sunsay energy
Залишити
заявку

На початку був кремній: виробництво сонячних батарей

22.08.19

На початку був кремній: виробництво сонячних батарей

22.08.19

Сучасна енергетика переживає епоху «зеленого» ренесансу. І це не дивно, оскільки кліматичні зміни та зростаючий дефіцит природних ресурсів, змусив світову спільноту змінити курс у напрямок альтернативної енергетики. Таким чином, збільшення видобутку енергії з відновлюваних джерел (ВДЕ), стало пріоритетом в стратегічному розвитку багатьох країн. Відомо, що серед усіх ВДЕ, сонячна енергетика займає перше місце. Адже сонячні електростанції (СЕС) більш практичні у використанні і мають відмінний ККД. У свою чергу, модернізація виробництва сонячних батарей також вплинула на популяризацію технології. За останні 10 років фотоелектричні модулі значно подешевшали та підвищили свою продуктивність. Отже, давайте більш детально розглянемо весь процес виробництва.

На початку був кремній

Якщо інвертор для приватного будинку є серцем електрифікації, то кремній — серце електрогенерації СЕС. Адже він є основним елементом, що формує фотоелектричний модуль. Кремній абсолютно не дефіцитний матеріал. Він займає друге місце за поширенням на Землі після кисню. Однак, в природних умовах його рідко зустрінеш у чистому вигляді, через те, кремній добувають у поєднанні з киснем — кремнегезом (SIO2) та іншими домішками. Широке застосування кремнію в альтернативній енергетиці, обумовлено тим, що матеріал має високу реактивність. А це, по суті, наділяє його властивостями відмінного напівпровідника.

Чистота кремнію визначає продуктивність майбутніх сонячних модулів. Чим чистіше елемент, тим вище ККД панелей. Тому, виробництво сонячних модулів відбувається декількома способами. Залежно від обраної технології, буде визначено тип майбутньої панелі: монокристалічна або полікристалічна.

Вирощування кристалів

Через те, що монокристали та полікристали мають різну технологію виробництва — розглянемо їх по черзі.

Виготовлення монокристалів

Монокристали кремнію є основним елементом, що формує монокристалічний тип панелей. Щоб отримати необхідний кристал, використовують кварцовий пісок з високим вмістом кремнію, що проходить багатоетапний процес очищення від кисню. Для цього застосовують метод високоточного плавлення та синтезу з додаванням хімічних речовин. Після очищення кремній має неоднорідну структуру. Щоб її впорядкувати, кристали вирощують по методу Чохральського. Процес відбувається наступним чином: шматки кремнію розміщують у тигель, де вони плавляться при t 1500° C. Далі в розплав поміщають затравку — шаблон майбутньої форми елементу. Після чого, атоми структуруються та формують шар за шаром на затравці. Цей процес займає досить тривалий час, але результат вартий очікувань. Адже, у підсумку виходить великий однорідний монокристал.

Виготовлення полікристалів

Щоб очистити кремній та сформувати полікристал, більш ніж 75% виробників використовують Сіменс-процес. Метод, при якому кремній добувають шляхом взаємодії парогазової суміші з водню і силану з поверхнею кремнієвих злитків, розігрітій до 650-1300 ° C. У підсумку, атоми вільного кремнію формують кристали деревовидної форми.

Зауважимо, що технологія виробництва полікристалів дешевше, ніж у монокристалів. Тому, сонячна електростанція 1 кВт, з полікристалічних панелей обійдеться дешевше.

Обробка

Після вирощування, сформовані кристали відправляють на обробку. На цьому етапі їм надають необхідну форму та ріжуть на пластини товщиною 250-300 мкм. Після чого, кристалічні пластини тестують на наявність браку та визначають рівень продуктивності.

Фотоелектричний елемент

Етап, на якому в кремній додають бор та фосфор, аби він міг виробляти енергію. Шар фосфору утворює вільні електрони (p), а бор — їх відсутність (n) (дірки). Це зумовить появу між ними p-n-переходу. Простіше кажучи, при попаданні ультрафіолетових променів на ячейку, з атомів рещітки будуть вибиватися атоми і дірки. Потрапляючи в зону електричного поля, вони розбігатимуться в сторону свого розряду. При приєднанні зовнішнього провідника, електрони намагатимуться компенсувати дірки на іншій частині пластинки, що спричинить появу напруги і струму. Тому, на пластинах з обох сторін розташовані провідники.

Збірка батареї

Готові пластини поєднують в ланцюжки, з яких потім формують блоки. Щоб досягти необхідних електричних параметрів сонячної батареї, всі її елементи з'єднуються і об'єднуються дуже послідовно. Після чого, їх покривають захисною плівкою, переносять на скло та фіксують у прямокутній рамці. Далі готову сонячну панель тестують на вольтаж та амперні характеристики.

Використання більш екологічних методів для забезпечення нашого існування, змінює цей світ на краще. Сонячна енергетика стала одним з осередків, що зміцнить людські позиції у нових кліматичних умовах. І тішить те, що незважаючи на відносно високу вартість, все більше українців встановлюють сонячні електростанції. Адже вони оптимально забезпечують автономність житла та можуть приносити дохід від своєї генерації. Враховуючи переваги сонячної енергетики, технологія виробництва фотоелектричних модулів з кожним роком вдосконалюється, а їх вартість знижується, що робить приватні СЕС ще доступнішими.

Читайте також

Залишити заявку:

Мене звати і мене цікавить . Зателефонуйте мені за номером та надішліть мені інформацію на email
Дякуємо! Ми зв’яжемося з вами найближчим часом.