Aurinkoakkujen tuotanto: tekniikka ja laitteet

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ihmiskunta pyrkii siirtymään vaihtoehtoisiin sähkönlähteisiin, jotka auttavat pitämään ympäristön puhtaana ja vähentämään energiantuotannon kustannuksia. Aurinkoparistojen valmistus on moderni teollinen menetelmä. Virtalähdejärjestelmä sisältää aurinkosähkövastaanottimia, akkuja, ohjaimia, inverttereitä ja muita tiettyihin toimintoihin suunniteltuja laitteita.

Aurinkoparisto on pääelementti, josta sädeenergian kerääntyminen ja muuntaminen alkaa. Nykymaailmassa kuluttajalla on monia sudenkuoppia paneelin valinnassa, koska ala tarjoaa suuren määrän tuotteita yhdistettynä yhden nimen alle.

Silicon Solar Cells

Nämä tuotteet ovat suosittuja nykyajan kuluttajien keskuudessa. Pii on niiden valmistuksen perusta. Sen syvävarannot ovat laajalle levinneitä, ja tuotanto on suhteellisen edullista. Piikennojen suorituskyky on hyvä verrattuna muihin aurinkokennoihin.

Elementtityypit

Pii-aurinkokennoja valmistetaan seuraavilla tyypeillä:

• monokiteinen;
• monikiteinen;
• amorfinen.

Yllä mainitut laitteiden muodot eroavat piiatomien sijoittelusta kiteessä. Suurin ero elementtien välillä on valoenergian muuntamisen tehokkuuden erilainen indikaattori, joka kahdella ensimmäisellä tyypillä on suunnilleen samalla tasolla ja ylittää amorfisesta piistä valmistettujen laitteiden arvot.

Nykypäivän teollisuus tarjoaa useita malleja aurinkoenergian kerääjiä. Niiden ero on aurinkopaneelien valmistukseen käytetyissä laitteissa. Valmistustekniikka ja lähtöaineen tyyppi vaikuttavat.

Yksikidetyyppi

Nämä elementit koostuvat yhteen kiinnitetyistä silikonikennoista. Tiedemies Czochralskin menetelmän mukaan valmistetaan täysin puhdasta piitä, josta valmistetaan yksittäiskiteitä. Seuraava prosessi on jäädytetyn ja kovetetun puolivalmisteen leikkaaminen levyiksi, joiden paksuus on 250-300 mikronia. Ohuet kerrokset on kyllästetty metalliverkolla elektrodit. Huolimatta korkeista tuotantokustannuksista, tällaisia elementtejä käytetään melko laaj alti korkean muuntoprosentin (17-22 %) vuoksi.

Monikiteisten elementtien valmistus

Teknologia aurinkokennojen valmistamiseksi monikiteistä on, että sula piimassa jäähdytetään vähitellen. Tuotanto ei vaadi kalliita laitteita, joten piin hankintakustannukset pienenevät. Monikiteisillä aurinkovarastoilla on pienempi hyötysuhde (11-18 %), toisin kuin yksikiteisillä. Tämä selittyy sillä, että jäähdytysprosessin aikana piimassa kyllästyy pienillä rakeisilla kuplilla, mikä johtaa säteiden ylimääräiseen taittumiseen.

Amorfiset piielementit

Tuotteet luokitellaan erikoistyypeiksi, koska niiden kuuluvuus piityyppiin tulee käytetyn materiaalin nimestä ja aurinkokennojen valmistus tapahtuu filmilaiteteknologialla. Valmistusprosessissa kide väistyy piivedylle tai silonille, jota ohut kerros peittää alustan. Paristoilla on alhaisin hyötysuhde, vain 6 %. Elementeillä on merkittävästä haitasta huolimatta useita kiistattomia etuja, jotka antavat niille oikeuden olla linjassa yllä olevien tyyppien kanssa:

• optiikan absorptioarvo on kaksikymmentä kertaa suurempi kuin yksikiteisten ja monikiteisten asemien arvo;
• on vähintään 1 mikroni kerrospaksuus;
• pilvinen sää ei vaikuta kevyeen muutostyöhön, toisin kuin muut lajit;
• suuren taivutuslujuutensa ansiosta sitä voidaan käyttää ongelmitta vaikeissa paikoissa.

Yllä kuvattuja kolmea aurinkoenergiamuuntajatyyppiä täydentävät hybridituotteet, jotka on valmistettu materiaaleista, joilla on kaksi ominaisuuksia. Tällaiset ominaisuudet saavutetaan, jos amorfisessa piissä on mukana mikroelementtejä tai nanopartikkeleita. Tuloksena oleva materiaali on samanlainen kuin monikiteinen pii, mutta vertaa sitä suotuisasti uusien teknisten ominaisuuksiensa ansiosta.indikaattorit.

Raaka-aine CdTe-kalvotyyppisten aurinkokennojen valmistukseen

Materiaalin valinnan määrää tarve alentaa tuotantokustannuksia ja parantaa työn suorituskykyä. Yleisimmin käytetty valoa absorboiva kadmiumtelluridi. Viime vuosisadan 70-luvulla CdTe:tä pidettiin pääkilpailijana avaruuskäytössä, modernissa teollisuudessa se on löytänyt laajan sovelluksen aurinkoenergiassa.

Tämä materiaali on luokiteltu kumulatiiviseksi myrkkyksi, joten keskustelu sen haitallisuudesta ei lannistu. Tiedemiesten tutkimukset ovat osoittaneet, että ilmakehään joutuvien haitallisten aineiden määrä on hyväksyttävä eikä vahingoita ympäristöä. Hyötysuhde on vain 11 %, mutta tällaisista kennoista muunnetun sähkön hinta on 20-30 % alhaisempi kuin piityyppisten laitteiden.

Seleenistä, kuparista ja indiumista valmistetut sädeakut

Laitteen puolijohteita ovat kupari, seleeni ja indium, joista jälkimmäinen saa joskus korvata galliumilla. Tämä johtuu indiumin suuresta kysynnästä litteiden näyttöjen valmistuksessa. Siksi tämä korvausvaihtoehto valittiin, koska materiaaleilla on samanlaiset ominaisuudet. Mutta tehokkuusindikaattorissa vaihdolla on merkittävä rooli, aurinkopariston tuotanto ilman galliumia lisää laitteen tehokkuutta 14%.

Polymeeripohjaiset aurinkokeräimet

Nämä elementit luokitellaan nuoriksi teknologioiksi, koska ne ovat äskettäin tulleet markkinoille. Orgaaniset puolijohteet imevät valoamuuntaakseen sen sähköenergiaksi. Tuotannossa käytetään hiiliryhmän fullereeneja, polyfenyleeniä, kupariftalosyaniinia jne. Tuloksena saadaan ohuita (100 nm) ja taipuisia kalvoja, jotka antavat työssään tehokertoimen 5-7%. Arvo on pieni, mutta joustavien aurinkokennojen tuotannossa on useita positiivisia puolia:

• Tekeminen ei maksa paljoa;
• kyky asentaa joustavia akkuja mutkissa, joissa joustavuus on ensiarvoisen tärkeää;
• asennuksen suhteellinen helppous ja edullisuus;
• joustavat akut ovat ympäristöystävällisiä.

Kemiallinen peittaus tuotannon aikana

Kallein aurinkoparisto on monikiteinen tai yksikiteinen piikiekko. Piin järkiperäisimpään käyttöön leikataan pseudo-neliöhahmot, saman muodon avulla voit asettaa levyt tiukasti tulevaan moduuliin. Leikkauksen jälkeen pinnalle jää mikroskooppisia kerroksia vaurioituneesta pinnasta, jotka poistetaan syövyttämällä ja teksturoimalla, mikä parantaa tulevien säteiden vastaanottoa.

Tällä tavalla käsitelty pinta on sattumanvaraisesti sijoitettu mikropyramidi, jonka reunasta heijastuneena valo putoaa muiden ulkonemien sivupinnoille. Irrotus vähentää materiaalin heijastavuutta noin 25 %. Peittausprosessissa käytetään useita happamia ja emäksisiäkäsittelyä, mutta kerroksen paksuuden vähentämistä ei voida hyväksyä, koska levy ei kestä seuraavaa käsittelyä.

Puolijohteet aurinkokennoissa

Aurinkokennojen tuotantotekniikka olettaa, että kiinteän elektroniikan pääkonsepti on p-n-risteys. Jos n-tyypin elektronijohtavuus ja p-tyypin reikäjohtavuus yhdistetään yhdeksi levyksi, syntyy p-n-liitos niiden välisessä kosketuspisteessä. Tämän määritelmän tärkein fyysinen ominaisuus on kyky toimia esteenä ja siirtää sähköä yhteen suuntaan. Tämän tehosteen avulla voit varmistaa aurinkokennojen täyden toiminnan.

Fosforin diffuusion seurauksena levyn päihin muodostuu n-tyyppinen kerros, joka pohjautuu elementin pinnalle vain 0,5 mikronin syvyydessä. Aurinkoakun valmistus mahdollistaa valon vaikutuksesta syntyvien vastakkaisten merkkien kantajien matalan tunkeutumisen. Heidän polun p-n-liitoksen vaikutusalueelle on oltava lyhyt, muuten ne voivat sammuttaa toisensa kohdatessaan tuottamatta yhtään sähköä.

Plasmakemiallisen syövytyksen käyttö

Aurinkoakun suunnittelussa on etupinta, jossa on asennettu ritilä virranottoa varten, ja takapuoli, joka on kiinteä kosketus. Diffuusioilmiön aikana kahden tason välillä syntyy sähköoikosulku, joka välittyy loppuun asti.

Oikosulun poistamiseksi laitteet ovat tottuneetaurinkoparistot, joiden avulla voit tehdä tämän plasmakemiallisen, kemiallisen syövytyksen tai mekaanisen laserin avulla. Plasmakemiallisen vaikutuksen menetelmää käytetään usein. Etsaus suoritetaan samanaikaisesti pinolle pinottuja piikiekkoja. Prosessin lopputulos riippuu käsittelyn kestosta, aineen koostumuksesta, materiaalin neliöiden koosta, ionivirtaussuihkujen suunnasta ja muista tekijöistä.

Heijastamaton pinnoite

Kun rakennetaan elementin pinta, heijastus pienenee 11 prosenttiin. Tämä tarkoittaa, että kymmenesosa säteistä yksinkertaisesti heijastuu pinnasta eivätkä osallistu sähkön muodostukseen. Tällaisten häviöiden vähentämiseksi elementin etupuolelle levitetään pinnoite, jossa valopulssit tunkeutuvat syvään ja joka ei heijasta niitä takaisin. Optiikan lait huomioon ottaen tutkijat määrittävät kerroksen koostumuksen ja paksuuden, joten tällaisella pinnoitteella varustettujen aurinkopaneelien valmistus ja asennus vähentää heijastusta jopa 2 %.

Etupuolen kontaktipinnoite

Elementin pinta on suunniteltu absorboimaan eniten säteilyä, tämä vaatimus määrää käytetyn metalliverkon mitta- ja tekniset ominaisuudet. Valitsemalla etupuolen suunnittelun insinöörit ratkaisevat kaksi vastakkaista ongelmaa. Optisten häviöiden väheneminen tapahtuu ohuemmilla viivoilla ja niiden sijainnilla suurella etäisyydellä toisistaan. Aurinkoakun tuotanto, jossa verkkokoko on kasvanut, johtaa siihen, että osa latauksista ei ehdi päästä kosketukseen ja katoaa.

Siksi tiedemiehet ovat standardoineet kunkin metallin etäisyyden ja viivan paksuuden arvon. Liian ohuet nauhat avaavat tilaa elementin pinnalla absorboidakseen säteitä, mutta eivät johda voimakasta virtaa. Nykyaikaiset menetelmät metalloinnin levittämiseksi ovat silkkipainatus. Materiaalina hopeapitoinen tahna oikeuttaa eniten itsensä. Sen käytön ansiosta elementin hyötysuhde nousee 15-17%.

Metallointi laitteen takana

Metallin kerääntyminen laitteen takaosaan tapahtuu kahdella tavalla, joista jokainen suorittaa oman tehtävänsä. Jatkuva ohut kerros koko pinnalla yksittäisiä reikiä lukuun ottamatta ruiskutetaan alumiinilla ja reiät täytetään hopeapitoisella tahnalla, jolla on kontaktirooli. Kiinteä alumiinikerros toimii eräänlaisena peililaitteena takapuolella ilmaisille latauksille, jotka voivat kadota hilan roikkuviin kidesidoksiin. Tällaisella pinnoitteella aurinkopaneelit toimivat 2 % enemmän tehoa. Asiakkaiden arvioiden mukaan tällaiset elementit ovat kestävämpiä eivätkä pilvinen sää vaikuta niihin niin paljon.

Aurinkopaneelien valmistus omin käsin

Virtalähteet auringosta, kaikki eivät voi tilata ja asentaa kotiin, koska niiden kustannukset ovat nykyään melko korkeat. Siksi monet käsityöläiset hallitsevat aurinkopaneelien valmistusta kotona.

Voit ostaa valokennosarjoja itsekokoonpanoa varten Internetistä eri sivustoilta. Niiden kustannuksetriippuu käytettyjen levyjen määrästä ja tehosta. Esimerkiksi pienitehoiset sarjat, 63-76 W ja 36 levyä, maksavat 2350-2560 ruplaa. vastaavasti. Täältä ostetaan myös tuotantolinjoilta jostain syystä hylätyt työtuotteet.

Aurinkosähkömuuntimen tyyppiä valittaessa on otettava huomioon, että monikiteiset kennot kestävät pilvistä säätä paremmin ja toimivat tehokkaammin kuin yksikiteiset, mutta niiden käyttöikä on lyhyempi. Yksikiteiset ovat tehokkaampia aurinkoisella säällä ja kestävät paljon pidempään.

Jotta voit järjestää aurinkopaneelien tuotannon kotona, sinun on laskettava kaikkien tulevasta muuntimesta virtansa saavien laitteiden kokonaiskuorma ja määritettävä laitteen teho. Tästä seuraa valokennojen lukumäärä ottaen huomioon paneelin k altevuuskulma. Jotkut käsityöläiset tarjoavat mahdollisuuden muuttaa kerääntymistason sijaintia päivänseisauksen korkeuden mukaan ja talvella - sataneen lumen paksuuden mukaan.

Kotelon valmistukseen on käytetty erilaisia materiaaleja. Useimmiten he laittavat alumiiniset tai ruostumattomat kulmat, käyttävät vaneria, lastulevyä jne. Läpinäkyvä osa on valmistettu orgaanisesta tai tavallisesta lasista. Myynnissä on jo juotetuilla johtimilla varustettuja valokennoja, on parempi ostaa sellaisia, koska kokoonpanotehtävä on yksinkertaistettu. Levyjä ei pinota päällekkäin - alemmat voivat aiheuttaa mikrohalkeamia. Juotos ja sulate levitetään valmiiksi. Elementit on helpompi juottaa asettamalla ne välittömästi työpuolelle. Lopussa äärilevyt hitsataan renkaisiin (leveämmät johtimet), minkä jälkeen "miinus" ja "plus" tulostetaan.

Työn jälkeen paneeli testataan ja sinetöidään. Ulkomaiset käsityöläiset käyttävät tähän yhdisteitä, mutta meidän käsityöläisille ne ovat melko kalliita. Kotitekoiset anturit on tiivistetty silikonilla ja takapuoli on päällystetty akryylipohjaisella lakalla.

Lopuksi on todettava, että aurinkopaneeleja omilla käsillään valmistaneiden mestareiden arvostelut ovat aina positiivisia. Kun perhe on käyttänyt rahaa muuntimen valmistukseen ja asennukseen, perhe maksaa ne nopeasti ja alkaa säästää ilmaisella energialla.