Güneş pili üretimi: teknoloji ve ekipman

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

İnsanlık, çevreyi temiz tutmaya ve enerji üretim maliyetini düşürmeye yardımcı olacak alternatif elektrik kaynağı kaynaklarına geçmeyi amaçlamaktadır. Güneş pili üretimi modern bir endüstriyel yöntemdir. Güç kaynağı sistemi, güneş alıcıları, piller, kontrolörler, invertörler ve belirli işlevler için tasarlanmış diğer cihazları içerir.

Güneş pili, ışın enerjisinin biriktirilmesi ve dönüştürülmesinin başladığı ana unsurdur. Endüstri, tek bir isim altında birleştirilmiş çok sayıda ürün sunduğundan, modern dünyada, bir panel seçerken tüketiciler için birçok tuzak vardır.

Silikon Güneş Pilleri

Bu ürünler günümüz tüketicileri arasında popülerdir. Silikon, üretimlerinin temelidir. Derinlerdeki rezervleri yaygındır ve üretim nispeten ucuzdur. Silikon hücreler, performans seviyelerinde diğer güneş pilleriyle karşılaştırılabilir.

Element türleri

Silikon güneş pilleri aşağıdaki tiplerde üretilir:

• monokristal;
• polikristal;
• amorf.

Yukarıdaki aygıt biçimleri, silikon atomlarının kristalde nasıl düzenlendiğine göre farklılık gösterir. Elementler arasındaki temel fark, ilk iki tip için yaklaşık olarak aynı seviyede olan ve amorf silikondan yapılmış cihazlar için değerleri aşan ışık enerjisinin dönüşüm verimliliğinin farklı göstergesidir.

Günümüz endüstrisi birkaç güneş ışığı yakalayıcı modeli sunmaktadır. Farkları, güneş panellerinin üretimi için kullanılan ekipmanlarda yatmaktadır. Üretim teknolojisi ve başlangıç malzemesinin türü bir rol oynar.

Tek kristal tipi

Bu elemanlar birbirine tutturulmuş silikon hücrelerden oluşur. Bilim adamı Czochralski'nin yöntemine göre, tek kristallerin yapıldığı kesinlikle saf silikon üretilir. Bir sonraki işlem, dondurulmuş ve sertleştirilmiş yarı mamul ürünün 250 ila 300 mikron kalınlığında plakalar halinde kesilmesidir. İnce tabakalar, metal bir elektrot ızgarası ile doyurulur. Yüksek üretim maliyetine rağmen, bu tür elemanlar yüksek dönüşüm oranı (%17-22) nedeniyle oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.

Polikristal elementlerin üretimi

Polikristallerden güneş pilleri üretme teknolojisi, erimiş silikon kütlesinin kademeli olarak soğutulmasıdır. Üretim pahalı ekipman gerektirmez, bu nedenle silikon elde etme maliyeti azalır. Polikristal güneş enerjisi depoları, monokristal güneş depolarından farklı olarak daha düşük bir verimlilik faktörüne (%11-18) sahiptir. Bu, soğutma işlemi sırasında silikon kütlesinin küçük tanecikli kabarcıklarla doyurulması ve bu da ışınların ek kırılmasına yol açmasıyla açıklanır.

Amorf silikon elementler

Ürünler, silikon cinsine ait olmaları kullanılan malzemenin adından geldiği için özel tip olarak sınıflandırılmakta ve güneş pillerinin üretimi film cihaz teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Üretim sürecindeki kristal, yerini ince bir tabakası substratı kaplayan silikon hidrojen veya silona bırakır. Piller en düşük verimlilik değerine sahiptir, yalnızca %6'ya kadar. Öğeler, önemli bir dezavantaja rağmen, onlara yukarıdaki türlerle aynı çizgide durma hakkı veren bir dizi inkar edilemez avantaja sahiptir:

• optik absorpsiyon değeri, monokristal ve polikristal sürücülerden iki düzine kat daha yüksektir;
• sadece 1 mikron minimum katman kalınlığına sahiptir;
• Bulutlu hava, diğer türlerin aksine, ışık dönüştürme işini etkilemez;
• yüksek eğilme mukavemeti sayesinde zor yerlerde sorunsuz kullanılabilir.

Yukarıda açıklanan üç tip güneş dönüştürücüsü, ikili özelliklere sahip malzemelerden yapılan hibrit ürünlerle tamamlanmaktadır. Bu tür özellikler, amorf silikona mikro elementler veya nanopartiküller dahil edildiğinde elde edilir. Ortaya çıkan malzeme polikristal silikona benzer, ancak yeni teknik özelliklerle onunla olumlu bir şekilde karşılaştırır.göstergeler.

CdTe film tipi güneş pillerinin üretimi için hammadde

Malzeme seçimi, üretim maliyetini düşürme ve işteki performansı artırma ihtiyacına göre belirlenir. En yaygın olarak kullanılan ışık emici kadmiyum tellür. Geçen yüzyılın 70'lerinde CdTe, uzay kullanımı için ana rakip olarak kabul edildi, modern endüstride güneş enerjisinde geniş uygulama alanı buldu.

Bu malzeme birikimli bir zehir olarak sınıflandırılmıştır, bu nedenle zararlılığı konusundaki tartışmalar azalmaz. Bilim adamları tarafından yapılan araştırmalar, atmosfere giren zararlı maddelerin seviyesinin kabul edilebilir olduğunu ve çevreye zarar vermediğini ortaya koymuştur. Verimlilik seviyesi sadece %11'dir, ancak bu tür hücrelerden dönüştürülen elektriğin maliyeti silikon tipi cihazlardan %20-30 daha düşüktür.

Selenyum, bakır ve indiyumdan yapılmış ışın akümülatörleri

Cihazdaki yarı iletkenler bakır, selenyum ve indiyumdur, bazen ikincisinin galyum ile değiştirilmesine izin verilir. Bunun nedeni, düz tip monitörlerin üretimi için indiyuma olan yüksek taleptir. Bu nedenle, malzemeler benzer özelliklere sahip olduğu için bu ikame seçeneği seçilmiştir. Ancak verimlilik göstergesi için değiştirme önemli bir rol oynar, galyumsuz bir güneş pili üretimi cihazın verimliliğini %14 artırır.

Polimer bazlı güneş kollektörleri

Bu unsurlar, piyasaya yeni çıktıkları için genç teknolojiler olarak sınıflandırılır. Organik yarı iletkenler ışığı emerelektrik enerjisine dönüştürmek için. Üretim için karbon grubunun fullerenleri, polifenilen, bakır ftalosiyanin vb. Sonuç olarak, işte %5-7 verimlilik katsayısı veren ince (100 nm) ve esnek filmler elde edilir. Değer küçük, ancak esnek güneş pillerinin üretiminin birkaç olumlu noktası var:

• Yapması çok maliyetli değil;
• esnekliğin çok önemli olduğu virajlarda esnek pilleri takma yeteneği;
• kurulumun göreceli kolaylığı ve satın alınabilirliği;
• esnek piller çevre dostudur.

Üretim sırasında kimyasal asitleme

En pahalı güneş pili, çok kristalli veya tek kristalli silikon levhadır. Silikonun en rasyonel kullanımı için, sözde kare rakamlar kesilir, aynı şekil gelecekteki modülde plakaları sıkıca yerleştirmenize izin verir. Kesme işleminden sonra, yüzeyde hasarlı yüzeyin mikroskobik katmanları kalır ve bu tabakalar, gelen ışınların alımını iyileştirmek için aşındırma ve tekstüre ile çıkarılır.

Bu şekilde işlenen yüzey, kenarından yansıyan, ışığın diğer çıkıntıların yan yüzeylerine düştüğü rastgele yerleştirilmiş bir mikro piramittir. Gevşetme prosedürü, malzemenin yansıtıcılığını yaklaşık %25 oranında az altır. Asitleme işlemi bir dizi asidik ve alkali benimserişleme, ancak plaka aşağıdaki işlemeye dayanmadığı için tabakanın kalınlığını büyük ölçüde az altmak kabul edilemez.

Güneş pillerindeki yarı iletkenler

Güneş pili üretim teknolojisi, katı elektroniğin ana konseptinin p-n-bağlantısı olduğunu varsayar. n-tipinin elektronik iletkenliği ve p-tipinin delik iletkenliği bir plakada birleştirilirse, aralarındaki temas noktasında bir p-n bağlantısı oluşur. Bu tanımın temel fiziksel özelliği, bir bariyer görevi görme ve elektriği tek yönde iletme yeteneğidir. Güneş pillerinin tam işleyişini kurmanızı sağlayan bu etkidir.

Fosfor difüzyonunun bir sonucu olarak, levhanın uçlarında sadece 0,5 mikron derinlikte elementin yüzeyine dayanan n tipi bir tabaka oluşur. Bir güneş pilinin üretimi, ışığın etkisi altında ortaya çıkan zıt işaretlerin taşıyıcılarının sığ bir şekilde nüfuz etmesini sağlar. p-n-kavşağının etki alanına giden yolları kısa olmalıdır, aksi takdirde herhangi bir miktarda elektrik üretmeden karşılaştıklarında birbirlerini söndürebilirler.

Plazma-kimyasal aşındırma kullanımı

Güneş pilinin tasarımı, akımı yakalamak için kurulu bir ızgaraya sahip bir ön yüzeye ve sağlam bir temas olan bir arka tarafa sahiptir. Difüzyon olayı sırasında, iki düzlem arasında bir elektrik kısa devresi meydana gelir ve uca iletilir.

Kısa devreyi gidermek için ekipman kullanılır.bunu plazma-kimyasal, kimyasal aşındırma veya mekanik, lazer yardımıyla yapmanızı sağlayan güneş pilleri. Plazma-kimyasal etki yöntemi sıklıkla kullanılır. Dağlama, birlikte istiflenmiş bir silikon gofret yığını için aynı anda gerçekleştirilir. İşlemin sonucu, işlemin süresine, ajanın bileşimine, malzemenin karelerinin boyutuna, iyon akış jetlerinin yönüne ve diğer faktörlere bağlıdır.

Anti-yansıtıcı kaplama uygulaması

Bir öğenin yüzeyine doku uygulayarak yansıma %11'e düşürülür. Bu, ışınların onda birinin yüzeyden yansıdığı ve elektrik oluşumunda yer almadığı anlamına gelir. Bu tür kayıpları az altmak için, elemanın ön tarafına, onları geri yansıtmayan derin ışık darbelerine nüfuz eden bir kaplama uygulanır. Bilim adamları, optik yasalarını dikkate alarak katmanın bileşimini ve kalınlığını belirler, bu nedenle böyle bir kaplamaya sahip güneş panellerinin üretimi ve montajı yansımayı %2'ye kadar az altır.

Ön tarafta kontak kaplama

Elemanın yüzeyi en fazla radyasyonu emecek şekilde tasarlanmıştır, uygulanan metal ağın boyutsal ve teknik özelliklerini belirleyen bu gereksinimdir. Ön tarafın tasarımını seçerek, mühendisler iki karşıt sorunu çözer. Optik kayıplardaki azalma, daha ince çizgiler ve bunların birbirinden uzak mesafede konumlanması ile gerçekleşir. Şebeke boyutu artırılmış bir güneş pili üretimi, bazı şarjların temasa geçmek için zamanlarının olmamasına ve kaybolmasına neden oluyor.

Bu nedenle, bilim adamları her metal için mesafe ve çizgi kalınlığının değerini standart hale getirdiler. Çok ince şeritler, ışınları emmek için elemanın yüzeyinde boşluk açar, ancak güçlü bir akım iletmez. Metalleştirme uygulamasının modern yöntemleri, serigrafi baskıdan oluşur. Bir malzeme olarak, gümüş içeren macun en çok kendini haklı çıkarır. Kullanımından dolayı elementin verimi %15-17 oranında artmaktadır.

Cihazın arkasındaki metalizasyon

Cihazın arkasındaki metal birikimi, her biri kendi işini yapan iki şekilde gerçekleşir. Tek tek delikler dışında tüm yüzey üzerinde sürekli bir ince tabaka alüminyum ile püskürtülür ve delikler temas rolü oynayan gümüş içeren macunla doldurulur. Katı alüminyum katman, kafesin sarkan kristal bağlarında kaybolabilecek ücretsiz yükler için arka tarafta bir tür ayna aygıtı görevi görür. Böyle bir kaplama ile güneş panelleri %2 daha fazla güçte çalışır. Müşteri incelemeleri, bu tür öğelerin daha dayanıklı olduğunu ve bulutlu havalardan pek etkilenmediğini söylüyor.

Kendi ellerinizle güneş panelleri yapmak

Güneşten gelen güç kaynakları, günümüzde maliyetleri oldukça yüksek olduğu için herkes evde sipariş edip kuramaz. Bu nedenle birçok usta ve zanaatkar evde güneş paneli üretiminde ustalaşıyor.

İnternet üzerinden çeşitli sitelerden kendi kendine montaj için fotosel setleri satın alabilirsiniz. Maliyetlerikullanılan plakaların sayısına ve güce bağlıdır. Örneğin, 36 plakalı 63 ila 76 W arasında düşük güçlü kitler 2350-2560 rubleye mal oluyor. sırasıyla. Herhangi bir nedenle üretim hatlarından reddedilen iş kalemleri de buradan satın alınır.

Fotovoltaik dönüştürücü tipini seçerken, polikristal hücrelerin bulutlu havalara karşı daha dayanıklı olduğu ve monokristal olanlardan daha verimli çalıştığı, ancak daha kısa hizmet ömrüne sahip olduğu gerçeğini dikkate alın. Monokristal olanlar güneşli havalarda daha verimlidir ve çok daha uzun süre dayanır.

Evde güneş panellerinin üretimini organize etmek için, gelecekteki dönüştürücüden güç alacak tüm cihazların toplam yükünü hesaplamanız ve cihazın gücünü belirlemeniz gerekir. Buradan, panelin eğim açısı dikkate alınarak fotosel sayısı takip edilir. Bazı ustalar, gündönümü yüksekliğine bağlı olarak ve kışın düşen karın kalınlığına bağlı olarak birikim düzleminin konumunu değiştirme imkanı sağlar.

Davayı yapmak için farklı malzemeler kullanılır. Çoğu zaman alüminyum veya paslanmaz köşeler koyarlar, kontrplak, sunta vb. Kullanırlar. Şeffaf kısım organik veya sıradan camdan yapılmıştır. Satışta, önceden lehimlenmiş iletkenlere sahip fotoseller vardır, montaj görevi basitleştirildiği için bu tür fotosellerin satın alınması tercih edilir. Plakalar üst üste istiflenmez - alttakiler mikro çatlaklar verebilir. Lehim ve flux önceden uygulanır. Elemanları hemen çalışma tarafına yerleştirerek lehimlemek daha uygundur. Sonunda, uç plakalar lastiklere (daha geniş iletkenler) kaynaklanır, ardından "eksi" ve "artı" çıkar.

Yapılan çalışmadan sonra panel test edilir ve mühürlenir. Yabancı ustalar bunun için bileşikler kullanırlar, ancak bizim ustalarımız için oldukça pahalıdırlar. Ev yapımı dönüştürücüler silikonla kapatılmıştır ve arka tarafı akrilik bazlı vernik ile kaplanmıştır.

Sonuç olarak, güneş panellerini kendi elleriyle yapan ustaların incelemelerinin her zaman olumlu olduğunu söylemek gerekir. Dönüştürücünün üretimi ve kurulumu için para harcadıktan sonra, aile hızla parasını öder ve bedava enerji kullanarak tasarruf etmeye başlar.