Proizvodnja solarnih baterija: tehnologija i oprema

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Čovječanstvo nastoji da se prebaci na alternativne izvore napajanja koji će pomoći očuvanju okoliša čistim i smanjiti troškove proizvodnje energije. Proizvodnja solarnih baterija je moderna industrijska metoda. Sistem napajanja uključuje solarne prijemnike, baterije, kontrolere, invertore i druge uređaje dizajnirane za specifične funkcije.

Solarna baterija je glavni element od kojeg počinje akumulacija i konverzija energije zraka. U modernom svijetu postoje mnoge zamke za potrošača pri odabiru panela, jer industrija nudi veliki broj proizvoda kombinovanih pod jednim imenom.

Silicijumske solarne ćelije

Ovi proizvodi su popularni kod današnjih potrošača. Silicij je osnova za njihovu proizvodnju. Njegove rezerve u dubinama su rasprostranjene, a proizvodnja je relativno jeftina. Silicijumske ćelije su povoljne u odnosu na druge solarne ćelije.

Vrste elemenata

Silicijumske solarne ćelije se proizvode u sledećim tipovima:

• monokristalni;
• polycrystalline;
• amorfni.

Gore navedeni oblici uređaja razlikuju se po tome kako su atomi silicijuma raspoređeni u kristalu. Glavna razlika između elemenata je različit indikator efikasnosti konverzije svjetlosne energije, koji je za prva dva tipa približno na istom nivou i premašuje vrijednosti za uređaje napravljene od amorfnog silicijuma.

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 ulogu.

vrsta jednog kristala

Ovi elementi se sastoje od silikonskih ćelija spojenih zajedno. Prema metodi naučnika Czochralskog, proizvodi se apsolutno čist silicijum od kojeg se prave monokristali. Sljedeći proces je rezanje smrznutog i očvrslog poluproizvoda u ploče debljine od 250 do 300 mikrona. Tanki slojevi su zasićeni metalnom mrežom elektroda. Uprkos visokim troškovima proizvodnje, takvi elementi se koriste prilično široko zbog visoke stope konverzije (17-22%).

Proizvodnja polikristalnih elemenata

Tehnologija za proizvodnju solarnih ćelija od polikristala je da se rastopljena silicijumska masa postepeno hladi. Za proizvodnju nije potrebna skupa oprema, pa su troškovi nabavke silicijuma smanjeni. Polikristalna solarna skladišta imaju niži faktor efikasnosti (11-18%), za razliku od monokristalnih. Ovo se objašnjava činjenicom da je tokom procesa hlađenja masa silicijuma zasićena sitnim zrnastim mjehurićima, što dovodi do dodatnog prelamanja zraka.

Amorfni silikonski elementi

Proizvodi se svrstavaju u posebnu vrstu, jer njihova pripadnost tipu silicijuma proizilazi iz naziva materijala koji se koristi, a proizvodnja solarnih ćelija se vrši tehnologijom filmskih uređaja. Kristal u procesu proizvodnje ustupa mjesto silicijum-vodiku ili silonu, čiji tanak sloj prekriva podlogu. Baterije imaju najnižu vrijednost efikasnosti, samo do 6%. Elementi, uprkos značajnom nedostatku, imaju niz neospornih prednosti koje im daju pravo da stoje u skladu sa 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 utiče na konverziju svjetlosti, za razliku od drugih vrsta;
• zbog velike čvrstoće na savijanje, može se koristiti bez problema na teškim mjestima.

Tri tipa solarnih pretvarača opisanih iznad su dopunjeni hibridnim proizvodima napravljenim od materijala sa dvostrukim svojstvima. Takve karakteristike se postižu ako se mikroelementi ili nanočestice uključe u amorfni silicijum. Dobijeni materijal je sličan polikristalnom silicijumu, ali je u poređenju s njim po novim tehničkim karakteristikama.indikatori.

Sirov materijal za proizvodnju solarnih ćelija tipa CdTe filma

Izbor materijala diktiran je potrebom da se smanje troškovi proizvodnje i poboljšaju performanse u radu. Najčešće korišćeni kadmijum telurid koji apsorbuje svetlost. Sedamdesetih godina prošlog veka, CdTe se smatrao glavnim kandidatom za korišćenje prostora, u modernoj industriji našao je široku primenu u solarnoj energiji.

Ovaj materijal je klasifikovan kao kumulativni otrov, tako da rasprava o njegovoj štetnosti ne jenjava. Istraživanja naučnika su utvrdila da je nivo štetnih materija koje ulaze u atmosferu prihvatljiv i da ne šteti životnoj sredini. Nivo efikasnosti je samo 11%, ali je cijena pretvorene električne energije iz takvih ćelija 20-30% niža nego iz uređaja silikonskog tipa.

Ray akumulatori od selena, bakra i indijuma

Poluprovodnici u uređaju su bakar, selen i indijum, ponekad je dozvoljeno zameniti potonje galijumom. To je zbog velike potražnje za indijem za proizvodnju monitora ravnog tipa. Stoga je odabrana ova opcija zamjene, jer materijali imaju slična svojstva. Ali za indikator efikasnosti, zamjena igra značajnu ulogu, proizvodnja solarne baterije bez galija povećava efikasnost uređaja za 14%.

Solarni kolektori na bazi polimera

Ovi elementi su klasifikovani kao mlade tehnologije, jer su se nedavno pojavili na tržištu. Organski poluprovodnici apsorbuju svetlostda je pretvori u električnu energiju. Za proizvodnju se koriste fulereni grupe ugljenika, polifenilen, bakar ftalocijanin i dr. Kao rezultat dobijaju se tanki (100 nm) i fleksibilni filmovi koji u radu daju koeficijent efikasnosti od 5-7%. Vrijednost je mala, ali proizvodnja fleksibilnih solarnih ćelija ima nekoliko pozitivnih točaka:

• Ne košta puno za izradu;
• mogućnost ugradnje fleksibilnih baterija u krivinama gdje je elastičnost od najveće važnosti;
• relativna lakoća i pristupačnost instalacije;
• fleksibilne baterije su ekološki prihvatljive.

Hemijsko kiseljenje tokom proizvodnje

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

Ovako obrađena površina je nasumično locirana mikropiramida, reflektujući se od čije ivice, svjetlost pada na bočne površine ostalih izbočina. Postupak otpuštanja smanjuje reflektivnost materijala za približno 25%. Proces kiseljenja usvaja niz kiselih i alkalnihpreradu, ali je neprihvatljivo u velikoj mjeri smanjiti debljinu sloja, jer ploča ne podnosi sljedeće obrade.

Poluprovodnici u solarnim ćelijama

Tehnologija proizvodnje solarnih ćelija pretpostavlja da je glavni koncept čvrste elektronike p-n-spoj. Ako se elektronska vodljivost n-tipa i provodljivost otvora p-tipa spoje 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. Ovaj efekat vam omogućava 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 omogućava plitko prodiranje nosilaca suprotnih znakova, koji nastaju pod djelovanjem svjetlosti. Njihov put do zone uticaja p-n-spojnice mora biti kratak, inače se mogu ugasiti kada se sretnu, a da pritom ne generišu nikakvu količinu električne energije.

Upotreba plazma-hemijskog jetkanja

Dizajn solarne baterije ima prednju površinu sa ugrađenom rešetkom za hvatanje struje i zadnju stranu koja je čvrst kontakt. Tokom fenomena difuzije, dolazi do kratkog spoja između dvije ravni i prenosi se do kraja.

Za uklanjanje kratkog spoja, oprema je naviklasolarne baterije, što vam omogućava da to učinite uz pomoć plazma-hemijskog, hemijskog jetkanja ili mehaničkog, lasera. Često se koristi metoda plazma-hemijskog uticaja. Jetkanje se izvodi istovremeno za hrpu silikonskih pločica naslaganih zajedno. Ishod procesa zavisi od trajanja tretmana, sastava agensa, veličine kvadrata materijala, pravca mlaznica jona i drugih faktora.

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 učestvuje u formiranju elektriciteta. Kako bi se smanjili takvi gubici, na prednju stranu elementa nanosi se premaz s dubokim prodiranjem svjetlosnih impulsa, koji ih ne reflektira natrag. Naučnici, vodeći računa o zakonima optike, određuju sastav i debljinu sloja, pa proizvodnja i ugradnja solarnih panela sa takvim premazom smanjuje refleksiju i do 2%.

Kontaktna oplata na prednjoj strani

Površina elementa je dizajnirana da apsorbuje najveću količinu zračenja, upravo ovaj 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 njihove lokacije na velikoj udaljenosti jedna od druge. Proizvodnja solarne baterije sa povećanom veličinom mreže dovodi do činjenice da neki od punjenja nemaju vremena da dođu u kontakt i gube se.

Stoga su naučnici standardizirali vrijednost udaljenosti i debljine linije za svaki metal. Pretanke trake otvaraju prostor na površini elementa da apsorbuju zrake, ali ne provode jaku struju. Savremene metode primjene metalizacije sastoje se od sito štampe. Kao materijal, pasta koja sadrži srebro najviše se opravdava. Zbog njegove upotrebe, efikasnost elementa raste za 15-17%.

Metalizacija na poleđini uređaja

Taloženje metala na poleđini uređaja se dešava 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 aluminijumski sloj služi kao neka vrsta ogledala na poleđini za slobodna naelektrisanja koja se mogu izgubiti u visećim kristalnim vezama rešetke. Sa takvim premazom, solarni paneli rade 2% više snage. Recenzije kupaca kažu da su takvi elementi izdržljiviji i da na njih ne utiče toliko oblačno vrijeme.

Izrada solarnih panela vlastitim rukama

Izvori energije od sunca, ne mogu svi naručiti i instalirati kod kuće, jer je njihova cijena danas prilično visoka. Stoga mnogi zanatlije i zanatlije savladavaju proizvodnju solarnih panela kod kuće.

Možete kupiti komplete fotoćelija za samomontažu na Internetu na raznim stranicama. Njihov trošakzavisi od broja upotrebljenih ploča i snage. Na primjer, setovi male snage, od 63 do 76 W sa 36 ploča, koštaju 2350-2560 rubalja. respektivno. Ovdje se također kupuju radni predmeti koji su iz bilo kojeg razloga odbijeni sa proizvodnih linija.

Prilikom odabira tipa fotonaponskog pretvarača vodite računa o činjenici da su polikristalne ćelije otpornije na oblačno vrijeme i rade efikasnije od monokristalnih, ali imaju kraći vijek trajanja. Monokristalni su efikasniji po sunčanom vremenu i trajat će mnogo duže.

Za organizaciju proizvodnje solarnih panela kod kuće potrebno je izračunati ukupno opterećenje svih uređaja koji će se napajati budućim pretvaračem, te odrediti snagu uređaja. Odavde slijedi broj fotoćelija, uzimajući u obzir ugao nagiba panela. Neki majstori predviđaju mogućnost promjene položaja akumulacijske ravni u zavisnosti od visine solsticija, a zimi - od debljine snijega koji je pao.

Za izradu kućišta korišteni su različiti materijali. Najčešće se postavljaju aluminijski ili nehrđajući uglovi, koriste se šperploča, iverica itd. Prozirni dio je 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. Pogodnije je lemiti elemente tako što ćete ih odmah postaviti na radnu stranu. Na kraju se krajnje ploče zavaruju na gume (širi provodnici), nakon čega se izlaze "minus" i "plus".

Nakon obavljenog posla, panel se testira i zapečati. Strani majstori za to koriste smjese, ali za naše majstore su prilično skupi. Domaće sonde su zapečaćene silikonom, a zadnja strana je premazana lakom na bazi akrila.

Zaključno, treba reći da su recenzije majstora koji su izradili solarne panele vlastitim rukama uvijek pozitivne. Nakon što potroši novac na proizvodnju i ugradnju pretvarača, porodica ih brzo plaća i počinje da štedi koristeći besplatnu energiju.