Penghasilan bateri solar: teknologi dan peralatan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Manusia berusaha untuk beralih kepada sumber bekalan elektrik alternatif yang akan membantu menjaga kebersihan alam sekitar dan mengurangkan kos penjanaan tenaga. Pengeluaran bateri solar adalah kaedah perindustrian moden. Sistem bekalan kuasa termasuk penerima solar, bateri, pengawal, penyongsang dan peranti lain yang direka untuk fungsi tertentu.

Bateri suria ialah elemen utama dari mana pengumpulan dan penukaran tenaga sinar bermula. Dalam dunia moden, terdapat banyak masalah untuk pengguna apabila memilih panel, kerana industri menawarkan sejumlah besar produk digabungkan di bawah satu nama.

Sel Suria Silikon

Produk ini popular di kalangan pengguna masa kini. Silikon adalah asas untuk pembuatan mereka. Rizabnya di kedalaman meluas, dan pengeluarannya agak murah. Sel silikon membandingkan dengan baik dalam tahap prestasi dengan sel suria lain.

Jenis elemen

Sel suria silikon dihasilkan dalam jenis berikut:

• monohablur;
• polihabluran;
• amorfus.

Bentuk peranti di atas berbeza dalam cara atom silikon disusun dalam kristal. Perbezaan utama antara unsur adalah penunjuk berbeza kecekapan penukaran tenaga cahaya, yang untuk dua jenis pertama adalah lebih kurang pada tahap yang sama dan melebihi nilai untuk peranti yang diperbuat daripada silikon amorf.

Industri hari ini menawarkan beberapa model penangkap cahaya suria. Perbezaan mereka terletak pada peralatan yang digunakan untuk pengeluaran panel solar. Teknologi pembuatan dan jenis bahan permulaan memainkan peranan.

Jenis kristal tunggal

Unsur ini terdiri daripada sel silikon yang diikat bersama. Menurut kaedah saintis Czochralski, silikon yang benar-benar tulen dihasilkan, dari mana kristal tunggal dibuat. Proses seterusnya adalah memotong produk separuh siap beku dan mengeras ke dalam plat dengan ketebalan 250 hingga 300 mikron. Lapisan nipis tepu dengan grid logam elektrod. Walaupun kos pengeluaran yang tinggi, elemen sedemikian digunakan secara meluas disebabkan oleh kadar penukaran yang tinggi (17-22%).

Penghasilan unsur polihablur

Teknologi untuk penghasilan sel suria daripada polihablur ialah jisim silikon cair disejukkan secara beransur-ansur. Pengeluaran tidak memerlukan peralatan mahal, oleh itu, kos mendapatkan silikon dikurangkan. Storan suria polihablur mempunyai faktor kecekapan yang lebih rendah (11-18%), tidak seperti yang monohablur. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa semasa proses penyejukan, jisim silikon tepu dengan gelembung berbutir kecil, yang membawa kepada pembiasan tambahan sinar.

Unsur silikon amorf

Produk dikelaskan sebagai jenis khas, kerana kepunyaan jenis silikon berasal dari nama bahan yang digunakan, dan pengeluaran sel solar dijalankan menggunakan teknologi peranti filem. Kristal dalam proses pembuatan memberi laluan kepada silikon hidrogen atau silon, lapisan nipis yang meliputi substrat. Bateri mempunyai nilai kecekapan yang paling rendah, hanya sehingga 6%. Elemen, walaupun mempunyai kelemahan yang ketara, mempunyai beberapa kelebihan yang tidak dapat dinafikan yang memberi mereka hak untuk berdiri sejajar dengan jenis di atas:

• nilai penyerapan optik adalah dua dozen kali lebih tinggi daripada pemacu monohablur dan polihabluran;
• mempunyai ketebalan lapisan minimum hanya 1 mikron;
• cuaca mendung tidak menjejaskan kerja penukaran cahaya, tidak seperti spesies lain;
• disebabkan kekuatan lenturnya yang tinggi, ia boleh digunakan tanpa masalah di tempat yang sukar.

Tiga jenis penukar suria yang diterangkan di atas dilengkapi dengan produk hibrid yang diperbuat daripada bahan dengan sifat dwi. Ciri-ciri sedemikian dicapai jika unsur mikro atau zarah nano dimasukkan dalam silikon amorf. Bahan yang dihasilkan adalah serupa dengan silikon polihabluran, tetapi dibandingkan dengannya dengan ciri teknikal baharu.penunjuk.

Bahan mentah untuk penghasilan sel solar jenis filem CdTe

Pilihan bahan ditentukan oleh keperluan untuk mengurangkan kos pengeluaran dan meningkatkan prestasi dalam kerja. Kadmium telluride penyerap cahaya yang paling biasa digunakan. Pada tahun 70-an abad yang lalu, CdTe dianggap sebagai pesaing utama untuk kegunaan angkasa lepas, dalam industri moden ia telah menemui aplikasi yang meluas dalam tenaga suria.

Bahan ini diklasifikasikan sebagai racun kumulatif, jadi perdebatan tentang bahayanya tidak reda. Penyelidikan oleh saintis telah membuktikan bahawa tahap bahan berbahaya yang memasuki atmosfera boleh diterima dan tidak membahayakan alam sekitar. Tahap kecekapan hanya 11%, tetapi kos elektrik yang ditukar daripada sel tersebut adalah 20-30% lebih rendah daripada peranti jenis silikon.

Pengumpul sinar yang diperbuat daripada selenium, kuprum dan indium

Semikonduktor dalam peranti adalah kuprum, selenium dan indium, kadangkala ia dibenarkan menggantikan yang terakhir dengan galium. Ini disebabkan oleh permintaan tinggi untuk indium untuk pengeluaran monitor jenis rata. Oleh itu, pilihan penggantian ini dipilih, kerana bahan-bahan tersebut mempunyai sifat yang serupa. Tetapi untuk penunjuk kecekapan, penggantian memainkan peranan penting, pengeluaran bateri solar tanpa galium meningkatkan kecekapan peranti sebanyak 14%.

Pengumpul suria berasaskan polimer

Elemen ini diklasifikasikan sebagai teknologi muda, kerana ia baru-baru ini muncul di pasaran. Semikonduktor organik menyerap cahayauntuk menukarkannya kepada tenaga elektrik. Untuk pengeluaran, fullerene kumpulan karbon, polifenilena, tembaga phthalocyanine, dan lain-lain digunakan. Hasilnya, filem nipis (100 nm) dan fleksibel diperoleh, yang dalam kerja memberikan pekali kecekapan 5-7%. Nilainya kecil, tetapi penghasilan sel suria yang fleksibel mempunyai beberapa perkara positif:

• Ia tidak memerlukan kos yang tinggi untuk membuat;
• keupayaan untuk memasang bateri fleksibel dalam selekoh di mana keanjalan adalah amat penting;
• kemudahan relatif dan kemampuan pemasangan;
• bateri fleksibel mesra alam.

Penjerukan kimia semasa pengeluaran

Bateri suria yang paling mahal ialah wafer silikon multihablur atau monohablur. Untuk penggunaan silikon yang paling rasional, angka pseudo-square dipotong, bentuk yang sama membolehkan anda meletakkan plat dengan ketat dalam modul masa depan. Selepas proses pemotongan, lapisan mikroskopik permukaan yang rosak kekal di permukaan, yang dikeluarkan dengan mengetsa dan bertekstur untuk meningkatkan penerimaan sinar kejadian.

Permukaan yang dirawat dengan cara ini ialah mikropiramid yang terletak secara rawak, dipantulkan dari tepi yang mana cahaya jatuh pada permukaan sisi tonjolan lain. Prosedur melonggarkan mengurangkan pemantulan bahan sebanyak kira-kira 25%. Proses penjerukan mengamalkan siri berasid dan beralkalipemprosesan, tetapi tidak boleh diterima untuk mengurangkan ketebalan lapisan dengan banyak, kerana plat tidak menahan pemprosesan berikut.

Semikonduktor dalam sel suria

Teknologi pengeluaran sel solar menganggap bahawa konsep utama elektronik pepejal ialah p-n-junction. Jika kekonduksian elektronik jenis-n dan kekonduksian lubang jenis-p digabungkan dalam satu plat, maka persimpangan p-n berlaku pada titik sentuhan antara mereka. Sifat fizikal utama definisi ini ialah keupayaan untuk berfungsi sebagai penghalang dan melepasi elektrik dalam satu arah. Kesan inilah yang membolehkan anda mewujudkan operasi penuh sel suria.

Akibat daripada resapan fosforus, lapisan jenis-n terbentuk di hujung plat, yang berasaskan pada permukaan unsur pada kedalaman hanya 0.5 mikron. Pengeluaran bateri solar menyediakan penembusan cetek pembawa tanda yang bertentangan, yang timbul di bawah tindakan cahaya. Laluan mereka ke zon pengaruh persimpangan p-n mestilah pendek, jika tidak, mereka boleh memadamkan satu sama lain apabila mereka bertemu, tanpa menjana sebarang jumlah elektrik.

Penggunaan goresan kimia plasma

Reka bentuk bateri solar mempunyai permukaan hadapan dengan jeriji yang dipasang untuk tangkapan semasa dan bahagian belakang, yang merupakan sentuhan pepejal. Semasa fenomena resapan, pintasan elektrik berlaku di antara kedua-dua satah dan dihantar ke penghujungnya.

Untuk mengeluarkan litar pintas, peralatan digunakan untukbateri solar, yang membolehkan anda melakukan ini dengan bantuan plasma-kimia, etsa kimia atau mekanikal, laser. Kaedah pengaruh plasma-kimia sering digunakan. Goresan dilakukan serentak untuk timbunan wafer silikon yang disusun bersama. Hasil proses bergantung pada tempoh rawatan, komposisi agen, saiz segi empat sama bahan, arah pancutan aliran ion dan faktor lain.

Aplikasi salutan anti-reflektif

Dengan menggunakan tekstur pada permukaan unsur, pantulan dikurangkan kepada 11%. Ini bermakna bahawa sepersepuluh sinar hanya dipantulkan dari permukaan dan tidak mengambil bahagian dalam pembentukan elektrik. Untuk mengurangkan kerugian sedemikian, salutan dengan penembusan denyutan cahaya yang mendalam digunakan pada bahagian hadapan elemen, yang tidak memantulkannya ke belakang. Para saintis, dengan mengambil kira undang-undang optik, menentukan komposisi dan ketebalan lapisan, jadi pengeluaran dan pemasangan panel solar dengan salutan sedemikian mengurangkan pantulan sehingga 2%.

Penyaduran kenalan di bahagian hadapan

Permukaan elemen direka bentuk untuk menyerap jumlah sinaran yang paling banyak, keperluan inilah yang menentukan ciri dimensi dan teknikal jaringan logam yang digunakan. Dengan memilih reka bentuk bahagian hadapan, jurutera menyelesaikan dua masalah yang bertentangan. Pengurangan kehilangan optik berlaku dengan garisan nipis dan lokasinya pada jarak yang jauh antara satu sama lain. Pengeluaran bateri solar dengan saiz grid yang lebih besar membawa kepada fakta bahawa sesetengah cas tidak mempunyai masa untuk mencapai sentuhan dan hilang.

Oleh itu, saintis telah menyeragamkan nilai jarak dan ketebalan garisan bagi setiap logam. Jalur yang terlalu nipis membuka ruang pada permukaan unsur untuk menyerap sinar, tetapi tidak mengalirkan arus yang kuat. Kaedah moden untuk menggunakan metalisasi terdiri daripada percetakan skrin. Sebagai bahan, pes yang mengandungi perak paling membenarkan dirinya sendiri. Disebabkan penggunaannya, kecekapan elemen meningkat sebanyak 15-17%.

Metalisasi pada bahagian belakang peranti

Pemendapan logam pada bahagian belakang peranti berlaku dalam dua cara, setiap satunya menjalankan kerjanya sendiri. Lapisan nipis berterusan di seluruh permukaan, kecuali lubang individu, disembur dengan aluminium, dan lubang-lubang itu diisi dengan pes yang mengandungi perak, yang memainkan peranan sentuhan. Lapisan aluminium pepejal berfungsi sebagai sejenis peranti cermin di bahagian belakang untuk caj percuma yang boleh hilang dalam ikatan kristal berjuntai pada kekisi. Dengan salutan sedemikian, panel solar berfungsi 2% lebih kuasa. Ulasan pelanggan mengatakan bahawa unsur sedemikian lebih tahan lama dan tidak begitu terjejas oleh cuaca mendung.

Membuat panel solar dengan tangan anda sendiri

Sumber kuasa dari matahari, tidak semua orang boleh memesan dan memasang di rumah, kerana kos mereka hari ini agak tinggi. Oleh itu, ramai tukang dan tukang menguasai penghasilan panel solar di rumah.

Anda boleh membeli set fotosel untuk pemasangan sendiri di Internet di pelbagai tapak. Kos merekabergantung kepada bilangan plat yang digunakan dan kuasa. Sebagai contoh, kit kuasa rendah, dari 63 hingga 76 W dengan 36 plat, berharga 2350-2560 rubel. masing-masing. Item kerja yang ditolak daripada barisan pengeluaran atas sebarang sebab juga dibeli di sini.

Apabila memilih jenis penukar fotovoltaik, ambil kira hakikat bahawa sel polihablur lebih tahan kepada cuaca mendung dan berfungsi dengan lebih cekap daripada monohablur, tetapi mempunyai hayat perkhidmatan yang lebih pendek. Yang monokristalin lebih cekap dalam cuaca cerah dan akan bertahan lebih lama.

Untuk mengatur pengeluaran panel solar di rumah, anda perlu mengira jumlah beban semua peranti yang akan dikuasakan oleh penukar masa hadapan dan menentukan kuasa peranti. Dari sini mengikut bilangan fotosel, sambil mengambil kira sudut kecenderungan panel. Sesetengah tukang memperuntukkan kemungkinan menukar kedudukan satah pengumpulan bergantung pada ketinggian solstis, dan pada musim sejuk - pada ketebalan salji yang telah turun.

Bahan berbeza digunakan untuk membuat kes itu. Selalunya mereka meletakkan sudut aluminium atau tahan karat, menggunakan papan lapis, papan serpai, dll. Bahagian telus diperbuat daripada kaca organik atau biasa. Dijual terdapat fotosel dengan konduktor yang sudah dipateri, adalah lebih baik untuk membeli yang sedemikian, kerana tugas pemasangan dipermudahkan. Plat tidak disusun satu di atas yang lain - yang lebih rendah boleh memberikan retakan mikro. Pateri dan fluks telah digunakan terlebih dahulu. Adalah lebih mudah untuk menyolder unsur-unsur dengan meletakkannya dengan segera di bahagian kerja. Pada penghujungnya, plat ekstrem dikimpal pada tayar (konduktor yang lebih lebar), selepas itu "tolak" dan "tambah" dikeluarkan.

Selepas kerja selesai, panel diuji dan dimeterai. Pengrajin asing menggunakan kompaun untuk ini, tetapi untuk tukang kami ia agak mahal. Transduser buatan sendiri dimeterai dengan silikon, dan bahagian belakang disalut dengan varnis berasaskan akrilik.

Sebagai kesimpulan, harus dikatakan bahawa ulasan tuan yang membuat panel solar dengan tangan mereka sendiri sentiasa positif. Setelah menghabiskan wang untuk pembuatan dan pemasangan penukar, keluarga dengan cepat membayarnya dan mula berjimat menggunakan tenaga percuma.