تولید باتری خورشیدی: فناوری و تجهیزات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

بشریت به دنبال تغییر به منابع جایگزین تامین برق است که به تمیز نگه داشتن محیط زیست و کاهش هزینه تولید انرژی کمک می کند. تولید باتری خورشیدی یک روش صنعتی مدرن است. سیستم منبع تغذیه شامل گیرنده‌های خورشیدی، باتری‌ها، کنترل‌کننده‌ها، اینورترها و سایر دستگاه‌هایی است که برای عملکردهای خاص طراحی شده‌اند.

باتری خورشیدی عنصر اصلی است که انباشت و تبدیل انرژی پرتو از آن آغاز می شود. در دنیای مدرن، هنگام انتخاب پنل، مشکلات زیادی برای مصرف کننده وجود دارد، زیرا این صنعت تعداد زیادی محصول را تحت یک نام ترکیب می کند.

سلول های خورشیدی سیلیکونی

این محصولات در بین مصرف کنندگان امروزی محبوب هستند. سیلیکون اساس ساخت آنها است. ذخایر آن در اعماق گسترده است و تولید نسبتاً ارزان است. سلول‌های سیلیکونی در سطوح عملکردی با سایر سلول‌های خورشیدی قابل مقایسه هستند.

انواع عناصر

سلول های خورشیدی سیلیکونی در انواع زیر تولید می شوند:

• تک کریستالی؛
• پلی کریستال؛
• بی شکل.

اشکال دستگاه های فوق در نحوه چیدمان اتم های سیلیکون در کریستال متفاوت است. تفاوت اصلی بین عناصر در شاخص متفاوت بازده تبدیل انرژی نور است که برای دو نوع اول تقریباً در یک سطح است و از مقادیر دستگاه های ساخته شده از سیلیکون آمورف فراتر می رود.

صنعت امروز چندین مدل از نورگیرهای خورشیدی را ارائه می دهد. تفاوت آنها در تجهیزات مورد استفاده برای تولید پنل های خورشیدی است. تکنولوژی ساخت و نوع ماده اولیه نقش دارند.

نوع تک کریستالی

این عناصر از سلول های سیلیکونی تشکیل شده اند که به هم چسبیده اند. طبق روش دانشمند Czochralski، سیلیکون کاملا خالص تولید می شود که از آن تک بلورها ساخته می شود. فرآیند بعدی برش محصول نیمه تمام منجمد و سخت شده به صفحات با ضخامت 250 تا 300 میکرون است. لایه های نازک با یک شبکه فلزی از الکترودها اشباع شده اند. علیرغم هزینه بالای تولید، چنین عناصری به دلیل نرخ تبدیل بالا (22-17%) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

تولید عناصر پلی کریستالی

تکنولوژی تولید سلول های خورشیدی از پلی کریستال ها این است که توده سیلیکون مذاب به تدریج سرد می شود. تولید به تجهیزات گران قیمت نیاز ندارد، بنابراین هزینه به دست آوردن سیلیکون کاهش می یابد.مخازن خورشیدی پلی کریستالی بر خلاف انبارهای تک کریستالی دارای ضریب بازده کمتری (18-11 درصد) هستند. این با این واقعیت توضیح داده می شود که در طول فرآیند خنک سازی، توده سیلیکون با حباب های دانه ای ریز اشباع می شود که منجر به شکست اضافی پرتوها می شود.

عناصر سیلیکونی آمورف

محصولات به عنوان یک نوع خاص طبقه بندی می شوند، زیرا متعلق به نوع سیلیکونی از نام ماده مورد استفاده است و تولید سلول های خورشیدی با استفاده از فناوری دستگاه فیلم انجام می شود. کریستال در فرآیند تولید جای خود را به سیلیکون هیدروژن یا سیلون می دهد که لایه نازکی از آن زیرلایه را می پوشاند. باتری ها کمترین میزان کارایی را دارند، تنها تا 6٪. عناصر، علیرغم یک اشکال قابل توجه، دارای تعدادی مزیت غیرقابل انکار هستند که به آنها این حق را می دهد که در ردیف انواع فوق قرار گیرند:

• مقدار جذب اپتیک دو دوجین برابر بیشتر از درایوهای تک کریستالی و پلی کریستالی است؛
• حداقل ضخامت لایه فقط 1 میکرون دارد؛
• آب و هوای ابری بر خلاف سایر گونه ها بر کار تبدیل نور تأثیر نمی گذارد؛
• به دلیل استحکام خمشی بالایی که دارد بدون مشکل در مکان های سخت قابل استفاده است.

سه نوع مبدل خورشیدی که در بالا توضیح داده شد با محصولات هیبریدی ساخته شده از مواد با خواص دوگانه تکمیل می شوند. چنین ویژگی هایی در صورتی به دست می آیند که ریز عناصر یا نانوذرات در سیلیکون آمورف گنجانده شوند. ماده به دست آمده شبیه سیلیکون پلی کریستالی است، اما با ویژگی های فنی جدید به خوبی با آن مقایسه می شود.شاخص ها.

مواد خام برای تولید سلول های خورشیدی فیلم CdTe

انتخاب مواد به دلیل نیاز به کاهش هزینه تولید و بهبود عملکرد در کار است. متداول ترین تلورید کادمیوم جاذب نور. در دهه 70 قرن گذشته، CdTe به عنوان رقیب اصلی برای استفاده در فضا در نظر گرفته شد، در صنعت مدرن کاربرد گسترده ای در انرژی خورشیدی پیدا کرده است.

این ماده به عنوان سم تجمعی طبقه بندی می شود، بنابراین بحث در مورد مضر بودن آن فروکش نمی کند. تحقیقات دانشمندان این واقعیت را ثابت کرده است که میزان ورود مواد مضر به جو قابل قبول است و به محیط زیست آسیب نمی رساند. سطح راندمان تنها 11٪ است، اما هزینه برق تبدیل شده از چنین سلول هایی 20-30٪ کمتر از دستگاه های نوع سیلیکونی است.

تجمع کننده های اشعه ساخته شده از سلنیوم، مس و ایندیم

نیمه هادی های موجود در دستگاه مس، سلنیوم و ایندیم هستند، گاهی اوقات مجاز به جایگزینی دومی با گالیم است. این به دلیل تقاضای زیاد برای ایندیوم برای تولید مانیتورهای نوع تخت است. بنابراین، این گزینه جایگزینی انتخاب شد، زیرا مواد دارای خواص مشابه هستند. اما برای نشانگر کارایی، جایگزینی نقش بسزایی دارد، تولید باتری خورشیدی بدون گالیوم بازده دستگاه را تا 14% افزایش می دهد.

کلکتورهای خورشیدی مبتنی بر پلیمر

این عناصر به عنوان فناوری های جوان طبقه بندی می شوند، زیرا اخیراً در بازار ظاهر شده اند. نیمه هادی های آلی نور را جذب می کنندبرای تبدیل آن به انرژی الکتریکی برای تولید از فولرن های گروه کربن، پلی فنیلن، فتالوسیانین مس و … استفاده می شود که در نتیجه فیلم های نازک (100 نانومتر) و انعطاف پذیر به دست می آید که در کار ضریب بازدهی 5-7 درصد می دهد. مقدار کمی است، اما تولید سلول های خورشیدی انعطاف پذیر چندین نکته مثبت دارد:

• ساختن آن هزینه زیادی ندارد؛
• قابلیت نصب باتری های انعطاف پذیر در خم هایی که خاصیت ارتجاعی از اهمیت بالایی برخوردار است؛
• سهولت نسبی و مقرون به صرفه بودن نصب؛
• باتری های انعطاف پذیر سازگار با محیط زیست هستند.

ترشی شیمیایی در حین تولید

گرانترین باتری خورشیدی ویفر سیلیکونی چند کریستالی یا تک کریستالی است. برای منطقی ترین استفاده از سیلیکون، شکل های شبه مربع بریده می شوند، همان شکل به شما امکان می دهد صفحات را در ماژول آینده محکم بچینید. پس از فرآیند برش، لایه‌های میکروسکوپی سطح آسیب‌دیده بر روی سطح باقی می‌ماند که با اچ کردن و بافت‌دهی حذف می‌شوند تا دریافت اشعه‌های فرودی بهبود یابد.

سطحی که به این روش درمان می شود یک میکروهرم به طور تصادفی است که از لبه آن منعکس می شود، نور بر روی سطوح جانبی برآمدگی های دیگر می افتد. روش شل کردن بازتاب مواد را تقریباً 25٪ کاهش می دهد. فرآیند ترشی کردن یک سری مواد اسیدی و قلیایی را اتخاذ می کندپردازش، اما کاهش شدید ضخامت لایه غیرقابل قبول است، زیرا صفحه در برابر پردازش زیر مقاومت نمی کند.

نیمه رساناها در سلول های خورشیدی

فناوری تولید سلول های خورشیدی فرض می کند که مفهوم اصلی الکترونیک جامد اتصال p-n است. اگر رسانایی الکترونیکی نوع n و رسانایی سوراخ نوع p در یک صفحه ترکیب شوند، آنگاه یک اتصال p-n در نقطه تماس بین آنها رخ می دهد. ویژگی فیزیکی اصلی این تعریف، قابلیت ایفای نقش به عنوان مانع و عبور جریان برق در یک جهت است. این اثر است که به شما امکان می دهد تا عملکرد کامل سلول های خورشیدی را ایجاد کنید.

در نتیجه انتشار فسفر، یک لایه از نوع n در انتهای صفحه تشکیل می شود که در سطح عنصر در عمق تنها 0.5 میکرون قرار دارد. تولید باتری خورشیدی نفوذ کم عمقی از حامل های علائم مخالف را فراهم می کند که تحت تأثیر نور ایجاد می شوند. مسیر آنها به ناحیه نفوذ پیوند p-n باید کوتاه باشد، در غیر این صورت می توانند بدون تولید مقداری برق، یکدیگر را هنگام ملاقات خاموش کنند.

استفاده از اچینگ شیمیایی پلاسما

طراحی باتری خورشیدی دارای یک سطح جلویی با یک توری نصب شده برای جذب جریان و یک قسمت پشتی است که یک تماس جامد است. در طی پدیده انتشار، یک اتصال الکتریکی بین دو صفحه رخ می دهد و تا انتها منتقل می شود.

برای رفع اتصال کوتاه، از تجهیزات استفاده می شودباتری های خورشیدی، که به شما امکان می دهد این کار را با کمک لیزر پلاسما شیمیایی، اچ شیمیایی یا مکانیکی انجام دهید. روش تأثیر پلاسما - شیمیایی اغلب استفاده می شود. اچینگ به طور همزمان برای پشته ای از ویفرهای سیلیکونی که روی هم چیده شده اند انجام می شود. نتیجه فرآیند به مدت زمان درمان، ترکیب عامل، اندازه مربع های ماده، جهت جت های جریان یون و عوامل دیگر بستگی دارد.

کاربرد پوشش ضد انعکاس

با اعمال یک بافت بر روی سطح یک عنصر، بازتاب به 11٪ کاهش می یابد. این بدان معنی است که یک دهم پرتوها به سادگی از سطح منعکس می شوند و در تشکیل الکتریسیته شرکت نمی کنند. به منظور کاهش چنین تلفاتی، یک پوشش با نفوذ عمیق پالس های نور در قسمت جلویی عنصر اعمال می شود که آنها را به عقب منعکس نمی کند. دانشمندان با در نظر گرفتن قوانین اپتیک، ترکیب و ضخامت لایه را تعیین می کنند، بنابراین تولید و نصب پنل های خورشیدی با چنین پوششی بازتاب را تا 2% کاهش می دهد.

آبکاری در قسمت جلو

سطح عنصر طوری طراحی شده است که بیشترین میزان تابش را جذب کند، این نیاز است که مشخصات ابعادی و فنی مش فلزی اعمال شده را تعیین می کند. مهندسان با انتخاب طرح سمت جلو، دو مشکل متضاد را حل می کنند. کاهش تلفات نوری با خطوط نازکتر و قرار گرفتن آنها در فاصله زیاد از یکدیگر اتفاق می افتد. تولید باتری خورشیدی با اندازه شبکه افزایش یافته منجر به این واقعیت می شود که برخی از شارژها زمان تماس را ندارند و از بین می روند.

بنابراین، دانشمندان مقدار فاصله و ضخامت خط را برای هر فلز استاندارد کرده اند. نوارهای خیلی نازک فضایی را روی سطح عنصر برای جذب پرتوها باز می کنند، اما جریان قوی را هدایت نمی کنند. روش های مدرن استفاده از متالیزاسیون شامل چاپ صفحه است. به عنوان یک ماده، خمیر حاوی نقره بیشتر خود را توجیه می کند. با توجه به استفاده از آن، بازده عنصر 15-17٪ افزایش می یابد.

متالیزاسیون در پشت دستگاه

رسوب فلز در پشت دستگاه به دو صورت اتفاق می افتد که هر کدام کار خود را انجام می دهد. یک لایه نازک پیوسته روی تمام سطح، به جز سوراخ های منفرد، با آلومینیوم اسپری می شود و سوراخ ها با خمیر حاوی نقره پر می شوند که نقش تماس را ایفا می کند. لایه آلومینیومی جامد به عنوان نوعی وسیله آینه ای در قسمت پشتی برای شارژ رایگان عمل می کند که می تواند در پیوندهای کریستالی آویزان شبکه گم شود. با چنین پوششی، پنل های خورشیدی 2 درصد بیشتر در قدرت کار می کنند. نظرات مشتریان می گوید که چنین عناصری بادوام تر هستند و تحت تأثیر هوای ابری قرار نمی گیرند.

ساخت پنل های خورشیدی با دستان خود

منابع برق از خورشید، همه نمی توانند سفارش دهند و در خانه نصب کنند، زیرا هزینه آنها امروز بسیار بالا است. بنابراین، بسیاری از صنعتگران و صنعتگران بر تولید پنل های خورشیدی در خانه تسلط دارند.

می توانید مجموعه های فتوسل را برای خودمونتاژ در اینترنت از سایت های مختلف خریداری کنید. هزینه آنهابستگی به تعداد صفحات استفاده شده و قدرت دارد. به عنوان مثال، کیت های کم قدرت، از 63 تا 76 وات با 36 صفحه، 2350-2560 روبل هزینه دارند. به ترتیب. موارد کاری که به هر دلیلی از خطوط تولید رد شده اند نیز از اینجا خریداری می شوند.

هنگام انتخاب نوع مبدل فتوولتائیک، این نکته را در نظر بگیرید که سلول های پلی کریستالی در برابر هوای ابری مقاوم تر هستند و نسبت به مونو کریستال ها کارآمدتر هستند، اما عمر مفید کمتری دارند. مونوکریستالی ها در هوای آفتابی کارآمدتر هستند و دوام بیشتری خواهند داشت.

برای سازماندهی تولید پنل های خورشیدی در خانه، باید بار کل همه دستگاه هایی را که توسط مبدل آینده تغذیه می شوند محاسبه کنید و قدرت دستگاه را تعیین کنید. از اینجا تعداد فتوسل ها را دنبال می کنیم، در حالی که زاویه شیب پانل را در نظر می گیریم. برخی از صنعتگران امکان تغییر موقعیت صفحه تجمع را بسته به ارتفاع انقلاب، و در زمستان - بر اساس ضخامت برفی که باریده است، فراهم می کنند.

برای ساخت کیس از مواد مختلفی استفاده می شود. اغلب گوشه های آلومینیومی یا ضد زنگ قرار می دهند، از تخته سه لا، نئوپان و غیره استفاده می کنند. قسمت شفاف آن از شیشه آلی یا معمولی ساخته شده است. در فروش فتوسل هایی با هادی های از قبل لحیم شده وجود دارد ، ترجیحاً چنین مواردی خریداری شود ، زیرا کار مونتاژ ساده شده است. صفحات روی هم چیده نمی شوند - صفحات پایین می توانند ریزترک ایجاد کنند. لحیم کاری و فلاکس از قبل اعمال شده است.لحیم کردن عناصر با قرار دادن بلافاصله در سمت کار راحت تر است. در انتها صفحات انتهایی به لاستیک ها (رساناهای عریض تر) جوش داده می شوند و پس از آن "منهای" و "بعلاوه" خروجی می شوند.

پس از انجام کار، پنل تست شده و مهر و موم می شود. صنعتگران خارجی برای این کار از ترکیبات استفاده می کنند، اما برای صنعتگران ما بسیار گران است. مبدل های خانگی با سیلیکون مهر و موم شده اند و قسمت پشتی آن با لاک بر پایه اکریلیک پوشیده شده است.

در خاتمه باید گفت که نظرات استادانی که با دستان خود پنل های خورشیدی ساخته اند همیشه مثبت است. پس از صرف هزینه برای ساخت و نصب مبدل، خانواده به سرعت هزینه آنها را پرداخت می کند و شروع به صرفه جویی در مصرف انرژی رایگان می کند.