, kun op til 6%. Elementer har på trods af en væsentlig ulempe en række ubestridelige fordele, der giver dem ret til at stå på linje med ovenstående typer:

• optisk absorptionsværdi er to dusin gange højere end for monokrystallinske og polykrystallinske drev;
• har en minimumslagtykkelse på kun 1 mikron;
• skyet vejr påvirker ikke let konverteringsarbejde i modsætning til andre arter;
• på grund af sin høje bøjningsstyrke kan den uden problemer bruges på vanskelige steder.

De tre typer solomformere beskrevet ovenfor suppleres af hybridprodukter fremstillet af materialer med dobbelte egenskaber. Sådanne egenskaber opnås, hvis mikroelementer eller nanopartikler indgår i amorft silicium. Det resulterende materiale ligner polykrystallinsk silicium, men sammenligner sig positivt med det ved nye tekniske funktioner.indikatorer.

Råmateriale til produktion af CdTe film-type solceller

Valget af materiale er dikteret af behovet for at reducere produktionsomkostningerne og forbedre ydeevnen i arbejdet. Det mest almindeligt anvendte lysabsorberende cadmiumtellurid. I 70'erne af det sidste århundrede blev CdTe betragtet som den største udfordrer til rumbrug, i moderne industri har det fundet bred anvendelse inden for solenergi.

Dette materiale er klassificeret som en kumulativ gift, så debatten om dets skadelighed aftager ikke. Forskning udført af videnskabsmænd har fastslået, at niveauet af skadelige stoffer, der kommer ind i atmosfæren, er acceptabelt og ikke skader miljøet. Effektivitetsniveauet er kun 11 %, men omkostningerne ved konverteret elektricitet fra sådanne celler er 20-30 % lavere end fra enheder af siliciumtypen.

Stråleakkumulatorer lavet af selen, kobber og indium

Halvledere i enheden er kobber, selen og indium, nogle gange er det tilladt at erstatte sidstnævnte med gallium. Dette skyldes den store efterspørgsel efter indium til produktion af skærme af flade type. Derfor blev denne substitutionsmulighed valgt, da materialerne har lignende egenskaber. Men for effektivitetsindikatoren spiller udskiftning en væsentlig rolle, produktionen af et solcellebatteri uden gallium øger enhedens effektivitet med 14%.

Polymerbaserede solfangere

Disse elementer er klassificeret som unge teknologier, da de for nylig er dukket op på markedet. Organiske halvledere absorberer lysat omdanne det til elektrisk energi. Til produktion anvendes fullerener af kulstofgruppen, polyphenylen, kobberphthalocyanin osv. Som et resultat opnås tynde (100 nm) og fleksible film, som i arbejde giver en effektivitetskoefficient på 5-7%. Værdien er lille, men produktionen af fleksible solceller har flere positive sider:

• Det koster ikke meget at lave;
• evnen til at installere fleksible batterier i bøjninger, hvor elasticitet er af afgørende betydning;
• relativ nem og overkommelig installation;
• fleksible batterier er miljøvenlige.

Kemisk bejdsning under produktion

Det dyreste solbatteri er en multikrystallinsk eller monokrystallinsk siliciumwafer. For den mest rationelle brug af silicium skæres pseudo-firkantede figurer, den samme form giver dig mulighed for at lægge pladerne tæt i det fremtidige modul. Efter skæreprocessen forbliver mikroskopiske lag af beskadiget overflade på overfladen, som fjernes ved ætsning og teksturering for at forbedre modtagelsen af indfaldende stråler.

Overfladen, der er behandlet på denne måde, er en tilfældigt placeret mikropyramider, der reflekteres fra kanten af hvilke lyset falder på sidefladerne af andre fremspring. Løsningsproceduren reducerer materialets reflektionsevne med ca. 25%. Bejdseprocessen vedtager en række sure og basiskeforarbejdning, men det er uacceptabelt i høj grad at reducere lagets tykkelse, da pladen ikke tåler den efterfølgende behandling.

Halvledere i solceller

Solcelleproduktionsteknologi antager, at hovedkonceptet for solid elektronik er p-n-junction. Hvis den elektroniske ledningsevne af n-typen og hulledningsevnen af p-typen kombineres i en plade, opstår der en p-n-forbindelse i kontaktpunktet mellem dem. Den vigtigste fysiske egenskab ved denne definition er evnen til at tjene som en barriere og sende elektricitet i én retning. Det er denne effekt, der giver dig mulighed for at etablere den fulde drift af solceller.

Som et resultat af fosfordiffusion dannes et n-type lag i enderne af pladen, som er baseret på overfladen af elementet i en dybde på kun 0,5 mikron. Produktionen af et solbatteri sørger for en lav indtrængning af bærere af modsatte tegn, som opstår under påvirkning af lys. Deres vej til p-n-krydsets indflydelseszone skal være kort, ellers kan de slukke hinanden, når de mødes, uden at generere nogen mængde elektricitet.

Brug af plasmakemisk ætsning

Designet af solbatteriet har en frontflade med et installeret gitter til strømoptagelse og en bagside, som er en solid kontakt. Under diffusionsfænomenet opstår der en elektrisk kortslutning mellem de to planer og transmitteres til enden.

For at fjerne kortslutningen er udstyret vant tilsolcellebatterier, som giver dig mulighed for at gøre dette ved hjælp af plasma-kemisk, kemisk ætsning eller mekanisk, laser. Metoden til plasma-kemisk påvirkning bruges ofte. Ætsning udføres samtidigt for en stabel siliciumwafers stablet sammen. Resultatet af processen afhænger af behandlingens varighed, midlets sammensætning, størrelsen af materialets kvadrater, retningen af ionstrømsstrålerne og andre faktorer.

Anvendelse af anti-reflekterende belægning

Ved at påføre en tekstur på overfladen af et element reduceres refleksion til 11 %. Det betyder, at en tiendedel af strålerne blot reflekteres fra overfladen og ikke deltager i dannelsen af elektricitet. For at reducere sådanne tab påføres en belægning med dyb penetration af lysimpulser på forsiden af elementet, som ikke reflekterer dem tilbage. Forskere, under hensyntagen til optikkens love, bestemmer lagets sammensætning og tykkelse, så produktion og installation af solpaneler med en sådan belægning reducerer refleksion med op til 2%.

Kontaktbelægning på forsiden

Overfladen af elementet er designet til at absorbere den største mængde stråling, det er dette krav, der bestemmer de dimensionelle og tekniske egenskaber for det påførte metalnet. Ved at vælge forsidens design løser ingeniører to modsatrettede problemer. Faldet i optiske tab forekommer med tyndere linjer og deres placering i stor afstand fra hinanden. Produktionen af et solcellebatteri med en øget netstørrelse fører til, at nogle af ladningerne ikke når at nå kontakt og går tabt.

Derfor har videnskabsmænd standardiseret værdien af afstanden og linjetykkelsen for hvert metal. For tynde strimler åbner plads på overfladen af elementet til at absorbere stråler, men leder ikke en stærk strøm. Moderne metoder til at anvende metallisering består af silketryk. Som materiale retfærdiggør sølvholdig pasta sig selv mest. På grund af dets brug stiger elementets effektivitet med 15-17%.

Metalisering på bagsiden af enheden

Aflejring af metal på bagsiden af enheden sker på to måder, som hver udfører sit eget arbejde. Et gennemgående tyndt lag over hele overfladen, bortset fra enkelte huller, sprøjtes med aluminium, og hullerne fyldes med sølvholdig pasta, som spiller en kontaktrolle. Det massive aluminiumslag fungerer som en slags spejlanordning på bagsiden til gratis ladninger, der kan gå tabt i gitterets dinglende krystalbindinger. Med sådan en belægning arbejder solpaneler 2% mere i strøm. Kundeanmeldelser siger, at sådanne elementer er mere holdbare og ikke så påvirket af overskyet vejr.

Lav solpaneler med dine egne hænder

Strømkilder fra solen, ikke alle kan bestille og installere derhjemme, da deres omkostninger i dag er ret høje. Derfor er der mange håndværkere og håndværkere, der mestrer produktionen af solpaneler derhjemme.

Du kan købe sæt fotoceller til selvmontering på internettet på forskellige steder. Deres omkostningerafhænger af antallet af brugte plader og effekt. For eksempel koster laveffektsæt, fra 63 til 76 W med 36 plader, 2350-2560 rubler. henholdsvis. Arbejdsartikler, der af en eller anden grund afvises fra produktionslinjer, købes også her.

Når du vælger typen af fotovoltaisk omformer, skal du tage højde for, at polykrystallinske celler er mere modstandsdygtige over for overskyet vejr og arbejder mere effektivt end monokrystallinske, men har en kortere levetid. Monokrystallinske er mere effektive i solrigt vejr og vil vare meget længere.

For at organisere produktionen af solpaneler derhjemme, skal du beregne den samlede belastning af alle enheder, der vil blive drevet af den fremtidige konverter, og bestemme enhedens effekt. Herfra følger antallet af fotoceller, mens der tages højde for panelets hældningsvinkel. Nogle håndværkere sørger for muligheden for at ændre placeringen af akkumuleringsplanet afhængigt af solhvervshøjden og om vinteren - af tykkelsen af sneen, der er faldet.

Forskellige materialer bruges til at fremstille sagen. Oftest sætter de aluminium eller rustfri hjørner, bruger krydsfiner, spånplader osv. Den gennemsigtige del er lavet af organisk eller almindeligt glas. Til salg er der fotoceller med allerede loddede ledere, det er at foretrække at købe sådanne, da monteringsopgaven er forenklet. Pladerne er ikke stablet oven på hinanden - de nederste kan give mikrorevner. Loddet og flusmiddel er påført på forhånd. Det er mere bekvemt at lodde elementerne ved at placere dem straks på arbejdssiden. Til sidst svejses de ekstreme plader fast på dækkene (bredere ledere), hvorefter "minus" og "plus" udskrives

Efter det udførte arbejde bliver panelet testet og forseglet. Udenlandske håndværkere bruger forbindelser til dette, men for vores håndværkere er de ret dyre. Hjemmelavede transducere er forseglet med silikone, og bagsiden er belagt med akrylbaseret lak.

Afslutningsvis skal det siges, at anmeldelserne fra de mestre, der lavede solpaneler med egne hænder, altid er positive. Når familien først har brugt penge på fremstilling og installation af konverteren, betaler familien hurtigt for dem og begynder at spare ved at bruge gratis energi.