+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Изготовление солнечных панелей


Методы производства солнечных элементов

Более 85% солнечных батарей производятся на основе моно и поли кремния. Технология их производства достаточно трудная, длительная и энергоемкая. Но обо всем по порядку.

Основные этапы изготовления солнечных монокристаллических элементов:

  1. Получение «солнечного» кремния.

    В качестве сырья используется кварцевый песок с высоким массовым содержанием диоксида кремния (SiO2). Он проходит многоступенчатую очистку, чтобы избавиться от кислорода. Происходит путем высокотемпературного плавления и синтеза с добавлением химических веществ.

  2. Выращивание кристаллов.

    Очищенный кремний представляет собой просто разрозненные куски. Для упорядочивания структуры и выращиваются кристаллы по методу Чохральского. Происходит это так: куски кремния помещаются в тигель, где раскаляются и плавятся. В расплав опускается затравка – так сказать, образец будущего кристалла. Атомы, располагаются в четкую структуру, нарастают на затравку слой за слоем. Процесс наращивания длительный, но в результате образуется большой, красивый, а главное однородный кристалл.

  3. Обработка.

    Этот этап начинается с измерения, калибровки и обработки монокристалла для придания нужной формы. Дело в том, что при выходе из тигля в поперечном сечении он имеет круглую форму, что не очень удобно для дальнейшей работы. Поэтому ему придается псевдо квадратная форма. Далее обработанный монокристалл стальными нитями в карбид - кремниевой суспензии или алмазно - импрегнированной проволокой режется на пластинки толщиной 250-300 мкм. Они очищаются, проверяются на брак и количество вырабатываемой энергии.

  4. Создание фотоэлектрического элемента.

    Чтобы кремний мог вырабатывать энергию, в него добавляют бор (B) и фосфор (P). Благодаря этому слой фосфора получает свободные электроны (сторона n-типа), сторона бора – отсутствие электронов, т.е. дырки (сторона p-типа). По причине этого между фосфором и бором появляется p-n переход. Когда свет будет падать на ячейку, из атомной решетки будут выбиваться дырки и электроны, появившись на территории электрического поля, они разбегаются в сторону своего заряда. Если присоединить внешний проводник, они будут стараться компенсировать дырки на другой части пластинки, появится напряжение и ток. Именно для его выработки с обеих сторон пластины припаиваются проводники.

  5. Сборка модулей.

    Пластинки соединяются сначала в цепочки, потом в блоки. Обычно одна пластина имеет 2 Вт мощности и 0,6 В напряжения. Чем больше будет ячеек, тем мощнее получится батарея. Их последовательное подключение дает определенный уровень напряжения, параллельное увеличивает силу образующегося тока. Для достижения необходимых электрических параметров всего модуля последовательно и параллельно соединенные элементы объединяются. Далее ячейки покрывают защитной пленкой, переносят на стекло и помещают в прямоугольную рамку, крепят распределительную коробку. Готовый модуль проходит последнюю проверку – измерение вольт - амперных характеристик. Все, можно использовать!

Соединение самих солнечных батарей тоже может быть последовательным, параллельным или последовательно-параллельным для получения требуемых силы тока и напряжения.

Наглядное видео о этапах автоматической сборки, включая: пайку, ламинирование, коммутацию ячеек, установку распределительной коробки, стекла и алюминиевой рамы:

Производство поликристаллических батарей отличается только выращиванием кристалла. Есть несколько способов производства, но самый популярный сейчас и занимающий 75% всего производства это Сименс - процесс. Суть метода заключается в восстановлении силана и осаждении свободного кремния в результате взаимодействия парогазовой смеси из водорода и силана с поверхностью кремниевых слитков, разогретой до 650-1300°C. Освободившиеся атомы кремния, образовывают кристалл с древовидной (дендритной) структурой.

 

Тонкопленочные батареи производятся в основном по технике испарительной фазы. Сырьем для аморфных фотопреобразователей является кремневодород (силан, SinH2n+2). Он напыляется на материал подложки (стекло, керамика, металлические или полимерные ленты и пр.) слоем менее 1 мкм. Водород в составе аморфного кремния (5-20%) меняет его электрофизические свойства и придает ему полупроводниковые качества.

Производство аморфных преобразователей значительно проще кристаллических: без труда создаются пластины площадью более 1 м при температурах осаждения всего 250-400°C. К тому же их полупроводниковыми свойствами можно управлять, подбирая соединения компонентов пленки для получения требуемых параметров.

Технология производства солнечных CIGS батарей тоже заключается в напылении полупроводников. Делается это с помощью вакуумных камер и электронных пушек. Медь (Cu), индий (In) или галлий (Ga) напыляются путем последовательного осаждения на подложку из стекла, покрытой молибденом слоем в 1 мкм. Полученная структура обрабатывается парами селена (Se).

Есть еще один способ изготовления CIGS батарей – метод трафаретной печати или струйного напыления. Основан он на использовании суспензии из частиц металлических оксидов. Ее вязкость позволяет получать как бы чернила для печати. «Бумагой» же могут быть разные материалы: стекло, фольга, пластик.

Метод трафаретной печати для изготовления тонкопленочных батарей используется только известными «солнечными» производителями. Имеет такие преимущества, как высокий коэффициент использования материалов (от 90%), сравнительная дешевизна оборудования, приличный КПД готового продукта – 14%.

Производство кристаллов арсенид галлия, может осуществляться, как и монокристаллов кремния, методом Чохральского - горизонтальной или вертикальной направленной кристаллизации. Кристаллы получаются  путем вытягивания их вверх от свободной поверхности большого объёма расплава с инициацией начала кристаллизации путём приведения затравочного кристалла. На картинке приведены схемы выращивания. 

 

Читайте также:

Разновидность солнечных батарей

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

Расчет мощности солнечных батарей

КПД солнечной батареи - что это?

 

Солнечная панель сделать самому своими руками, ее изготовление и сборка

Солнце является неистощимым источником энергии. Люди давно научились тому, как эффективно пользоваться ей. Мы не будем вдаваться в физику процесса, а посмотрим, как можно использовать этот бесплатный энергетический ресурс. Поможет нам в этом самодельная солнечная панель.

Принцип действия

Что представляет собой солнечный элемент? Это специальный модуль, который состоит из последовательно-параллельных соединений огромного количества самых элементарных фотодиодов. Данные полупроводниковые элементы выращивали с использованием специальных технологий в условиях завода на пластинах из кремния.

К сожалению, такие устройства отнюдь не дешевые. Большинство людей не может их приобрести, однако на этот случай есть множество способов изготовить солнечные панели своими руками. И эта батарея вполне сможет создать конкуренцию коммерческим образцам. Причем цена ее будет совсем не сопоставима с тем, что предлагают магазины.

Постройка батареи из кремниевых пластин

Комплект для альтернативного источника энергии включает 36 кремниевых пластинок. Они предлагаются с размерами 8*15 сантиметров. Общие показатели мощности составят порядка 76 Вт. Также понадобятся провода для того, чтобы соединить элементы между собой, и диод, который будет выполнять функцию блокировки.

Одна кремниевая пластина выдает 2,1 Вт и 0,53 В при токе до 4 А. Соединять пластины необходимо только последовательно. Лишь таким образом наш источник энергии сможет выдать 76 Вт. На лицевой стороне нанесены две дорожки. Это «минус», а «плюс» расположен на тыльной стороне. Каждую из панелей необходимо расположить с зазором. Должно получиться девять пластин в четыре ряда. При этом второй и четвертый ряды необходимо развернуть наоборот относительно первого. Это требуется для того, чтобы все удобно соединилось в одну цепь. Обязательно нужно учесть диод. Он позволяет предотвратить разряд накопительного аккумулятора в ночное время суток либо в облачный день. «Минус» диода нужно соединить с «плюсом» батареи. Для заряда аккумулятора понадобится специальный контроллер. При помощи инвертора можно получить обычное бытовое напряжение в 220 В.

Сборка солнечных панелей своими руками

Самый малый коэффициент преломления света - у плексигласа. Он и будет использоваться в качестве корпуса. Это достаточно недорогой материал. А если нужно еще дешевле, тогда можно приобрести оргстекло. В худшем случае можно использовать поликарбонат. Но он мало подходит для корпуса по своим характеристикам. В магазинах можно отыскать специальный поликарбонат с покрытием, которое защищено от конденсата. Он позволяет также обеспечить батарее высокий уровень защиты от тепла. Но это еще не все элементы, из которых будет состоять солнечная панель. Своими руками стекло с хорошей прозрачностью несложно подобрать, это одна из основных составляющих конструкции. Кстати, подойдет даже обычное стекло.

Изготовление рамки

При монтаже кремниевые кристаллы необходимо крепить на небольшом расстоянии. Ведь нужно учесть различные атмосферные воздействия, которые могут повлиять на изменения основы. Так, желательно, чтобы расстояние составляло около 5 мм. В результате размер готовой конструкции составит где-то 83 690 мм.

Изготавливается солнечная панель своими руками с использованием профиля из алюминия. Он имеет максимальное сходство с фирменными изделиями. При этом самодельная батарея более герметична и прочна.

Для сборки понадобится уголок из алюминия. Из него делается заготовка для будущей рамки. Размеры – 83 690 мм. Для того чтобы скрепить профили между собой, необходимо заранее сделать технологические отверстия.

Внутреннюю часть профиля следует промазать герметиком на основе силикона. Наносить его нужно очень внимательно, чтобы все места были промазаны. От того, насколько качественно он будет нанесен, полностью зависит эффективность и надежность, которой будет обладать солнечная панель.

Своими руками теперь нужно положить в рамку из профиля лист из заранее подобранного прозрачного материала. Это может быть поликарбонат, стекло либо что-нибудь еще. Важный момент: силиконовый слой должен просохнуть. Это нужно учесть обязательно, иначе на кремниевых элементах появится пленка.

На следующем этапе прозрачный материал необходимо хорошо прожать и зафиксировать. Чтобы крепление получилось максимально надежным, следует воспользоваться метизами. Закрепим стекло по периметру и с четырех углов. Теперь солнечная панель, своими руками изготавливаемая, практически готова. Осталось лишь соединить кремниевые элементы между собой.

Пайка кристаллов

Теперь нужно как можно аккуратнее проложить проводник на пластинку из кремния. Далее наносим флюс и припой. Чтобы было удобнее работать, можно зафиксировать проводник с одной стороны чем-нибудь.

В этом положении аккуратно подпаиваем проводник к контактной площадке. Не давите на кристалл паяльником. Он очень хрупкий, вы можете его сломать.

Последние сборочные операции

Если для вас изготовление солнечных панелей своими руками впервой, то лучше использовать специальную разметочную подложку. Она поможет расположить необходимые элементы максимально ровно на необходимом расстоянии. Для того чтобы правильно отрезать провода нужной длины, соединяющие отдельные элементы, следует учесть, что проводник должен припаиваться к контактной площадке. Она немного вынесена за край кристалла. Если сделать предварительные расчеты, то выяснится, что провода должны быть по 155 мм.

Когда будете собирать все это в единую конструкцию, лучше взять лист фанеры или оргстекла. Для удобства кристаллы лучше предварительно расположить горизонтально и зафиксировать. Это легко делается с помощью крестиков для укладки плитки.

После того как вы соедините все элементы между собой, на каждый кристалл с обратной стороны наклейте двухсторонний строительный скотч. Нужно лишь немного прижать заднюю панель, и все кристаллы с легкостью перенесутся на базу.

Такой тип крепления никак ни герметизируется дополнительно. Кристаллы могут расширяться при высоких температурах, но это не страшно. Герметизировать нужно лишь отдельные части.

Теперь при помощи монтажной ленты необходимо закрепить все шины и само стекло. Прежде чем заклеивать и полностью собирать батарею, желательно протестировать ее.

Герметизация

Если у вас обычный силиконовый герметик, то не нужно полностью заливать им кристаллы. Так можно исключить риск повреждения. Для заливки этой конструкции нужен не силикон, а эпоксидная смола.

Вот так просто и непринужденно можно получать электрическую энергию почти даром. Теперь рассмотрим, как еще можно сделать солнечные панели своими руками.

Экспериментальная батарея

Эффективные системы для преобразования солнечной энергии требуют наличия фабрик огромных размеров, особого ухода за ними и серьезной суммы денег.

Давайте попробуем изготовить что-то самостоятельно. Все, что понадобится для эксперимента, легко можно купить в хозяйственном магазине или найти на вашей кухне.

Солнечная панель своими руками из фольги

Для сборки понадобится медная фольга. Ее без труда можно найти в гараже или на крайний случай легко приобрести в любом хозяйственном магазине. Для сборки батареи нужно 45 квадратных сантиметров фольги. Также следует купить два «крокодильчика» и маленький мультиметр.

Чтобы получить рабочий солнечный элемент, желательно иметь электрическую печку. Нужно не меньше 1100 Ватт мощности. Она должна накалиться до ярко-красного цвета. Еще подготовьте обычную пластиковую бутылку без горлышка и пару столовых ложек соли. Достаньте из гаража дрель с абразивной насадкой и лист металла.

Приступаем к работе

Первым делам отрежем часть медной фольги такого размера, чтобы она полностью ложилась на электроплитку. От вас потребуется вымыть руки, чтобы на меди не оставалось жирных пятен от пальцев. Медь тоже желательно помыть. Чтобы убрать покрытие с медного листа, воспользуйтесь наждаком.

Далее очищенный лист кладем на плитку и включаем ее на самый максимум возможностей. Когда плитка начнет греться, вы сможете наблюдать появление на медном листе красивых оранжевых пятен. Затем цвет изменится на черный. Необходимо подержать медь порядка получаса на раскаленной докрасна плитке. Это очень важный момент. Так, толстый слой оксида легко отслаивается, а тонкий будет липнуть. После того как пройдет полчаса, уберите с плиты медь и дайте ей остыть. Вы сможете наблюдать, как от фольги отваливаются куски.

Когда все остынет, оксидная пленка пропадет. Вы сможете легко очистить при помощи воды большую часть черного оксида. Если что-то не отдирается, не стоит и пытаться. Главное – не деформируйте фольгу. В результате деформации можно повредить тонкий слой оксида, он очень нужен для эксперимента. Если его не будет, солнечная панель, своими руками изготовленная, не будет работать.

Сборка

Второй кусок фольги отрежьте по тем же размерам, что и первый. Далее очень аккуратно требуется согнуть две части так, чтобы они вошли в пластиковую бутылку, но при этом не касались друг друга.

Затем цепляйте «крокодильчики» к пластинам. Провод от "нежареной" фольги – к "плюсу", провод от "жареной" - к "минусу". Теперь берем соль и горячую воду. Соль размешивайте до полного растворения. Выльем раствор в нашу бутылку. И теперь можно наблюдать на плоды трудов. Эта самодельная солнечная панель, своими руками сделанная, может быть в дальнейшем немного усовершенствована.

Другие способы использования солнечной энергии

Солнечную энергию уже как только не используют. В космосе она запитывает космические корабли, на Марсе от Солнца питается знаменитый марсоход. А в Соединенных Штатах Америки от Солнца работают дата-центры Google. В тех местах нашей страны, где отсутствует электричество, люди могут посмотреть новости по телевизору. Все это благодаря Солнцу.

А еще данная энергия позволяет обогревать дома. Воздушно-солнечная панель своими руками очень просто изготавливается из пивных банок. Они накапливают тепло и отдают его в жилое помещение. Это эффективно, бесплатно и доступно.

Изготовление солнечных панелей на 3D-принтере

Почему 3D-печать – эффективное решение для энергетики | Солнечные батареи: 3D-печать в возобновляемой энергетике | Такие системы действительно выгодно печатать на 3D-принтере? | Аддитивное производство солнечных батарей: 5 успешных проектов | Будущее 3D-печати в области солнечной энергетики

3D-печать все более активно используется в энергетической промышленности. Место аддитивного производства в отрасли возобновляемой энергетики представляет большой интерес. Взгляните на ситуацию с изменением климата: сегодня получение энергии из экологически чистых источников является одной из важнейших задач.

Объемы ископаемого топлива стремительно сокращаются, и поэтому мы видим все больше электромобилей, ветровых установок и солнечных батарей. Однако большинство из них далеки от совершенства, а производство по-прежнему требует больших затрат. К счастью, исследователи уже работают над солнечными батареями, которые можно печатать на 3D-принтерах, чтобы максимально эффективно использовать солнце – неисчерпаемый источник энергии.

Вы знали, что 3D-печать – превосходный метод изготовления солнечных батарей? Исследователи утверждают, что аддитивное производство поможет сократить стоимость производства солнечных батарей на 50%, а батареи, напечатанные на 3D-принтерах, – эффективнее солнечных батарей, изготовленных традиционными методами. В этой статье рассказано об эффективном использовании 3D-печати в сфере возобновляемой энергии, а точнее, в гелиоэнергетике. Кроме того, здесь рассмотрены методы 3D-печати фотоэлектрических элементов для солнечных батарей, а также исследования, посвященные данным методам.

Почему 3D-печать – эффективное решение для энергетики

Аддитивное производство используется во множестве отраслей и может быть крайне эффективно для изготовления источников энергии. Цифровое производство –  превосходный метод реализации проектов в энергетической отрасли: качество изделий растет, а затраты на производство сокращаются. Перед производителями возобновляемых источников энергии стоит задача сократить расходы на производство. Давайте выясним, почему производителям систем с питанием от солнечной энергии или других экологически чистых источников следует обратить внимание на 3D-печать.

3D-печать оптимизирует процесс разработки продукта

3D-принтер – отличный инструмент для прототипирования: благодаря ему растет производительность и сокращаются расходы. Используя ПО для 3D-моделирования, модели можно менять до тех пор, пока не будет получена идеальная конструкция. Перед изготовлением систем и деталей можно выполнить столько итераций, сколько потребуется. Благодаря скорости и точности 3D-печати упрощается и быстрое прототипирование.

Значительное сокращение расходов

Пытаетесь сократить расходы на прототипы и производство? Обратите внимание на 3D-печать. При ее использовании расходуется только необходимое количество материала, а выполнять итерации на 3D-принтере дешевле, чем методом литья под давлением, ведь вам не потребуется изготавливать новую пресс-форму и повторять весь процесс.

3D-принтеры повышают эффективность производства

Цифровые технологии подходят не только для прототипирования, но и для производства. У этих методов много преимуществ: например, на 3D-принтерах можно очень быстро изготавливать малые партии деталей. Кроме того, используя аддитивное производство, можно полностью управлять процессом и заказывать только необходимое количество деталей. Перечисленные особенности делают аддитивные технологии оптимальным решением для реализации всего проекта или изготовления отдельных деталей.

Аддитивные технологии – превосходный инструмент для научных исследований

Далее в статье мы поговорим о том, почему 3D-печать подходит для проверки ваших идей и работы с новыми материалами. Исследователи продолжают находить новые сферы применения 3D-печати: к примеру, она используется для производства экологически чистых энергетических устройств – таких как солнечные панели.

Солнечные батареи: 3D-печать в возобновляемой энергетике

Что такое солнечные батареи?

Это блоки, преобразовывающие солнечную энергию в тепло или электричество. Они выполнены из фотоэлектрических элементов, в которых происходит ряд физических и химических явлений. Как правило, фотоэлектрические элементы делают из кристаллического кремния, однако сейчас активно разрабатываются новые материалы (недавний пример – технология тонкопленочных солнечных элементов). Качество и эффективность солнечных батарей, изготавливаемых традиционными способами, оставляют желать лучшего. Именно поэтому специалисты, изучающие аддитивные технологии, экспериментируют с целью создать высококачественные солнечные панели на 3D-принтерах.

Аддитивное производство поможет сократить стоимость производства солнечных батарей на 50%

3D-печать – наилучшее решение для изготовления солнечных батарей

Одна из основных трудностей, возникающая в ходе разработки и производства возобновляемых источников энергии, – высокие затраты. Именно по этой причине такие источники доступны не всем. Мы видели, как 3D-печать подходит для реализации новых проектов, и производство солнечных батарей – отличный пример.

Прежде всего, для производства эффективных солнечных панелей высокого качества требуется множество исследований и разработок. Раньше фотоэлектрические элементы выполнялись из дорогих материалов. При разработке новых солнечных батарей и использовании материалов с новыми техническими свойствами требуется провести много испытаний и изготовить много прототипов. Подобные проекты должны быть тщательно продуманы, а для их демонстрации команде, инвесторам и будущим клиентам потребуются модели высокого качества. И здесь на помощь приходит 3D-печать, поскольку она позволит создать высококачественные прототипы. Кроме того, вы сможете проводить столько итераций, сколько потребуется. Аддитивные технологии подходят и для производства, однако вам потребуется найти 3D-принтеры, способные печатать из соответствующих материалов. Например, солнечные батареи изготавливаются из материала, который поглощает солнечный свет.

В теории, 3D-печать подходит для изготовления экологически чистых источников энергии по более низкой стоимости. Но так ли это на практике?

Такие системы действительно выгодно печатать на 3D-принтере?

Использование напечатанных солнечных батарей сокращает расходы на 50%

Исследователи Массачусетского технологического института утверждают, что аддитивное производство солнечных батарей помогает сократить расходы на 50%. Для изготовления таких установок не требуются дорогие материалы (например, стекло, поликристаллический кремний и индий). Очевидно, что реализация таких проектов возможна благодаря печати новых материалов на 3D-принтере. Например, не так давно стало известно о том, что производство фотоэлектрических элементов из синтетического перовскита дешевле.

Модель проекта ASTRI и CSIRO (Австралия) / Фото: blog.csiro.au

Такие системы можно внедрять в развивающихся странах

Солнечные батареи можно изготавливать на 3D-принтерах, и они дешевле стеклянных панелей, изготовленных традиционными методами. Напечатанные солнечные батареи имеют меньший вес, поскольку они изготавливаются из сверхтонких полосок. Транспортировка таких батарей вызывает меньше трудностей. Эта технология становится доступнее, а значит, возобновляемые источники энергии можно внедрять практически везде и транспортировать их даже в развивающиеся страны, где существуют проблемы с электроснабжением.

Солнечные батареи, напечатанные на 3D-принтере, эффективнее на 20%

Солнечные батареи, изготовленные на 3D-принтере, на 20% эффективнее батарей, созданных традиционными способами. Это обусловлено появлением новых методов, материалов и возможностей проектирования, которые стали возможны благодаря 3D-печати. Солнечной энергетике были нужны инновации, а самое главное – сокращение стоимости. Похоже, 3D-печать совершит революцию в этой отрасли.

Аддитивное производство солнечных батарей: 5 успешных проектов

Новая технология 3D-печати фотоэлектрических элементов уже существует, и она может в корне поменять отрасль возобновляемой энергетики. Ниже приведены примеры того, как компании используют 3D-печать для производства солнечных батарей и как исследователи разрабатывают наиболее оптимальные варианты производства высококачественных фотоэлектрических элементов.

В австралийской организации CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) на промышленных 3D-принтерах изготавливаются рулоны фотоэлектрических элементов. Исследователи производят листы фотоэлектрических элементов формата A3, которые подходят для любых поверхностей (например, окон и зданий). Батареи из таких элементов функциональны и эффективны.

На сегодняшний день это крупнейшие фотоэлектрические элементы. Они выполняются из эластичного легкого пластика. Исследователи разработали чернила с фотоэлектрическими свойствами, которые наносятся на полоску из эластичного пластика. Процесс производства включает в себя покрытие полосок с помощью гравированного цилиндра, нанесение материала с использованием щелевой экструзионной головки, а также ракельную печать. Использование аддитивной технологии помогло изготовить систему высокой точности.

Поле солнечных панелей: проект ASTRI и CSIRO (Австралия) / Фото: www.csiro.au

Австралийские специалисты используют солнечную энергию максимально эффективно, однако они печатают не только фотоэлектрические элементы. Например, они могут напечатать целое поле солнечных батарей, ведь в Австралии самая высокая плотность солнечного излучения в мире. 

Этот проект реализован Австралийской научно-исследовательской программой по солнечной энергии (ASTRI) и его ведущим партнером – CSIRO. Устройство собирает концентрированное солнечное излучение в виде тепловой энергии. Гелиостаты в буквальном смысле заполняют целое поле, концентрируя излучение Солнца в 50–1000 раз больше его обычной мощности. Преобразованная солнечная энергия хранится в вышке-приемнике.

Некоторые клиенты французской компании Sculpteo работают с солнечной энергией и используют 3D-печать. Например, основанная в 2014 году компания Simusolar налаживает работу солнечных электростанций в сельской местности Танзании, разрабатывая и внедряя компактные экологичные решения, которые помогают людям в повседневной жизни. Клиенты компании – фермеры, рыбаки и сельские жители, которым требуется оборудование, работающее от солнечного электричества. Simusolar использует 3D-печать, поскольку есть потребность во множестве кастомизированных деталей.

Цель компании Kyung-In Synthetic – снабдить солнечным электричеством отдаленные районы. Для этого было принято решение печатать солнечные батареи. В рамках проекта возобновляемые источники энергии стали доступны более чем одному миллиону людей. Напечатанные на 3D-принтере солнечные батареи выполнены из перовскита – минерала, в состав которого входит титанат кальция. Свойства фотоэлектрических элементов, изготовленных из перовскита, улучшаются с каждым годом, а значит, системы из таких элементов могут работать без снижения эффективности несколько лет. У этой технологии большое будущее.

Напечатанные на 3D-принтере солнечные батареи в Национальных лабораториях Сандия / Фото: 3dprint.com

Инженеры Национальных лабораторий Сандия (штат Нью-Мексико, США) работали над приемниками солнечного излучения и доказали, что они на 20% эффективнее солнечных батарей, изготовленных традиционными методами. Батареи были перенастроены и стали поглощать больше солнечного света. Благодаря особой конструкции они могут поглощать свет в различных масштабах.

Аддитивное производство позволяет инженерам создавать солнечные установки со сложной геометрией и значительно упрощает процесс проектирования. Исследователи создали панели жалюзийного типа, поглощающие больше света. Данная система работает без потери энергии. Сперва свет попадает на приемник, а затем поглощается.

Разумеется, для изготовления таких систем необходимо разрабатывать новые материалы и технологии. И если вам кажется, что производство солнечных батарей – сложный процесс, эти примеры демонстрируют, как 3D-печать упрощает его.

Будущее 3D-печати в области солнечной энергетики

3D-печать в этой сфере может быстро стать одной из ключевых технологий. Например, она делает возможной массовую кастомизацию деталей и систем. Люди смогут заказывать солнечные батареи нужных форм и размеров, изготовленные на 3D-принтере по индивидуальным требованиям.

Разработка нового материала для 3D-печати может сильно изменить отрасль солнечной энергетики. Более того, высокоэффективные элементы низкой стоимости подойдут для изготовления устройств с питанием от солнечной энергии, и, возможно, электричество станет доступно во всем мире, даже в самых отдаленных районах.

Энергетика и 3D-печать становятся отличными партнерами. Вероятно, в будущем они помогут разработать множество экологически чистых систем, использование которых поможет бороться с изменением климата. 


Автор: Люси Гаже. Перевод с английского. Оригинал материала на сайте Sculpteo
Фото в заставке: Littlegate Publishing

Статья опубликована 05.11.2019 , обновлена 08.02.2022

Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ - чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

- увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

- использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных - наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев:  Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.  

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.  

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

 

Трушин М.В. Ph.D

 

 

 

 

Солнечные батареи

Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку позволяют осуществить прямой, одноступенчатый переход энергии.

Преобразование энергии в ФЭП основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Фотовольтаический эффект (преобразование энергии света в электроэнергию) был открыт в 1839 году молодым французским физиком Эдмондом Беккерелем. Однажды 19-летний Эдмонд, проводя опыты с маленькой электролитической батареей с двумя электродами обнаружил, что на свету некоторые материалы производят электрический ток.

Отчего это происходит? Дело в том, что солнечный свет несет опеределенную энергию. Разным длинам волн света, воспринимаемыми нами как разные цвета (красный, синий, желтый и т.д.) соответствуют свои уровни энергии. Попадая на воспринимающий полупроводниковый слой, свет передает свою энергию электрону, который срывается со своей орбиты в атоме. А поток электронов и есть электричекий ток.

Но до создания первой солнечной батареи прошло еще более сорока лет: в 1883 г. Чарльз Фритц покрыл кремниевый полупроводник очень тонким слоем золота и получил солнечную батарею, КПД которой составил не более 1%. Аналогичные современным фотовольтаические элементы были запатентованы как «светочувствительные элементы» в 1946 г. компанией Russell Ohl.

Первый искусственный спутник с применением фотовольтаических элементов был запущен СССР в 1957 г., а в 1958 г. США осуществили запуск спутника Explorer 1 с солнечными панелями.

Эти два события показали, что солнечные панели могут служить единственным и достаточным источником энергоснабжения геостационарных спутников, что подтвердило компетентность солнечных батарей. Это был важный момент в развитии данной технологии, так как в результате успешных запусков несколько правительств инвестировали колоссальный объем средств в ее разработку.

Начиная с 2000 г. в арифметической прогрессии росла эффективность производимых кремниевых моно- и поликристаллических фотоэлектрических элементов, достигнув к 2007 году максимальных значений 19%. Другие же технологии из-за меньшей эффективности оказались обделены вниманием разработчиков до недавнего времени.

В целом погоня за эффективностью и создание дорогих солнечных элементов оправдывали себя только для применения в космосе, где важен каждый грамм и квадратный сантиметр. Для практического использования солнечных панелей на Земле требовались сравнительно недорогие и качественные элементы, пригодные для массового производства и применения. Именно такими и стали кремниевые солнечные панели. В настоящее время лидером является моно- и поликристаллический кремний - 87% мирового рынка. Аморфный кремний составляет 5% рынка, а тонкопленочные кадмий-теллуровые элементы - 4,7%. Основным материалом для производства солнечных фотоэлектрических панелей остается кремний. Причиной является его повсеместная доступность. Немалую роль играет и разработанность технологии, поскольку кремний очень широко используется в разных видах электроники.

Основой для солнечных панелей являются тонкие срезы кремниевых кристаллов. Чем тоньше слой - тем меньше себестоимость. Параллельно повышается эффективность. В 2003 году в среднем в индустрии фотовольтаики толщина слоя в наиболее качественных элементах составляла 0,32 мм, а к 2008 году уменьшилась до 0,17 мм. А эффективность повысилась с 14% до 16%. В этом году планируется достигнуть показателей 0,15 мм при эффективности 16,5%.

Типы солнечных элементов

Монокристаллический кремний

Наиболее эффективными и распространенными для широкого потребления являются монокристаллические кремниевые элементы. Для изготовления таких элементов кремний очищается, плавится и кристаллизуется в слитках, от которых отрезают тонкие слои. Внешне монокристаллические элементы выглядят как однотонная поверхность темно-синего или почти черного цвета. Скозь кремний проходит сетка из металлических электродов. Эффективность такого элемента составляет от 16 до 19% в стандартных условиях тестирования (прямой солнечный свет, +250С).

Срок службы таких панелей у хороших производителей составляет обычно 40-50 лет. Производительность за каждые 20-25 лет службы постепенно снижается примерно на 20%.

Поликристаллический кремний

Технология принципиально не отличается от монокристаллических элментов, но разница состоит в том, что для изготовления используется менее чистый и более дешевый кремний. Внешне это уже не однотонная поверхность, а узор из границ множества кристаллов. Эффективность такого элемента составляет от 14 до 15%. Тем не менее эти панели пользуются примерно такой же популярностью на рынке, что и монокристаллические, поскольку пропорционально эффективности снижается цена производства.

В России перспективнее все же использовать монокристаллические панели, поскольку при неразвитости собственного производства и больших расстояниях целесообразнее ввозить и транспортировать более эффективные панели.

Ленточный кремний

Принципиально такой же как и предыдущие типы, отличается лишь тем, что кремний не нарезается от кристалла, а наращивается тонким слоем в виде ленты. Антибликовое покрытие дает радужную окраску таким панелям. Эта технология не смогла завоевать рынок, занимая на нем лишь около 2%. В Росси почти не встречается.

Аморфный кремний

В этом типе используются не кристаллы, а тончайшие слои кремния, напыленные в вакууме на пластик, стекло или металл. Этот тип является наиболее дешевым в производстве, но обладает серьезным недостатком. Слои кремния выгорают на свету значительно быстрее, чем у предыдущих типов. Снижение производительности на 20% может произойти уже через два месяца. Очень часто в России привлеченные низкой ценой люди приобретают такие панели и потом разочаровываются, поскольку уже через год-два такой элемент перестает давать энергию.

Распознать такую панель на вид можно по более блеклому сероватому или темному цвету непонятных оттенков. На данном этапе развития этой технологии, применение таких панелей в России не рекомендуется.

Теллурид кадмия

Этот тип тонкослойных солнечных элементов обладает потенциально большей эффективностью и в качестве проводящего компонента использует оксид олова. Эффективность составляет 8-11%. По себестоимости эти элементы не намного дешевле моно- и поли- кристаллических кремниевых и обладают проблемой использования токсичного кадмия. Сейчас этот тип элементов занимает менее 5% общего рынка. Допуск таких панелей в Россию нежелателен в первую очередь из-за отечественного неумения обращаться с потенциально токсичной продукцией.

Другие элементы

Помимо вышеперечисленных есть еще много различных солнечных элементов, не получивших большого распространения. Потенциально перспективными являются медно-галлиевые, концентрирующие, композитные и некоторые другие элементы.

Где производят солнечные панели?

Производство солнечных панелей растет бешеными темпами, стараясь поспеть за стремительно растущим спросом. Причем одновременно растет спрос и для промышленных электростанций и для бытового потребления.

Лидером в производстве солнечных панелей является Китай. Здесь производят почти треть (29%) от общемировой продукции. При этом большая часть уходит на экспорт - в США и Европу. Примечательно, что американцы, являясь крупнейшим потребителем, производят лишь 6% от всех солнечных панелей, предпочитая инвестировать в перспективные крупные заводы в Китае.

Ненамного от Китая отстают Япония и Германия, которые производят соответственно 22% и 20% от общемировой продукции. Еще одним лидером является Тайвань - 11% рынка. Все остальные страны производят значительно меньшее количество солнечных панелей.

К сожалению, на этом фоне Россия выглядит очень бледно. Наши государственные деятели пока ограничиваются лишь громкими заявлениями. А производство солнечных фотоэлектрических панелей до сих пор находится в зачаточном состоянии. Практически нет серьезных государственных инициатив и не созданы условий для частных инвесторов.

Эффективны ли солнечные панели в Приморье?

Несведущие люди полагают, что в Приморье эффективность солнечных панелей сомнительна. На самом же деле по количеству солнечной энергии Приморье сопоставимо со многими южными странами: Японией, Кореей, Грецией и Италией.

Приморский край относится к регионам России, где целесообразно использовать солнце для получения энергии. Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310, при продолжительности солнечного сияния более 2000 часов. Есть районы, к примеру, это посёлок Пограничный, где число дней без Солнца всего 26 в году, а продолжительность солнечного сияния 2494 часа. На северном побережье продолжительность солнечного сияния 1900-2100 часов, на южном – 2000-2200 часов. В целом, мощность поступления солнечной энергии на территорию Приморского края составляет свыше 30 млрд. кВт. Практические ресурсы солнечной энергии с учётом экологических и технических ограничений составляют 16 млн. кВт, при получении только электрической энергии – 4,9 млн. кВт. Совсем немало!

Применение солнечных панелей

Помимо промышленного получения электроэнергии в Приморье есть три основных перспективы использования жителями солнечных панелей:

1) для обеспечения небольшого потребления энергии,

2) в гибридных ветро-солнечных автономных системах,

3) в удаленных местах, где нет возможности установки ветрогенератора.

При небольшой потребности в электричестве (менее 500 ватт мощности) установка солнечных панелей предпочтительнее ветротурбин. Ведь солнечные панели занимают меньше места, надежнее в обеспечении энергией, не требуют установки мачты, а на крыше практически незаметны снаружи.

В гибридных ветро-солнечных системах в качесте основного источника энергии используется мощный ветрогенератор, а солнечные панели в качестве дополнительного. Надежность в обеспечении энергией у такой системы значительно выше, чем у обычной ветровой. Ведь ветер может стихнуть на несколько дней подряд, а вот солнце бывает всегда. Многие ошибочно полагают, что для солнечных панелей обязательно нужен прямой свет. А на самом деле фотовольтаические элементы производят электричество и в пасмурную погоду, хотя и в меньших количествах.

Иногда у потребителя нет возможности установить ветрогенератор, например, если участок находится в непродуваемой ложбине или нет достаточно места. Тогда солнечные панели является очень хорошей альтернативой. Они обходятся дороже ветряных, зато с ними никаких хлопот.

Качественные панели легко выдерживают любые погодные условия, даже крупный град, а служат не менее 40 лет. Единственный требуемый уход - время от времени очищать поверхность от снега и пыли, что многократно увеличивает производительность. Есть также системы, способные поворачивать солнечную батарею вслед за солнцем в течение дня, таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении.

информация с сайта http://www.dvfond.ru/sun/

Кто и как производит солнечные панели?

Неизменный рост потребления энергии солнечного света способствует увеличению спроса на оборудование, с помощью которого эту энергию можно накапливать и использовать для дальнейших нужд. Наиболее популярным способом получения электроэнергии является солнечная фотовольтаика. В первую очередь объясняется это тем, что производство солнечных батарей основано на использовании кремния – химического элемента, занимающего второе место по содержанию в земной коре.

Рынок солнечных батарей на сегодняшний день представляют крупнейшие мировые компании с многомиллионными оборотами и многолетним опытом. В основе производства солнечных панелей лежат различные технологии, которые постоянно совершенствуются. В зависимости от ваших нужд вы можете найти солнечные батареи, размеры которых позволяют встроить их в микрокалькулятор, или панели, которые без проблем разместятся на крыше здания или автомобиля. Как правило, одиночные фотоэлементы вырабатывают очень небольшое количество мощности, поэтому используются технологии, позволяющие соединять их в так называемые солнечные модули. О том, кто и как это делает и пойдет речь дальше.

Технологический процесс изготовления солнечных панелей

1 этап

Первое с чего начинается любое производство, в том числе и производство солнечных батарей – это подготовка сырья. Как мы уже упоминали выше, основным сырьем в данном случае служит кремний, а точнее кварцевый песок определенных пород. Технология подготовки сырья состоит из 2 процессов:

  1. Этап высокотемпературного плавления.
  2. Этап синтеза, сопровождающийся добавлением различных химических веществ.

Путем этих процессов достигают максимальной степени очистки кремния до 99,99%. Для изготовления солнечных батарей чаще всего используют монокристаллический и поликристаллический кремний. Технологии их производства различны, но процесс получения поликристаллического кремния менее затратный. Поэтому солнечные батареи, изготовленные из этого вида кремния, обходятся потребителям дешевле.

После того, как кремний прошел очистку, его разрезают на тонкие пластины, которые, в свою очередь, тщательно тестируют, производя замер электрических параметров посредством световых вспышек ксеноновых ламп высокой мощности. После проведенных испытаний пластины сортируют и отправляют на следующий этап производства.

2 этап

Второй этап технологии представляет собой процесс пайки пластин в секции, с последующим формированием из этих секций блоков на стекле. Для переноса готовых секций на поверхность стекла используют вакуумные держатели. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность механического воздействия на готовые солнечные элементы. Секции, как правило, формируют из 9 или 10 солнечных элементов, а блоки – из 4 или 6 секций.

3 этап

3 этап – это этап ламинирования. Спаянные блоки фотоэлектрических пластин ламинируют этиленвинилацетатной пленкой и специальным защитным покрытием. Использование компьютерного управления позволяет следить за уровнем температуры, вакуума и давления. А также программировать требуемые условия ламинирования в случае использования разных материалов.

4 этап

На последнем этапе изготовления блоков солнечных батарей монтируется алюминиевая рама и соединительная коробка. Для надежного соединения коробки и модуля используется специальный герметик-клей. После чего солнечные батареи проходят тестирование, где измеряют показатели тока короткого замыкания, тока и напряжения точки максимальной мощности и напряжения холостого хода. Для получения необходимых значений силы тока и напряжения возможно объединение не только солнечных элементов, но и готовых солнечных блоков между собой.

Какое оборудование необходимо?

При производстве солнечных панелей необходимо использовать только качественное оборудование. Это обеспечивает минимальные погрешности при измерении различных показателей в процессе тестирования солнечных элементов и состоящих из них блоков. Надежность оборудования предполагает более долгий срок эксплуатации, следовательно, минимизируются расходы на замену вышедшего из строя оборудования. При низком качестве возможны нарушения технологии изготовления.

Основное оборудование, используемое в процессе производства солнечных панелей:

  1. Стол для перемещения. Незаменим при осуществлении различных действий с солнечными модулями. Обрезка краев, укладка, установка соединительной коробки – эти и многие другие операции производят исключительно на данном столе. Закрепленные на столешнице неметаллические шарики позволяют без каких-либо усилий перемещать модуль, не повреждая его при этом.
  2. Ламинатор для солнечных батарей. Как понятно из названия, данное оборудование применяется при ламинации солнечных элементов. Все необходимые параметры поддерживаются специальными контроллерами. Имеется возможность выбора как полностью автоматизированного режима работы, так и ручного управления.
  3. Инструмент для резки ячеек (рисунок справа). Разрезание ячеек осуществляется волоконным лазером. Размеры задаются программно.
  4. Машина для очистки стекла. Оборудование используется для очистки стеклянных подложек. Процесс происходит в несколько этапов. Сначала стекло очищают с использованием моющего средства, для чего применяют нейлоновые щетки, а затем споласкивают деионизированной водой в 2 этапа. Затем стеклянные подложки сушат холодным и горячим воздухом.

Кто поставляет нам солнечные батареи?

Солнечные панели – дело очень перспективное, а главное прибыльное. Количество покупаемых солнечных батарей увеличивается с каждым годом. Что обеспечивает постоянный рост объемов продаж, в котором заинтересован любой завод по производству солнечных батарей, а их по всему миру немало.

На первом месте стоят, конечно, китайские компании. Низкая стоимость солнечных батарей, которые китайцы экспортируют по всему миру, привела к появлению множества проблем у других крупнейших компаний. За последние 2-3 года о закрытии производства солнечных панелей объявили, по меньшей мере, 4 немецких бренда. Началось все с банкротства компании Solon, после которой закрылись Solarhybrid, Q-Cells и Solar Millennium. Американская компания First Solar также заявила о закрытии своего завода во Франкфурте-на-Одере. Свое производство панелей свернули и такие гиганты как Siemens и Bosch. Хотя, учитывая, что китайские солнечные батареи стоят, к примеру, почти в 2 раза дешевле немецких аналогов, удивляться здесь нечему.

Первые места в топе компаний, производящих солнечные панели, занимают:

  • Yingli Green Energy (YGE) является ведущим производителем солнечных батарей. За 2012 год ее прибыль составила более 120 млн. $. Всего она установила солнечных модулей более чем на 2 ГВт. Среди ее продукции панели из монокристаллического кремния мощностью 245-265 Вт и поликристаллические кремниевые батареи мощностью 175-290 Вт.
  • First Solar. Хоть эта компания и закрыла свой завод в Германии, в числе крупнейших она все-таки осталась. Ее профиль – это тонкопленочные панели, мощность которых за 2012 год составила около 3,8 ГВт.
  • Suntech Power Ко. Производственные мощности этого китайского гиганта составляют примерно 1800 МВт в год. Около 13 млн солнечных батарей в 80 странах мира – это результат труда этой компании.

Среди российских заводов следует выделить:

  • «Солнечный ветер»
  • ООО «Хевел» в Новочебоксарске
  • «Телеком-СТВ» в Зеленограде
  • ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»
  • ЗАО «Термотрон-завод» и другие.

Более полный перечень фирм, изготавливающих и поставляющих оборудование и изделия для солнечной энергетики, вы найдете в нашем Каталоге производителей и поставщиков.

Не отстают и страны СНГ. Так, например, завод по производству солнечных батарей еще в прошлом году был запущен в Астане. Это первое предприятия подобного рода в Казахстане. В качестве сырья планируется использовать 100% казахского кремния, а оборудование, установленное на заводе, отвечает всем последним требованиям и полностью автоматизировано. Запуск аналогичного завода есть и в планах у Узбекистана. Инициатором строительства выступила крупнейшая китайская компания Suntech Power Holdings Co, такое же предложение поступило и от российского нефтяного гиганта «ЛУКОЙЛ».

При таких темпах строительства, следует ожидать повсеместного использования солнечных модулей. Но это и неплохо. Экологичный энергетический источник, дающий бесплатную энергию, сможет решить множество проблем, связанных с загрязнением окружающей среды и истощением запасов природного топлива.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Видео о процессе изготовления солнечных панелей:

как сделать в домашних условиях, самодельная панель, как смастерить самому из пивных банок и других подручных средств, пошаговая инструкция

Использование энергии солнца ассоциируется по большей части с космическими аппаратами. А теперь еще с разными далекими странами, где ускоренно развивается «альтернативная энергетика». Но попробовать то же самое даже с самодельными устройствами по силам почти всем.

Особенности и разновидности устройства

Из экзотического устройства, предназначенного только для специальных нужд, солнечная батарея превратилась в уже относительно массовый источник энергии. И причина не только в экологических соображениях, но и в беспрерывном росте цен на электроэнергию из магистральных сетей. Более того, есть еще немало мест, где такие сети вовсе не протянуты и неизвестно когда они появятся. Самостоятельная забота о протягивании магистрали, объединение ради этого усилий большого числа людей вряд ли возможны. Тем более что даже при успехе предстоит окунуться в мир стремительной инфляции.

Важно понимать, что панели, вырабатывающие электричество, могут довольно сильно отличаться друг от друга.

И дело даже не в формате – внешний вид и геометрия как раз довольно близки. А вот химический состав отличается разительно. Наиболее массовые изделия выполнены из кремния, который доступен почти всем и стоит недорого. По производительности батареи не хуже как минимум более дорогих вариантов.

Существует такие три основных варианта кремния, как:

  • монокристаллы;
  • поликристаллы;
  • аморфное вещество.

Монокристалл, если исходить из сжатых технических объяснений – это наиболее чистый тип кремния. Внешне панель похожа на своеобразные пчелиные соты. Основательно очищенное вещество в твердом виде делят на особо тонкие пластины, каждая из которых имеет не больше 300 мкм. Чтобы они выполнили свою функцию, используют электродные сетки. Многократное усложнение технологии по сравнению с альтернативными решениями делает подобные источники энергии наиболее дорогими.

Несомненным преимуществом монокристаллического кремния является очень высокий КПД по меркам солнечной энергетики, составляющий приблизительно 20%. Поликристалл получают иначе, требуется сначала расплавить материал, а затем медленно понижать его температуру. Относительная простота методики и минимальный расход энергоресурсов при производстве положительно сказываются на стоимости. Минусом становится пониженная эффективность, даже в идеальном случае она составляет не более 18%. Ведь внутри самих поликристаллов есть немало структур, понижающих качество работы.

Аморфные панели почти не проигрывают обоим только что названным видам. Кристаллов тут нет вообще, есть вместо них «силан» – это соединение кремния с водородом, размещаемое на подложке. КПД составляет примерно 5%, что в значительной мере компенсируется многократно увеличенным поглощением.

Немаловажно и то, что аморфные батареи лучше других вариантов справляются со своей задачей при рассеянном солнечном освещении и в пасмурную погоду. Блоки являются эластичными.

Иногда можно встретить комбинацию монокристаллических или поликристаллических элементов с аморфным вариантом. Это помогает сочетать достоинства используемых схем и гасить практически все их недостатки. С целью снижения стоимости изделий сейчас все чаще используют пленочную технологию, которая предусматривает генерацию тока на базе теллурида кадмия. Само по себе это соединение является токсичным, но выброс яда в окружающую среду исчезающе мал. А также могут использоваться селениды меди и индия, полимеры.

Концентрирующие изделия повышают эффективность использования площади панели. Но это достигается только при использовании механических систем, обеспечивающих разворот линз вслед за солнцем. Применение фотосенсибилизирующих красителей потенциально помогает улучшить прием энергии Солнца, но пока это скорее общая концепция и разработки энтузиастов. Если нет желания экспериментировать, лучше выбрать более стабильную и проверенную конструкцию. Это относится как к самостоятельному изготовлению, так и к покупке готового продукта.

Самостоятельное изготовление

Из чего делают?

Сделать своими руками солнечную батарею уже не так сложно, как кажется. Принцип действия устройства основан на применении полупроводникового перехода, освещенное устройство должно создавать ток. Самостоятельно изготовить приемник не получится, для этого нужны сложные производственные манипуляции и специализированное оборудование. А вот выполнить силовую часть преобразователя из подручных средств и материалов – не составляет особого труда. Для получения энергии в собственном смысле слова потребуется пластина из кремния, поверхность которой покрыта сеткой диодов.

Все пластины должны рассматриваться как обособленные генерирующие модули. Важно понимать, что оптимальная эффективность достигается при условии постоянного направления на солнце, и что придется позаботиться о накоплении энергии. Хрупкая батарея должна быть надежно защищена от любых загрязнений, от попадания снега. Если это все же происходит, посторонние включения следует убирать максимально быстро. Первым шагом при работе становится подготовка рамы.

Ее в основном делают из дюралюминия, который обладает следующими особенностями:

  • не подвержен коррозии;
  • не повреждается излишней влажностью;
  • служит максимально долго.

Но необязательно делать именно такой выбор. Если проведена окраска и специальная обработка, неплохие результаты достигаются с использованием стали либо древесины. Не рекомендуется ставить очень крупные панели, что неудобно и повышает парусность. Чтобы зарядить кислотный аккумулятор на 12 В, нужно создать рабочее напряжение от 15 В. Соответственно, модулей по 0,5 В потребуется 30 штук.

Можно создать конструкцию из пивных банок. Корпуса выполняются из фанеры 1,5 см, а лицевая панель формируется из органического стекла или поликарбоната. Допускается применение стандартного стекла толщиной 0,3 см. Гелиоприемник формируется при окрашивании черным пигментом. Краска должна быть устойчивой к значительному нагреву. Крышки разрабатываются таким образом, чтобы обеспечивать повышенную эффективность обмена теплом.

Внутри банок воздух прогревается гораздо быстрее, чем на открытом месте. Важно: требуется отмывать емкости сразу, как только принято решение об их использовании.

Брать следует только алюминиевые банки, стальные не подойдут. Проверка производится простейшим образом – с использованием магнита. Донце пробивают, вводят пробойник или гвоздь (хотя можно и сверлить).

Суппорт вставляют и искажают соответственно рисунку. Верх банки разрезают, чтобы получилось что-то похожее на плавник. Он помогает воздушному потоку снимать максимум тепла с греющейся стенки. Потом банку обезжиривают любым моющим средством и приклеивают отрезанные ранее части друг к другу. Исключить промахи можно, используя шаблон из нескольких досок, приколоченных гвоздями под прямым углом.

Довольно часто используют конструкции из дисков. Они выступают неплохими фотоэлементами. Как вариант, ставятся пластины из меди. Электрическая схема, как уже говорилось, работает по тому же принципу, что и большинство транзисторов. Фольга призвана предотвращать чрезмерный разогрев. Как альтернативу в летние месяцы используют просто поверхность, отделываемую в светлые цвета.

Какие инструменты понадобятся?

Чтобы произвести самостоятельно все работы по монтажу солнечной батареи на 220 вольт, понадобятся следующие инструменты:

  • паяльники, электрифицированные на 40 Вт;
  • герметики на базе силикона;
  • скотч, приклеиваемый с двух сторон;
  • канифоль;
  • припой;
  • провод, по которому будет уходить ток;
  • флюс;
  • шина из меди;
  • крепежные элементы;
  • дрель;
  • прозрачный материал листовой;
  • фанера, органическое стекло либо текстолит;
  • диоды конструкции Шоттки.

Как изготовить?

Пошаговая инструкция предусматривает выводы с панелей на батареи посредством защитного диода, что помогает исключить саморазряд. Поэтому на вывод подается ток напряжением 14,3 В. Стандартный зарядный ток имеет силу 3,6 А. Его получение достигается при использовании 90 элементов. Подключение частей панели производится параллельно-последовательным способом.

Нельзя использовать в цепочках неодинаковое число элементов.

С поправочными коэффициентами за 12 часов солнечного освещения можно получить 0,28 кВт/ч. Элементы расставляются в 6 полос, для довольно свободного монтажа требуется рама величиной 90х50 см. К сведению – когда есть подготовленные рамы с иными размерами, лучше пересчитать потребность в элементах. Если это невозможно, то применяют детали другой величины, их размещают, варьируя длину и ширину ряда.

Работать желательно на совершенно ровном месте, куда удобно подходить с любой стороны. Рекомендуется заготовленные пластины поставить немного в стороне, где они будут застрахованы от падений и ударов. Даже взять панель непросто, их берут только по одной и очень аккуратно. Крайне важно при монтаже в домашних условиях электрических солнечных панелей для дома или для дач поставить надежное УЗО. Такие блоки делают использование системы безопаснее, сокращая риск травмирования электрическим током и возгорания.

Большинство специалистов рекомендуют приклеивать распаянные элементы в виде единой цепи. Подложка должна быть плоской, поскольку это обеспечивает надежность. Как вариант, можно вставить в раму и основательно укрепить лист стекла либо плексигласа. Это изделие требует обязательной герметизации. На подложку выкладывают элементы в заранее определенном порядке и приклеивают их с помощью двустороннего скотча.

Работающая сторона должна быть повернута к прозрачному материалу, а паяльные выводы оборачивают в другую сторону. Удобнее всего распаивать выводы, если рама выложена рабочей плоскостью на столе.

Когда пластины приклеены, кладут смягчающую подкладку, для нее используют следующие материалы:

  • резину в листах;
  • древесноволокнистые плиты;
  • картонки.

Теперь можно вставить в раму оборотную стенку и герметизировать ее. Замена кормовой стенки на компаунд, в том числе на эпоксидную смолу, вполне возможна. Но такой шаг нужно совершать только при условии, что панель не придется разбирать и чинить. Стандартный сегмент выдает примерно 50 Вт тока при благоприятных условиях. А этого уже достаточно для подпитки светодиодных светильников в небольших домах.

Чтобы обеспечить комфортную жизнь, придется за сутки расходовать от 4 кВт/ч электричества. Для жизнеобеспечения семьи из трех человек понадобится подавать уже 12 кВт/ч. Учитывая неизбежные добавки (когда, к примеру, одновременно работает стандартный набор техники и перфоратор) – требуется увеличить этот показатель еще на 2–3 кВт. Эти параметры и можно взять за основу при расчете необходимых параметров. Чтобы работа проходила нормально, необходимо добавлять в схему устройство, контролирующее заряд.

12 В постоянного тока, ведь именно такую мощность выдает типовая и самодельная батарея, переделать на 220 В переменного способен инвертор. Если нет желания его приобретать, придется комплектовать дом электроаппаратурой, рассчитанной на 12 либо 24 В. Так как низковольтные магистрали насыщаются сильным током, придется выбирать провода значительного сечения и не скупиться на изоляцию. Для накопления выработанного электричества применяют в основном свинцовые аккумуляторы, содержащие кислоту. Несмотря на все технологические усовершенствования, лучший вариант еще не предложен. Чтобы увеличить вырабатываемое напряжение, ставят 2 или 4 аккумулятора.

Наибольшие расходы повлечет приобретение самих панелей, улавливающих солнечные лучи. Сэкономить можно, если заказывать китайский товар в электронных магазинах. В целом такие предложения качественные, но необходимо внимательно знакомиться с репутацией продавцов, с поступающими об их деятельности отзывами. Можно выбирать работоспособные системы с незначительными дефектами. Производители их бракуют и выставляют на продажу, чтобы не тратиться на дорогостоящую утилизацию.

Важно: не стоит монтировать в одной сборке разные по габаритам или вырабатываемому току элементы. Наибольшая генерация в таком случае все равно будет ограничена «узким местом».

Самостоятельная сборка инвертора оправдана только в случае ограниченного потребления тока. А контроллеры зарядов и вовсе стоят мизерную сумму, так что их производство своими руками не оправдывается. Проектируя батарею, следует помнить, что ее элементы должны отделяться разрывом в 0,3–0,5 см.

Часто выбирают сооружения из алюминиевых профилей и органического стекла. Тогда готовят на основе металлического уголка каркас прямоугольной формы. Углы каркаса сверлят, чтобы потом легче было скреплять конструкцию. Изнутри периметр смазывается силиконовым реагентом. Теперь можно поставить лист прозрачного материала, который как можно плотнее прижимают к раме.

Углы коробки пронзают шурупами, удерживающими специальные уголки. Эти уголки не дадут оргстеклу произвольно изменять свое местоположение внутри изделия. Сразу после этого оставляют заготовку в покое и ждут, пока герметик высохнет. На этом предварительный этап завершен. До внедрения солнечных уловителей в корпус его основательно вытирают, чтобы не было малейших признаков загрязнения. Сами пластины тоже очищают, но делают это предельно осторожно.

До сборки конструкций с припаянными на заводе проводниками желательно оценить качество соединений и ликвидировать все обнаруженные деформации. Когда шины еще не соединены, первоначально паяют их к контактам на пластинах, и только после этого связывают взаимно.

Последовательность соединения является следующей:

  • измерение требуемого участка шины;
  • нарезка полосок согласно результату замера;
  • смазывают обрабатываемый контакт флюсом на всем протяжении с нужной стороны;
  • прикладывают шину аккуратно и точно, прогретым паяльником ведут по всей поверхности, которую нужно соединить;
  • переворачивают пластину и все те же манипуляции повторяют сначала.

Важно: чрезмерно сильный нажим при пайке недопустим, что может разрушить хрупкие элементы. Нужно исключить и прогрев паяльником тех частей, которые не соединяются.

Закончив работу, внимательно осматривают всю поверхность батареи и каждого соединения. Нельзя, чтобы там были даже малейшие дефекты. Оставшиеся выемки и впадины устраняются еще одним проходом паяльника, уже максимально нежным и с еще меньшим прижатием. Сам паяльник не должен быть мощным, скорее, наоборот – сильный прогрев противопоказан. При отсутствии опыта столь тонкой работы желательно подготовить размеченный фанерный лист. Он позволит избежать многих серьезных ошибок. В ходе пайки контактов нельзя упускать из вида их полярность, в противном случае система работать не будет.

Приклеиваемые части соединяются тоже в максимально щадящем режиме. Избыток клея нежелателен, требуется накладывать в центральных частях пластин самые маленькие капли, которые только можно сформировать.

Перекладывание пластин в корпус желательно делать вдвоем, поскольку в одиночку это не слишком удобно. Далее, следует соединить каждый провод с края пластины с общими магистралями для тока. Вынеся подготовленную панель на освещенный солнцем участок, меряется вольтаж в общих шинах, который должен быть в пределах проектных значений.

Есть и другой способ герметизировать солнечную панель. Небольшие количества герметиков из силикона наносятся в промежутки пластин и на внутренние края корпуса. Далее, руками внешние стороны фотоэлементов прижимают к оргстеклу, при этом добиваются идеальной плотности. Накладывают незначительный груз на каждый край, дожидаясь высыхания герметика. После этого смазывают каждый стык пластины и внутренней стороны рамки.

При этом герметик может касаться краев оборота пластин, но не любой другой их части. Боковая часть корпуса послужит для установки соединяющего разъема, который связывается с диодами Шоттки. Внешняя сторона закрывается экраном, делаемым из прозрачных материалов. Создаваемая конструкция продумывается так, чтобы внутрь не попадало даже небольшое количество влаги. Лицевая грань из органического стекла покрывается лаком.

Рекомендации по эксплуатации

Солнечная батарейка может прослужить очень долго и стабильно, поставляя ток в домашнюю проводку. Но многое зависит не только от качества ее сборки и последующего подключения. Очень важно эксплуатировать такой нежный генератор, как полагается. Желательно направить батареи, если они не снабжены подстраивающейся под солнце системой, четко на юг, что поможет уловить максимум энергии и сократить непроизводительные потери. Чтобы исключить ошибку, достаточно ставить генератор под тем углом к горизонту, который равен числу градусов широты в конкретном месте. Но поскольку солнечный диск в течение года меняет свое местоположение на небосводе, рекомендуется в весенние месяцы понижать угол, а при наступлении осени повышать его.

Дополнение следящей системой в бытовых условиях нецелесообразно. Она оправдывает вложения исключительно на промышленном уровне. Гораздо выгоднее поставить сразу несколько батарей, ориентированных на наиболее вероятные углы освещения. Ставя солнечные генераторы поверх плоской кровли, к примеру, из рубероида или из листового железа, стоит поднять их над плоскостью. Тогда обдув воздушным потоком снизу повысит эффективность работы. На волнистых крышах так поступать необязательно, хотя никакого вреда от подъема не будет.

Самые лучшие кровли – это те, что ориентированы к югу и оформлены в виде плоских скатов. В такой ситуации скат служит для присоединения нескольких уголков, размер которых совпадает с величиной модуля. Выход над коньком составляет примерно 0,7 м, а крепление модуля к уголкам производится с разрывом в 150–200 мм. Как вариант, можно свешивать батарею при помощи тех же уголков ниже кровельного ската. На волнистой поверхности уголки часто сменяют трубами тщательно подбираемого диаметра.

Монтаж генераторов на фронтоне лучше всего сочетать с покраской этого элемента и свесов в светлые тона.

Солнечные блоки стоит выставлять по горизонтали, что сократит разброс температуры между их нижней и верхней частью на 50%, если сравнивать с вертикальным монтажом. А значит не только увеличится фактический ресурс, но и удастся повысить результативность системы.

Место для монтажа должно обладает следующими особенностями:

  • как можно более освещенным;
  • имеющим минимальную тень;
  • хорошо продуваемым ветрами.

Полезные советы

Самодельная солнечная батарея может быть применена даже для отопления частного дома. Подобное оборудование можно монтировать, не требуя разрешения от государственных органов. Но даже при активном использовании оценить эффективность не получится раньше чем через 36 месяцев. Кроме того, такой вариант очень дорогой. Так как почти везде в России температура регулярно бывает отрицательной, придется дополнить гелиосистему теплоизоляцией.

Стабильное действие батарей обеспечивается в диапазоне температур от -40 до +90 градусов. Исправная работа гарантирована в среднем на 20 лет, а после этого эффективность резко сокращается. При выборе контроллера нужно учитывать разницу между мощными и слабыми электрическими системами. Если контроллера нет или он вышел из строя, придется непрерывно отслеживать заряды аккумуляторов. Невнимательность может сократить срок действия накопителя заряда.

Как сделать солнечную батаерю своими руками, смотрите в следующем видео.

Технология производства - Selfa PV

СЕЛФА ГЕ С.А. имеет большой опыт в технологии производства кремниевых фотоэлектрических модулей, подкрепленный многолетним сотрудничеством с научными учреждениями и специалистами со всей Европы.

Мы постоянно проводим исследовательскую работу для улучшения характеристик, качества и долговечности нашей продукции. Это одна из причин, по которой в декабре 2018 года был создан Центр исследований и разработок Selfa GE.А. - см. фильм

Наши фотоэлектрические модули производятся на автоматизированной производственной линии с использованием новейших технологических решений, что гарантирует высокое качество и повторяемость процесса.

Пленка - Производство солнечных панелей - Selfa


Технология производства кремниевых фотоэлектрических элементов

Основным сырьем для производства как моно-, так и поликристаллических фотоэлементов является кристаллический кремний высокой чистоты (c-Si).

Первым этапом процесса изготовления ячейки является химическое удаление примесей, образующихся в процессе разрезания кремниевого блока на тонкие пластины (толщина обычно находится в диапазоне 180–220 мкм). Затем кремниевые пластины текстурируют, чтобы увеличить поверхность, активную по отношению к солнечному излучению.
За счет диффузии фосфора в клетке образуется p-n-переход. Легированный p-переход ячейки нагревают в печи в атмосфере газовой фазы фосфора.Атомы фосфора диффундируют в кремний и создают на его поверхности примесь типа n.

.

На активную сторону элемента нанесено антибликовое покрытие, повышающее поглощение солнечного излучения и улучшающее электрические параметры элемента. Антибликовое покрытие создается путем нанесения нитрида кремния на поверхность.

На следующем этапе методом трафаретной печати на поверхность клетки наносится проводящая металлическая сетка. Эта сетка предназначена для сбора электрических зарядов со всей поверхности клетки.На нижней и верхней стороне ячейки также создаются тонкие шины (в настоящее время мы используем ячейки 10ВВ), к которым позже в процессе производства модуля будут припаяны соединительные планки.

Готовые фотоэлементы затем классифицируются по их электрическим и оптическим свойствам, сортируются и подготавливаются для производства фотоэлектрических модулей.

Технология производства фотоэлектрических модулей

Рис. Строительство фотоэлектрического модуля


При нормальной эксплуатации в атмосферных условиях фотоэлектрический модуль часто подвергается воздействию как низких, так и высоких температур, дождя, снега и т.д.Поэтому очень важно, чтобы все электрические компоненты были постоянно герметичны от внешних воздействий.

Первым этапом производства фотоэлектрических модулей является последовательное соединение солнечных элементов медными соединительными лентами. В процессе пайки выполняется автоматический визуальный контроль, чтобы предотвратить попадание поврежденных элементов в модуль. Соединённые ячейки помещаются на закаленное стекло, покрытое фольгой из ЭВА, а затем электрически соединяются друг с другом.

Фото. Технология производства солнечных модулей в SELFA GE S.A.


После соединения полной «матрицы» ячеек наносятся последовательные слои фольги ЭВА и электроизоляционной фольги для защиты модуля от внешних факторов.Подготовленный таким образом модуль ламинируется при температуре около 150°С и полностью герметичен.

Подготовленные таким образом ламинаты обрамляются алюминиевыми рамами, а на нижней стороне модуля монтируется распределительная коробка с кабелями.
Готовые фотоэлектрические модули проверяют на имитаторе солнечного излучения в стандартных условиях испытаний (STC: 1000Вт/м 2 , 25°C, AM1.5), где определяются электрические параметры, такие как: максимальная мощность (Wp), к.з. ток цепи (Isc), напряжение разомкнутой цепи (Voc),

Фотоэлектрические модули производства SELFA GE S.А., соответствуют всем применимым европейским стандартам проектирования, контроля, испытаний и безопасности фотоэлектрических модулей. Соответствие стандартам подтверждено сертификатами Немецкого института испытаний и сертификации VDE и KIWA Cermet Italia.

.

Почему производство солнечных панелей переместилось в Азию? [КОММЕНТАРИЙ]

Хотя Европа остается на втором месте по производству солнечной энергии (общая установленная мощность ЕС составляет 131,7 ГВт, что соответствует почти 21% мирового потенциала), она находится в хвосте производителей солнечной инфраструктуры.

Не глядя можно догадаться, какая страна в последнее десятилетие взошла на трон производителя как панелей, так и солнечной энергии. Безусловным лидером является Китай, который один обладает третью часть мирового потенциала.Почти две трети всех панелей в мире производятся в Китае.

С 2008 года наблюдается массовый отток растений из Европы, Японии или США в Китай, а также в Малайзию, Филиппины и Тайвань.

Причины этого процесса те же, что и для других отраслей. В этих азиатских странах производство просто дешевле, хотя, и здесь мы затрагиваем деликатный вопрос, есть еще и аспект воздействия производства фотоэлектрической инфраструктуры на окружающую среду.

Нечистая энергия

В двух словах - чаще всего солнечная панель начинается с кварца, наиболее распространенной формы диоксида кремния, который перерабатывается в элементарный кремний. И тут есть проблема - из рудников добывают кварц, что подвергает горняков профессиональному заболеванию, силикозу легких. Довольно редко в медиапространстве путь возобновляемой энергии от солнца начинается почти точно там же, где начинается добыча энергии из угля.

Предварительное рафинирование превращает кварц в металлургический кремний, вещество, в основном используемое для упрочнения стали и других металлов. Это происходит в гигантских печах, и поддержание в них высокой температуры требует много энергии. К счастью, уровни этих выбросов — в основном двуокиси углерода и серы — не могут нанести большого вреда людям, работающим на кремниевых заводах, или ближайшей окружающей среде, хотя они все равно выбрасывают в атмосферу тонны этих газов.

Однако на следующем этапе — превращении металлургического кремния в более чистую форму, называемую поликремнием, — образуется высокотоксичное соединение — тетрахлорид кремния.В процессе очистки соляная кислота сочетается с металлургическим кремнием для преобразования его в так называемые трихлорсиланы. Затем трихлорсиланы реагируют с добавленным водородом с образованием поликремния вместе с жидким тетрахлоридом кремния - три или четыре тонны тетрахлорида кремния на каждую тонну поликремния.

Большинство производителей перерабатывают эти отходы для производства большего количества поликремния. Для извлечения кремния из тетрахлорида кремния требуется меньше энергии, чем для его извлечения из необработанного кремнезема, поэтому переработка этих отходов может сэкономить деньги производителям.Однако оборудование для переработки может стоить десятки миллионов долларов. Поэтому некоторые компании просто выбрасывают побочный продукт. При воздействии воды, что трудно предотвратить при случайном выбросе, тетрахлорид кремния выделяет соляную кислоту, подкисляя почву и выделяя ядовитые пары.

Когда фотогальваническая промышленность была меньше, производители солнечных элементов получали кремний от производителей микросхем, которые отказывались от пластин, не отвечающих требованиям чистоты компьютерной индустрии.Но фотоэлектрический бум требовал большего, чем остатки полупроводниковой промышленности, и в Китае было построено много новых заводов по переработке поликремния. Немногие страны в то время имели строгие законы о хранении и утилизации отходов тетрахлорида кремния, и Китай не был исключением.

Журналисты Washington Post в 2008 году сообщили о заводе Luoyang Zhonggui High-Technology Co., который расположен недалеко от реки Янцзы. Он поставлял поликремний крупнейшему в то время производителю солнечных панелей в мире Suntech Power Holdings.Журналисты выяснили, что компания выбрасывала тетрахлорид кремния на соседние поля вместо того, чтобы инвестировать в оборудование для его переработки. Пары этого химического соединения делают почву бесплодной и угрожают здоровью обитателей.

С тех пор ситуация улучшилась, и производители панелей чаще спрашивают поставщиков поликремния об экологических методах. Кроме того, простое «вырезание» панелей из кирпичоподобных блоков на одной из последних стадий производства предполагает наличие многих опасных химических веществ, что увеличивает риск для рабочих.

Европа вернется в игру?

Европа, однако, не складывает оружия. Годовой оборот фотогальванической промышленности на Старом континенте в настоящее время оценивается примерно в 5 миллиардов евро. В мае около ста компаний и организаций из 15 стран сформировали коалицию Solar Europe Now, целью которой является поддержка и развитие европейской фотоэлектрической отрасли. Коалиция обратилась к учреждениям ЕС с просьбой о большей нормативной и финансовой поддержке фотогальваники, в том числе в области исследований, инноваций и внедрения новых технологий, утверждая, что фотоэлектрический сектор является частью «Зеленого курса» и может внести значительный вклад в реализацию климатической политики ЕС.

Согласно отчету Solar Europe Now, опубликованному в мае, доля фотогальваники в настоящее время составляет около 3 процентов. общий спрос на энергию в ЕС с предполагаемым потенциалом 15%. до 2030 года. Между тем - хотя в 2007 году на долю Европы приходилось 30 процентов. мировое производство фотоэлектрических модулей — на данный момент его доля снизилась до 3%. С другой стороны, около 2/3 мирового производства приходится на Китай.

Также следует помнить, что рынок в 2007 году был гораздо меньше, падение с 30% до 3% не означает, что отрасль сократилась в 10 раз, а не создаются новые заводы.

Несмотря на преимущества китайских производителей, в Европе по-прежнему можно построить процветающую промышленность по производству фотогальванических элементов и модулей, - говорит Solar Europe Now, указывая, что это может обеспечить около 100 000 рабочих мест во всей цепочке поставок. новые рабочие места. Однако для того, чтобы это стало возможным, ЕС должен признать солнечные фермы стратегическим сектором.

«Развитие и популяризация этой технологии, как и любой другой технологии, зависят от финансовых ресурсов. Следовательно, любые ресурсы, которые Европейский союз или правительства выделяют на развитие таких проектов, являются хорошей инициативой.Однако бюджеты на продвижение этой технологии нельзя отделять от законодательства, которое должно поддерживать их параллельно», — говорит Михал Скорупа, глава компании Foton Technik, входящей в Innogy Group.

«Если европейский рынок на самом деле должен быть хорошим противовесом Китаю, который сегодня является основным производителем, то мы должны думать о не менее 10 ГВт установленной мощности производственных линий в год для достижения этой цели и для того, чтобы этот рынок действительно был способны конкурировать с азиатским рынком», — добавляет он.

ЕС может поддерживать сектор разными способами. Выделение средств из бюджета на развитие фотоэлектрического производства представляется наиболее простым и очевидным. Сокращение количества правил для этого сектора также является решением.

Брюссель должен зависеть от крупнейшей в Европе солнечной промышленности, во-первых, из-за планов по борьбе с изменением климата, а во-вторых, из-за рабочих мест. Хотя на самом деле климатических целей можно достичь, производя энергию из панелей, закупленных в Китае.

Трудно судить, можно ли конкурировать с Поднебесной сейчас или когда это станет возможным, но отдать рынок без боя, безусловно, сложно.

newseria.pl/washingtonpost.com/energetyka24.com/dcz

.

Экологично ли производство фотоэлектрических панелей?


Часто, просматривая различные форумы или темы, связанные с фотовольтаикой, можно встретить негативные мнения об этой технологии. Одним из аргументов противников солнечных батарей является очень долгий срок окупаемости из-за относительно низкой эффективности фотоэлектрических (PV) модулей — это неправда, чему я посвящу отдельную статью. Еще одно обвинение, которое я видел несколько раз, — это подрыв экологических характеристик солнечных батарей.Правда, никто не отрицает «чистоту» производимой энергии, но есть мнение, что количество энергии, вырабатываемой в течение всего срока службы фотоэлектрических модулей, не сможет сбалансировать энергию, используемую для производства такого модуля. Это мнение было верным в 1980-х годах, когда проводились исследования ранних прототипов фотоэлектрических модулей, но технология производства стала более эффективной, что привело к снижению энергопотребления, а это напрямую вылилось в значительное сокращение времени окупаемости энергии.Для того, чтобы правильно подойти к этой теме, необходимо познакомиться с термином «Оценка жизненного цикла» (ОЖЦ) — это метод, позволяющий проследить широко понимаемое воздействие на окружающую среду того или иного устройства/источника энергии от « от колыбели до могилы". Это означает, что учитывается каждый этап жизни устройства — от получения материалов для производства до процесса производства, использования, утилизации, переработки или утилизации. Учитываемые компоненты LCA:

  • выбросы парниковых газов,
  • выбросы тяжелых металлов,
  • доступность ресурсов,
  • время окупаемости энергии (EPBT).

Последний пункт, т.е. время окупаемости энергетических вложений, является тем самым параметром, который сообщает нам, когда данный источник энергии вернет энергию, использованную для его производства. Я сосредоточусь на оценке EPBT для фотоэлектрических модулей.

Жизненный цикл фотоэлектрических модулей

Каждая из стадий, показанных на рисунке выше, характеризуется различным потреблением энергии. Количество энергии также зависит от компонента рассматриваемого нами фотоэлектрического модуля.Например, переработка песка в т.н. металлургического кремния и его последующая очистка до уровня, приемлемого при производстве солнечных элементов, потребляет значительное количество энергии. Правильный анализ также должен учитывать компоненты модуля, такие как алюминиевый каркас, кварц для стекла, медь для проводки и т. д.

Время окупаемости энергии (EPBT)

такое же количество энергии, которое было необходимо для его производства.

EPBT = (E mat + E prod + E transp + E inst + E end) / (E gen -E use)
Где
E mat - энергия, необходимая для производства отдельных элементов фотоэлектрической установки,
E prod - энергия необходимая для производства фотоэлектрической установки,
E transp — потребность в энергии, связанная с транспортировкой материалов в течение всего жизненного цикла,
E inst — энергия, необходимая для установки фотоэлектрической системы,
E end — энергия, необходимая для вывода системы из эксплуатации,
E gen - годовое производство энергии фотоэлектрической системой,
E use - годовая потребность в энергии для работы фотоэлектрических установок.

Расчет отдельных компонентов EPBT требует знания специфики данной страны, но также зависит от количества солнечного света в данной местности и эффективности анализируемых солнечных модулей.

Рис. 2 Срок окупаемости энергии более 40 лет.

В ранних исследованиях жизненного цикла фотогальванических модулей было подсчитано, что общая потребность в энергии для фотогальванических элементов колеблется в пределах 2 400 - 7 600 МДж/м 2 для мультикристаллических модулей и 5 300 - 16 500 МДж/м 2 для монокристаллических модулей, что фактически переводится в
высокий коэффициент EPBT порядка нескольких десятков лет (рис.2). Столь высокие значения были обусловлены относительно низким КПД модулей и очень энергоемким процессом Siemens, позволяющим производить монокристалл кремния с чистотой, превышающей 9N (>99,9999999%). В электронной промышленности нужна высокая чистота, а в фотовольтаике она не нужна, поэтому современные технологии производства кремниевых солнечных элементов используют так называемые модифицированный процесс Siemens, который требует гораздо меньше энергии. Очевидно, что меньшая чистота кремния означает меньшую эффективность солнечных элементов, но снижение эффективности относительно невелико по сравнению с энергосбережением.Имеющиеся публикации, анализирующие жизненный цикл и, в частности, EPBT, содержат расчеты для разных значений инсоляции, для разных коэффициентов полезного действия солнечных элементов и для разных способов монтажа, поэтому сложно провести точное сравнение. Однако при подведении итогов вырисовывается довольно оптимистичное видение сроков окупаемости энергии в зависимости от условий и технологии. В 2000 - 2006 годах этот период колеблется от 6 лет до 11 месяцев. Исследование 2009 года для крышных систем с инсоляцией 1700 кВтч/м 2 /год показало, что для модулей из монокристаллического кремния с эффективностью 14% EPB составляет примерно 1.7 лет и сравнимо с EPB для мультикристаллического кремния. Также следует учитывать, что мы находимся в 2019 году, а 10 лет развития технологий в современном мире – это очень большой срок, который посвящен оптимизации производства на каждом этапе. Последние исследования 2018 г. показывают, что срок окупаемости затрат энергии на современные фотоэлектрические модули в зависимости от используемой технологии составляет от одного года до 1,5 лет (рис. 3).

Рис. 3 Срок окупаемости энергии в 2018 г. по отдельным технологиям:
Al-BSF (EGS) - стандартные модули с т.н.электронный кремний высокой чистоты,
Al-BSF (SGS) - стандартные кремниевые модули низкой чистоты для фотоэлектрических целей, кремний солнечного качества (СГС),
Al-BSF (UMG-Si) - стандартные модули из очищенного металлургического кремния, т.н. модернизированный металлургический кремний (UMG-Si),
PERC (EGS) - высокопроизводительные электронные кремниевые PERC модули,
PERC (SGS) - высокопроизводительные кремниевые PERC модули для фотоэлектрических целей,
PERC (UMG-Si) - высокопроизводительные Модули PERC из очищенного металлургического кремния (UMG-Si)

Обобщая представленные данные, если принять во внимание срок службы фотоэлектрических установок, который в худшем случае составляет 25 лет, срок окупаемости энергии составляет 1.5 лет кажется очень мало. Итак, отвечая на вопрос в заголовке статьи: современные фотоэлектрические установки будут очень быстро вырабатывать ту энергию, которая использовалась для их производства.

Источники исследования

  1. Инвентаризация жизненного цикла и оценка жизненного цикла фотоэлектрических систем, Рольф Фришкнехт и др., IEA PVPS Task 12 (2015).
  2. Сколько времени требуется фотоэлектрическим элементам для производства используемой энергии? , Василис Фтенакис, Национальное общество профессиональных инженеров, ФЕВРАЛЬ 2012 г.
  3. Время окупаемости фотоэлектрической энергии, выбросы парниковых газов и внешние затраты: 2004 г. – начало 2005 г. Статус, Василис Фтенакис и Эрик Алсема, Prog. Фотовольт: рез. Приложение 2006 г.; 14.
  4. Оценка жизненного цикла солнечных модулей PERC, Марина М. Лунарди и др., Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы 187 (2018).
.

Сколько энергии производит солнечная панель?

Наиболее распространенным методом производства электроэнергии от солнца в настоящее время являются фотоэлектрические панели. Значение производимой ими энергии довольно сложно оценить, но возможно. Чтобы рассчитать, сколько энергии может генерировать данная фотоэлектрическая установка, необходимо принять во внимание несколько факторов.

Факторы, определяющие производство электроэнергии от солнца

Значение генерируемой мощности зависит от m.в от погодных условий, сложившихся в данной местности, технологии используемых в установке устройств и количества потребляемой энергии. Конечно, особенно важным аспектом является интенсивность солнечной радиации и инсоляции. Вопреки видимости, это две разные вещи. Первый определяется как мгновенное значение плотности мощности солнечного излучения, достигающее поверхности площадью один квадратный метр за одну секунду. Значение излучения дается в единицах Вт/м2 (Ватт на квадратный метр).Инсоляция, в свою очередь, представляет собой время, выраженное в часах, когда солнечные лучи непосредственно падают на поверхность Земли. Средняя инсоляция в Польше составляет около 1600 часов в год. По оценкам экспертов, это значение позволяет производить около 900-1000 кВтч электроэнергии в год из 1 кВт фотоэлектрических панелей. Этот результат может быть получен при условии, что установка была правильно установлена ​​и панели обращены на юг.

Физические размеры фотоэлектрических модулей также важны.Большинство производимых в настоящее время панелей имеют размеры, соответствующие рыночным стандартам (1,7 м в высоту и 1 м в ширину). На стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнцем с помощью фотогальваники, также влияет затенение модулей. Стоит упомянуть, что повреждение одной ячейки влияет на мощность всей панели. Эффективность панелей также во многом зависит от температуры. Чем она ниже, тем меньше фотонов достигает клеток. С другой стороны, слишком высокая температура вызывает перегрев ячеек и, как следствие, парадоксальным образом снижается мощность панелей.(Однако в Польше выгорание панелей встречается довольно редко). Наиболее популярные кремниевые фотоэлектрические панели лучше всего работают при температуре около 25°C. Статистика показывает, что наибольшее снижение эффективности фотоэлектрических панелей в Польше происходит в июле и августе, когда температура воздуха часто превышает 30°C. Самое высокое производство солнечной электроэнергии можно увидеть в мае, когда умеренно тепло.

Как рассчитать количество энергии, вырабатываемой панелью?

Эффективность модулей — это количество энергии солнечного излучения, которую им удалось преобразовать в электричество.Эффективность ячеек и размер панели составляют так называемую номинальная мощность, определяющая мощность солнечного модуля. Номинальная мощность выражается в ваттах. Его значение можно посмотреть на паспортной табличке на задней стороне панели и в каталожной карточке. В обоих местах есть информация о количестве мощности, которую может выдать модуль при работе в стандартных условиях тестирования (Standard Test Condition). STC – это лабораторные условия, в которых тестируются параметры фотоэлектрических панелей (интенсивность солнечного излучения 1000 Вт/м², температура ячейки 25°С).Чтобы определить мощность солнечной батареи по параметру STC, протестируйте ее в идеальных условиях. Можно предположить, что значение солнечной радиации 1000 Вт/м² получается в безоблачные дни в полуденные часы.

Если номинальная мощность, указанная в паспортной табличке, для параметров СТК составляет 250 Вт, это означает, что за час можно получить 250 Втч (ватт-часов) электроэнергии. Однако стоит рассчитать мощность, вырабатываемую всей цепочкой панелей. Затем умножьте значение ватт-часа на количество модулей.Чтобы рассчитать количество электроэнергии, вырабатываемой в течение дня, умножьте полученный ранее результат на среднее количество часов солнечного сияния в сутки. В Польше полное солнце видно только около 2 часов 45 минут в течение дня. Это значение вполне условно и означает только время, когда солнечные лучи попадают непосредственно на панели. Тогда уравнение будет таким: 250 Вт x 2 ч 45 мин = 675 Вт·ч. Если мы хотим оценить, что составляет годового производства электроэнергии от солнца , то достаточно умножить значение дневной инсоляции на количество дней в году.Чтобы узнать результат деятельности фотоэлектрической установки, выраженный в польских злотых, полученный годовой баланс умножается на цену электроэнергии, действующую в данной местности.

Вы подумываете о покупке солнечных батарей? Свяжитесь с нами - в Hymon наши специалисты будут рады помочь Вам с подбором панелей и их сборкой!

.90 000 Крупнейшие производители фотоэлектрических панелей бьют тревогу

Пять ведущих производителей фотоэлектрических панелей указывают на растущие проблемы, с которыми в настоящее время сталкивается фотоэлектрическая промышленность из-за увеличения стоимости компонентов, необходимых для производства фотоэлектрических панелей.

Longi Solar, JinkoSolar, Trina Solar, JA Solar и Risen Energy, то есть ведущие производители фотоэлектрических панелей в совместном положении, обратили внимание на растущие проблемы, возникающие в цепочке поставок для фотоэлектрической промышленности.

Причина, в частности, в нехватке и резком увеличении ключевого ингредиента, необходимого для производства пластин, из которых сделаны солнечные элементы, то есть кремния. Его цены только за последнюю неделю выросли почти на 1/10. В результате цена поликремния, используемого в фотоэлектрической промышленности, подскочила до рекордного уровня примерно в 35 долларов США/кг и уже в несколько раз выше, чем в начале этого года.

В письме, опубликованном PV Tech, ведущие китайские производители также указывают на увеличение более чем на 18 процентов других компонентов, необходимых для производства фотоэлектрических панелей - солнечного стекла.г/г, а также пленка, используемая при производстве модулей, цена на которую должна была вырасти примерно на 35 процентов.

При этом, как подчеркивают авторы письма, цены на фотоэлектрические модули с начала года выросли «всего» на 9%, а это значит, что их производителям пришлось нести расходы, связанные с закупкой комплектующих , не передавая их своим клиентам в такой степени.


По мнению Longi Solar, JinkoSolar, Trina Solar, JA Solar и Risen Energy, такая ситуация может привести к серьезным нарушениям в фотоэлектрической отрасли, что поставит под угрозу реализацию запланированных инвестиций.Уже сейчас из-за проблем с логистикой использование производственных линий на заводах по производству фотоэлектрических панелей должно было упасть ниже 70 процентов.

Производители модулей, подписавшие письмо, также призывают к конкретным действиям.

По их мнению, необходимо административно ограничить инвестиции в китайский фотоэлектрический рынок в четвертом квартале этого года. Именно в это время года китайцы обычно запускают самые новые фотоэлектрические электростанции, чтобы соответствовать сокращению поддержки, введенному в конце года.

Производители модулей призывают инвесторов максимально отложить реализацию запланированных инвестиций.

По их мнению, более тесное сотрудничество компаний, работающих в фотоэлектрической отрасли, также необходимо для оптимизации ее работы в нынешних сложных условиях.

Европейская фотоэлектрическая ассоциация SolarPower Europe подсчитала несколько месяцев назад, что в этом году во всем мире будет установлено 163 ГВт фотоэлектрических электростанций по сравнению со 138,2 ГВт в прошлом году.

Последние события на рынке солнечной фотоэлектрической энергии показывают, однако, что ранее сформулированные оптимистичные прогнозы инвестиций в мировой фотоэлектрический рынок должны быть скорректированы.

[email protected]

© Материал, защищенный авторским правом. Все права защищены. Дальнейшее распространение статьи только с согласия издателя Gramwzielone.pl Sp. о.о.

.

Машина превращает песок в солнечные батареи. Дешевая и безлимитная солнечная ферма без CO2?

Нас ждет революция в производстве солнечных батарей? Машина превращает песок в солнечные батареи и не выделяет парниковых газов — новаторское предложение от Maana Electric. Посмотрите, как работает TerraBox.

Машина превращает песок в солнечные панели

Maana Electric использует запатентованные технологии, разработанные для космической промышленности, чтобы революционизировать способ производства солнечных панелей.Компания из Люксембурга говорит, что их машина превращает песок в солнечные батареи, что снижает производственные и транспортные расходы.

Как это возможно? TerraBox от Maana Electric — это полностью автоматизированный завод, способный производить солнечные батареи, используя только песок и электричество.

TerraBox использует только электричество и песок для автоматизированного производства фотоэлектрических панелей, источник: maanaelectric.com

Устройство размещено в транспортных контейнерах, поэтому его можно транспортировать в пустыни по всему миру.

См. эту новаторскую технологию:

В чем преимущества решения, представленного его создателями?

Песок приходит, солнечные батареи выходят

Основные преимущества, представленные авторами технологии: низкие затраты и местное производство и отсутствие выбросов CO2.

Снижение затрат

Материалы и энергия являются самыми большими затратами в процессе производства солнечных панелей.

График, показывающий стоимость производства солнечных панелей - самые большие затраты связаны с материалами и энергией, источник: maanaelectric.com

Используя дешевое сырье и электроэнергию от собственных панелей, Maana может значительно снизить себестоимость производства своих солнечных панелей.

Снижение стоимости производства солнечных панелей означает, что все больше фотоэлектрических проектов становятся экономически жизнеспособными. Это приводит к более быстрому переходу на возобновляемые источники энергии.

Местное производство

1/3 поверхности Земли покрыта пустынями. Маана может использовать любой тип песка для изготовления своих солнечных батарей.Заводы полностью портативны, что позволяет производить панели вблизи источника сырья, то есть песка.

Карта мира с отмеченными красным цветом странами со значительными запасами песка, источник: maanaelectric.com

Это позволяет избежать сложных цепочек поставок, что снижает затраты, снижает вероятность повреждения машин во время транспортировки и сокращает выбросы CO2.

Таким образом, компания Maana Electric утверждает, что может производить свои солнечные панели без выбросов парниковых газов. Первые пилотные применения TerraBox начнутся в 2022 году. В настоящее время компания также работает над лунной версией TerraBox, предназначенной для преобразования лунного реголита в кремний высокой чистоты. Однако мы все еще относительно мало знаем о самой технологии и прогрессе в ее внедрении. Ждем дополнительной информации от компании из Люксембурга.

Хотите узнать больше о новейших технологиях, связанных с фотоэлектричеством? См. артикул:


Источник: maanaelectric.com

Статья представляет собой произведение по смыслу Закона от 4 февраля 1994 г. по авторскому праву и смежным правам. Все авторские права имеют право на swiatoze.pl. Возможно дальнейшее распространение работы только с согласия редакции.

.Технология

HJT в производстве фотоэлектрических панелей

Что такое технология HJT

Гетеропереход (HJT) означает, что солнечный элемент не сделан из однородного материала, такого как монокристаллический элемент. HJT представляет собой комбинацию монокристаллического кремния и тонкого слоя аморфного кремния. Эта инновационная идея комбинирования с типами кремния была разработана компанией SANYO под названием «HIT» (гетеропереход с внутренней тонкослойной технологией).Технология HJT сочетает в себе лучшие преимущества кристаллического кремния N-типа и тонкопленочного кремния, давая:

0,4% Панели HJT и модули PERC?

Различия между технологиями HJT, N-типа и PERC заключаются в основном в конструкции панелей HJT, которые, в отличие от стандартных (PERC и N-типа) кристаллических солнечных элементов, представляют собой устройства, изготовленные из многих типов кремния.Это означает, что полупроводниковые слои p-типа и n-типа формируются на одном и том же основном материале. Ячейки с гетеропереходом, с другой стороны, изготавливаются путем объединения двух разных типов материалов. В случае кремния HJT связь осуществляется между кристаллическим и аморфным кремниевым материалом.

Дизайн солнечной панели HJT

Производство панелей HJT. Источник: ХуаСун.

Компания Sanyo, пионер технологии HJT, предложила разместить внутренний аморфный слой между обогащенными поверхностями аморфного и кристаллического кремния.Это привело к появлению знаменитого и запатентованного «гетероперехода Sanyo» с «внутренним тонким» слоем, широко известного как HIT. По практическим причинам структура HIT, состоящая из пластины кристаллического кремния, обычно n-типа, зажатой между внутренним и противоположным слоями обогащенного аморфного кремния с обеих сторон, и прозрачного проводящего оксида (TCO) сверху. Почти все существующие концепции HJT основаны на этом шаблоне

.

Фотоэлектрические модули HJT ТИПА N

В некотором смысле солнечные элементы действительно легко понять.Свет, который достигает их, осаждает электроны из атомов кремния. Кремниевая ячейка устроена таким образом, что электроны часто не могут вернуться к атомам, из которых они исходят. Вместо этого они проходят через тонкую сетку проводов в верхней части ячейки к задней части и преобразуются в электричество по мере своего движения. Это то, что происходит в солнечном элементе P-типа, потому что P является положительным (положительным), а солнечный элемент имеет положительную базу, которая притягивает отрицательно заряженные электроны.Прямо противоположный процесс происходит в клетках N-типа. Поскольку основание отрицательное, электроны перемещаются от отрицательного основания к положительному верху.

Наиболее важные преимущества солнечных панелей HJT?

- Естественная высокая двусторонность выше 90% делает солнечные панели HJT предназначенными для приложений, где требуется более высокая мощность на той же поверхности. Предрасполагает, это гетеропереходные фотоэлектрические модули для фотоэлектрических ферм, солнечных электростанций и больших накопителей энергии.

- В основном это двойное стекло, а стекло является лучшей защитой для кремниевых элементов, которые являются сердцем фотоэлектрического модуля. Ячейка — это блок, вырабатывающий электричество, но сделанный из хрупкого материала, который необходимо укрепить и защитить снаружи. Для этой цели у нас есть хороший союзник в виде солнечного стекла, которое не только прозрачно, но и является электрическим изолятором.

- N-тип, большая мощность, двусторонность, эффективное производство в экстремальных условиях в сочетании с самой низкой в ​​мире деградацией, отсутствием эффектов LID и PID и структурой двойного стекла (СТЕКЛО-СТЕКЛО), позволяет получить значительную экономию более 30 лет использования по сравнению с панелями PERC.

- Более длительная гарантия и лучшая производительность панелей HJT в сочетании с современными решениями, используемыми при производстве фотомодулей по этой технологии. Большинство производителей гарантируют 15-25 лет эксплуатации панелей hjt, и все без 30-летней гарантии на линейное падение мощности.

- Солнечные элементы N-типа имеют более высокую эффективность, которая намного превышает отраслевой стандарт последних лет для солнечных элементов p. Кроме того, солнечные элементы n-типа обеспечивают гораздо лучшую производительность при повышенных температурах.Это имеет большое значение в установках, поскольку в реальных условиях модули работают значительно выше температур, указанных в стандартах STC, в которых они тестируются.

- Ячейки HJT N-типа также менее подвержены многочисленным механизмам деградации, что, принимая во внимание качество производства и тестирование продукта, напрямую влияет на эксплуатационную надежность, долговечность и окупаемость инвестиций. Только 0,4% годовой скорости разложения и отсутствие эффектов LID и PID. Кроме того, HJT не имеет риска горячих точек.

Солнечные панели HJT и накопители энергии

На первый взгляд, фотогальванические панели не оказывают существенного влияния на хранение энергии, но, учитывая все инвестиции, т. е. хранение энергии плюс источник питания, фотоэлектрические модули являются важным элементом. Высокопроизводительные двусторонние фотоэлектрические панели производят на десяток или около того % больше энергии в производственные пики, благодаря чему склады будут быстрее и эффективнее снабжаться энергией, когда светит солнце, и отдавать ее, когда ее не хватает.Дополнительная более низкая подверженность деградации и лучшая производительность в сложных условиях (меньше солнечного света, низкая или высокая температура или пыль) делают их предназначенными для крупных проектов, связанных с хранением электроэнергии.

.

Смотрите также