Proizvođači elemenata solarnih ćelija. Tehnologije za proizvodnju solarnih panela. Tehnološki proces proizvodnje solarnih panela

Kako izgleda tehnologija proizvodnje solarnih ćelija?

U svijetu se bilježi stalni porast potrošnje električne energije, a zalihe tradicionalnih izvora energije sve su manje. Stoga postupno raste potražnja za opremom koja proizvodi električnu energiju koristeći netradicionalne izvore sirovina. Jedan od najčešćih načina proizvodnje električne energije su solarni paneli koji se napajaju sunčevom energijom. Sadrže fotonaponske ćelije čija im svojstva omogućuju pretvaranje sunčevog zračenja u električnu struju. Za njihovu proizvodnju koristi se jedan od najčešćih kemijskih elemenata na Zemlji – silicij. U ovom ćemo članku govoriti o tome kako se silicij pretvara u fotonaponske ćelije. Jednostavno rečeno, pogledat ćemo što je proizvodnja solarnih panela i koja je oprema za to potrebna.

U području proizvodnje solarnih panela već se formiralo prilično veliko tržište na kojem su prisutne velike tvrtke. Ovdje već kruže milijuni dolara i postoje brendovi koji su stekli reputaciju za proizvodnju kvalitetnih proizvoda. To se odnosi i na svjetsko tržište i na rusko. Tehnologije na kojima se temelji proizvodnja solarnih panela poboljšavaju se kako se znanstvena istraživanja u tom smjeru razvijaju. Solarne baterije se danas proizvode u različitim veličinama i namjenama. Postoje vrlo mali koji se koriste u kalkulatorima i. A tu su i veliki paneli koji se koriste u solarnim sustavima i. Jedna fotoćelija ima malu snagu i proizvodi vrlo malu struju. Stoga su spojeni u . Sada pogledajmo kako se proizvode fotoćelije.

Proizvodnja solarnih ćelija može se podijeliti u sljedeće glavne faze:

Testiranje. U ovoj fazi se mjere električne karakteristike. U tu svrhu koriste se bljeskovi snažnih ksenonskih svjetiljki. Na temelju rezultata ispitivanja, fotoćelije se sortiraju i šalju u sljedeću fazu proizvodnje;
U drugoj fazi proizvodnje, elementi su lemljeni u dijelove. Oblikuju se u dijelove na staklenoj podlozi. Sastavljeni dijelovi se vakumskim hvataljkama prenose na staklo. Ovo je obvezan uvjet kako bi se izbjegao mehanički ili drugi utjecaj na površinu ploča. Blokovi obično uključuju 4-6 odjeljaka. Sekcije se pak sastoje od 9-10 fotonaponskih panela;
Sljedeća faza proizvodnje je laminacija. Blokovi solarnih ćelija spojeni lemljenjem laminirani su etilen vinil acetatnim filmom. Nanosi se i poseban zaštitni premaz. Sve se to radi na CNC opremi. Računalo prati karakteristike kao što su tlak, temperatura itd. Ovisno o korištenom materijalu, parametri laminacije mogu se mijenjati;
I posljednja faza je izrada okvira od aluminijskog profila i posebne razvodne kutije. Kako bi se osigurala pouzdanost veze, koristi se ljepljivo brtvilo. U istoj fazi proizvodnje testiraju se solarni paneli. U ovom slučaju mjere se struje kratkog spoja, izlazni napon (radni i prazni hod) i jakost struje.

Prilikom odabira modula često se postavlja pitanje: koja je solarna baterija bolja - monokristalna ili polikristalna, ili možda amorfna? Uostalom, oni su najčešći u našem stoljeću. Provedeno je mnogo istraživanja kako bi se pronašao odgovor. Pogledajmo što su rezultati pokazali.

***Učinkovitost i vijek trajanja
Monokristalni elementi imaju učinkovitost od oko 17-22%, njihov vijek trajanja je najmanje 25 godina. Učinkovitost polikristalnih može doseći 12-18%, a također traju najmanje 25 godina. Učinkovitost amorfnih je 6-8% i smanjuje se mnogo brže od kristalnih, ne rade više od 10 godina.

***Temperaturni koeficijent
U realnim uvjetima korištenja solarni paneli se zagrijavaju, što dovodi do smanjenja nazivne snage za 15-25%. Prosječni temperaturni koeficijent za poli i mono je -0,45%, amorfni -0,19%. To znači da kada se temperatura poveća za 1°C u odnosu na standardne uvjete, kristalne baterije će biti manje produktivne od amorfnih.

***Gubitak učinkovitosti
Degradacija solarnih monokristalnih i polikristalnih modula ovisi o kvaliteti izvornih elemenata – što više bora i kisika sadrže, to se učinkovitost brže smanjuje. U polisilikonskim pločicama ima manje kisika, a u monosilikonskim pločicama bora. Dakle, s obzirom na istu kvalitetu materijala i uvjete uporabe, nema posebne razlike u stupnju degradacije ovih i ostalih modula, u prosjeku je oko 1% godišnje. Hidrogenirani silicij koristi se u proizvodnji amorfnih baterija. Sadržaj vodika uvjetuje njegovu bržu razgradnju. Tako se kristalni razgrađuju za 20% nakon 25 godina rada, amorfni 2-3 puta brže. Međutim, modeli niske kvalitete mogu izgubiti učinkovitost za 20% u prvoj godini korištenja. Ovo vrijedi uzeti u obzir pri kupnji.

***Cijena
Ovdje je superiornost u potpunosti na strani amorfnih modula - cijena im je niža od kristalnih zbog jeftinije proizvodnje. Poly je na drugom mjestu, dok je mono najskuplji.

***Dimenzije i područje ugradnje
Monokristalne baterije su kompaktnije. Da biste stvorili polje s potrebnom snagom, trebat će vam manje ploča u usporedbi s drugim vrstama. Tako će zauzeti malo manje prostora kada se ugrade. Ali napredak ne stoji, au pogledu omjera snaga/površina, polikristalni moduli već sustižu mono. Amorfni još uvijek zaostaju za njima - njihova ugradnja će zahtijevati 2,5 puta više prostora.

***Fotoosjetljivost
Moduli od amorfnog silicija ovdje prednjače. Imaju bolju stopu pretvorbe sunčeve energije zbog vodika u elementu. Stoga, u usporedbi s kristalnim, učinkovitije rade u uvjetima slabog osvjetljenja. Mono i poli, pri slabom osvjetljenju, rade približno jednako - značajno reagiraju na promjene intenziteta svjetla.

***Godišnja proizvodnja
Kao rezultat testiranja modula različitih proizvođača, utvrđeno je da monokristalni generiraju više električne energije godišnje od polikristalnih. A oni su, pak, produktivniji od amorfnih, unatoč činjenici da potonji proizvode energiju čak iu uvjetima slabog osvjetljenja.

Može se zaključiti da mono i poli solarne ćelije imaju male, ali bitne razlike. Iako je mono i dalje učinkovitiji i učinak veći, poli će ipak biti popularniji. Istina, ovisi o kvaliteti proizvoda. Međutim, većina velikih solarnih elektrana sastavljena je na bazi polimodula. To je zbog činjenice da investitori gledaju ukupnu cijenu projekta i rok povrata, a ne maksimalnu učinkovitost i trajnost.

Sada o amorfnim baterijama. Počnimo s prednostima: način njihove proizvodnje je najjednostavniji i najniži proračun, jer rezanje i obrada silicija nije potrebno. To se ogleda u niskoj cijeni konačnog proizvoda. Oni su nepretenciozni - mogu se postaviti bilo gdje i nisu izbirljivi - ne boje se prašine i oblačnog vremena.

Međutim, amorfni moduli imaju i nedostatke koji nadmašuju njihove prednosti: u usporedbi s gore opisanim tipovima imaju najnižu učinkovitost, brže se razgrađuju - učinkovitost se smanjuje za 40% u manje od 10 godina i zahtijevaju puno prostora za ugradnju.

- proizvode solarne panele, takve će baterije uvijek biti tražene, budući da je sunčeva energija neiscrpna, a silicij, od kojeg se uglavnom izrađuju solarne ćelije, vrlo je česta tvar.

Jedini nedostatak ove poslovne ideje je nerazvijenost tehnološkog procesa proizvodnja solarnih panela, što još ne dopušta smanjenje troškova baterije.
Proizvodnja solarnih panela zahtijeva prisutnost glavne sirovine - kvarcnog pijeska, koji sadrži značajnu koncentraciju silicijevog dioksida i lako se obrađuje.

Nadalje, ovisno o vrsti silicija: amorfni, monokristalni i polikristalni, koristi se vlastita tehnologija proizvodnje. Da bi se dobio monokristalni silicij s jednoličnom kristalnom strukturom, uzgaja se pomoću monokristala klica. U posebnoj pećnici, rotirajući na određeni način.

U proizvodnji polikristalnog silicija, koji ima nejednoliku strukturu, koriste se jeftinije tehnologije. Za dobivanje polikristalnog silicija provodi se taloženje iz pare, što uzrokuje slobodno i nasumično skrućivanje molekula.

Proizvedene baterije na bazi polikristalnog silicija imaju relativno nisku cijenu.
Rezultirajući monokristalni silicijski diskovi zatim se podrezuju u kvadratni oblik. Zatim se dijamantni diskovi koriste za rezanje monokristalnog silicija četvrtastog oblika na tanke ploče debljine 0,2 do 0,4 mm.

Zatim se pažljivo čiste, tokare, bruse i čiste. Zatim se provodi ispitivanje monokristalnih silikonskih pločica. Zatim se silicijske pločice spajaju kako bi formirale elemente solarnih ćelija. Zatim se na površine silicijskih dijelova baterija nanose zaštitni premazi od čvrstog stakla kako bi se spriječilo
negativni utjecaji na okoliš. Zatim se površine metaliziraju, a zatim se posebnim laminatom nanosi antirefleksni premaz.

Za postizanje potrebnih električnih parametara, posebice razine napona i struje, elementi solarne baterije kombiniraju se u seriju. Ovaj proces odvija se u skladu s tehnologijom staklenog filma, koja je uključena u poslovni plan za proizvodnju solarnih panela. Film se pričvrsti na stražnju stranu dobivene fotonaponske pločaste strukture, zatim se rubovi filma zapečaćuju, osiguravajući kvalitetu solarnih ploča.

Pod utjecajem sunčeve energije struju stvaraju fotonaponski elementi solarnih panela. Tada se struja akumulira i već se može koristiti za napajanje drugih električnih uređaja.

Kako napraviti solarnu bateriju - video:

Usput, same solarne ćelije mogu se naručiti na poznatim internetskim aukcijama.

Korištenje sunčevog zračenja za proizvodnju električne energije je smjer koji najviše obećava među mnogim alternativnim izvorima. S obzirom na redovito rastuću cijenu prilično skupe električne energije, mnoga poduzeća i stanovnici Rusije zainteresirani su za kupnju solarnih panela i elektrana, uključujući proizvode domaćeg proizvođača koji proizvodi visokokvalitetnu i jeftinu robu.

Solarne baterije sastavljene u ruskim poduzećima, u usporedbi sa sličnim stranim proizvodima imaju sljedeće prednosti:

Opremljen je antirefleksnim premazom koji omogućuje veću učinkovitost.
Rade u širokom temperaturnom rasponu - od -50 do 70 o C.
Sposoban izdržati udar i mehanički udar velike sile.
U potpunosti rade čak i po oblačnom i kišnom vremenu.
Trošak proizvoda u odnosu na inozemne analoge znatno je niži.

Nedostaci ruskih solarnih panela posljedica su nedostatka državne potpore za ovu industriju i nesmetanog proizvodnog procesa, što u nekim slučajevima rezultira nedostacima u kvaliteti montaže, količini i asortimanu proizvoda.

Ruske module karakterizira povećana pouzdanost, što se postiže korištenjem kaljenog stakla i metalnih okvira kako bi se spriječila deformacija. Amorfni moduli ne boje se mehaničkih čimbenika, a zbog svojih fizičkih svojstava mogu se smotati i koristiti u situacijama povećane složenosti.

Više o ovome

Ruski proizvođači solarnih panela

U Rusiji većinu svih solarnih modula proizvode sljedeće tvornice:

LLC Hevel, koji se nalazi u Novočerkasku. Proizvodi hibride tankog filma i industrijske potrebe. Proizvedeni proizvodi:

Niskonaponski i visokonaponski moduli HEVEL Pramac P-serije (P7, P7L, P7F, P7LF). Proizvedeni korištenjem mikromorfne tehnologije tankog filma, sposobni su pretvoriti vidljivi i infracrveni spektar svjetlosti u električnu energiju. Cijena 7500 rub.;
Tankoslojni moduli (110-135 W) proizvedeni su na bazi tehnologije amorfnog silicija, zbog čega je učinkovitost modula povećana u usporedbi s proizvodima prethodnih generacija. Cijena 7400-7600 rub.

Pročitajte također: Izrada solarnih panela za vaš dom vlastitim rukama

CJSC Telecom-STV, smještena u Zelenogradu, proizvodi lagane male module za kućanstvo na bazi poli- i monokristalnih ćelija i hibridnih baterija sljedećih modifikacija:

Monokristalni sa snagom od 18-27 W;
Monokristalna visoka učinkovitost 5-250 W;
Multikristalni 5-25 W;
Sklopivi – 120 i 180 W;
Brodske elektrane 16-215 W;
Punjači 12W;
Mini moduli 0,019-0,215 W.

Cijena panela je 1,3 $/Wpik, ili od 280 rubalja. po modulu.

Video o tvrtki i njezinim mogućnostima

JSC Saturn, Krasnodar proizvodi panele i elektrane na bazi galijevog arsenida, koji se koriste u svemirskoj industriji. Među modelima proizvedenih solarnih baterija mogu se primijetiti sljedeće:

SB panel letjelice Spektr-R (Si);
SB SC "Orbcomm" (GaAs);
SB KA "Resurs DK" (Si);
SB modul letjelice GLONASS (Si i GaAs).

iz Ryazana proizvodi baterije koje se odlikuju snagom, pouzdanošću i visokom kvalitetom izrade, a koje su prikladne za napajanje doma, punjenje prijenosnih uređaja i druge zadatke. Raspon proizvedenih solarnih panela je sljedeći:

Tip modula RZMP-220 – koristi se u autonomnom punjenju. Raspon modela: RZMP-240 (250 – 275). Cijena od 14 500 rubalja;
Tip RZMP-130 - koristi se u autonomnim sustavima s strujom od 12 V i bilo kojim regulatorom punjenja. Raspon modela: RZMP-130 (135 – 165). Cijena 14600-18400 rub.;
Tip RZMP “Photocell P” – koristi se u umreženim i samostalnim uređajima s kontrolerima punjenja. Raspon modela: RZMP-280 (285, 290). Cijena od 19 tisuća rubalja.

Solarne baterije izrađene na bazi tehnologije amorfnog silicija učinkovitije su u odnosu na monokristalne, što je vidljivo pri nedostatku osvjetljenja, postižu razliku u učinku i do 30%, ali gotovo ne reagiraju na promjene osvjetljenja , pokazujući "inerciju" kada se osvjetljenje ponovno uspostavi, nastavljajući raditi s istom snagom.

Strane proizvodne tvrtke

Najveće tvrtke koje proizvode solarne panele i elektrane su sljedeće tvrtke:

Motech je tajvanska tvrtka s proizvodnim pogonima u Sjedinjenim Državama kao podružnica tvrtke AES Polysilicon. Počevši s proizvodnjom s baterijskim ćelijama, postupno je povećao vrste proizvoda na polikristalni silicij, pločice i gotove ploče.
Zelena energija Yingli je stara, vertikalno integrirana kineska tvrtka, koja je, zahvaljujući prisutnosti proizvodnih pogona za proizvodnju polikristalnog silicija, jedna od tvrtki koja proizvodi cjelokupni asortiman panela po najnižoj cijeni. Posljednja serija proizvedenih baterija bile su “Panda” ploče.
Suntech je velika kineska tvrtka koja od 2010. godine uvodi vertikalnu integraciju kako bi smanjila proizvodne troškove i smanjila proizvodne troškove.
Trina Solar je kineska tvrtka koja proizvodi visokokvalitetne panele i prodaje ih po najnižoj cijeni, zahvaljujući niskoj cijeni proizvodnje.
Hanwha Solar One- Korejski proizvođač. Proizvodi visokokvalitetne solarne elektrane u tvornicama u Kini.
Kanadski solar je tvrtka sa sjedištem u Kanadi, s proizvodnjom u Ontariju i Kini. Odlikuje se velikim asortimanom i količinom proizvedenih proizvoda.
Sunčev svijet je veliki njemački proizvođač usmjeren na tržište Europe i SAD-a, a nema svoje tvornice u azijskoj regiji.
Prvi Solar je američki proizvođač tankoslojnih panela temeljenih na telur-kadmijevoj tehnologiji, koji ima najnižu cijenu baterija u odnosu na ostale konkurente.
Sunčeva energija– proizvodi najučinkovitije solarne elektrane u SAD-u, ali tijekom krize doživljava pad proizvodnje zbog visokih troškova.
Korporacija za obnovljivu energiju je norveška tvrtka koja proizvodi module i polikristalni silicij. Zbog tekuće krize preselio je svoje proizvodne pogone u Singapur.
Panasonic/Sanyo proizvodi proizvode visokih performansi namijenjene japanskom i američkom tržištu.

Izvornik preuzet iz solarna_prednja strana c Proizvodnja električne energije iz solarnih modula uopće nije "zelena".

SF: Brbljanja o ekološkim opasnostima ili sigurnosti proizvodnje solarnih panela na razini "čuo" i "stručnjak mi je rekao" bilo je dovoljno, pa sam s veseljem pročitao ovo:

Fotografija: Imaginechina/Corbis.
Kontrola kvalitete u kineskom poduzeću.

Proizvodnja električne energije iz solarnih modula nije tako "zelena" kao što mnogi misle.

Solarni paneli koji svjetlucaju na suncu ikona su za sve zelene ljude. No, je li proizvodnja električne energije pomoću solarnih ploča doista bolja za okoliš od izgaranja fosilnih goriva? Nekoliko incidenata zagađenje okoliša povezan s proizvodnjom ovih svijetlećih "zelenih" simbola. I pokazalo se da vrijeme potrebno za nadoknadu energije i stakleničkih plinova utrošenih i emitiranih u proizvodnji ploča značajno varira ovisno o tehnologiji i zemljopisnom području.

Ovo su bile loše vijesti. Dobra vijest je da industrija može lako eliminirati mnoge nuspojave koje postoje. To je djelomično moguće jer se od 2008. fotonaponska proizvodnja preselila iz Europe, Japana i Sjedinjenih Država u Kinu, Maleziju, Filipine i Tajvan. Danas se gotovo polovica svjetskih solarnih modula proizvodi u Kini. Kao rezultat toga, iako su ukupni rezultati industrije dobri, one zemlje koje danas proizvode većinu obično su najmanje zabrinute za zaštitu okoliša i radnika u proizvodnji.

Da biste točno razumjeli koji su problemi i kako se mogu riješiti, morate znati nešto o tome kako se izrađuju fotonaponski paneli. Iako se solarna energija može proizvesti različitim tehnologijama, velika većina solarnih ćelija danas počinje proizvodnjom kvarca, najčešćeg oblika silicija (silicijev dioksid), koji se prerađuje u silicij. Tu se javlja prvi problem: kvarc se vadi iz rudnika, gdje su rudari u opasnosti od razvoja silikoze pluća.

Kada se prvi put obradi, kvarc se pretvara u metalurški silicij, tvar koja se prvenstveno koristi za otvrdnjavanje čelika i drugih metala. To se događa u golemim pećnicama i zahtijeva puno energije da ih održi vrućima (pojedinosti u nastavku). Srećom, u ovoj fazi emisije, uglavnom ugljični dioksid i sumporov dioksid, ne mogu naštetiti ljudima koji rade u takvim postrojenjima ili se nalaze u blizini postrojenja.

Sljedeći korak je prerada metalurškog silicija u čišći polisilicij. Procesom se proizvodi silicijev tetraklorid, vrlo otrovni spoj silicija. Proces pročišćavanja uključuje reakciju klorovodične kiseline s metalurškim silicijem kako bi se proizveo triklorosilan. Triklorosilan tada reagira s vodikom i proizvodi polisilicij zajedno s tekućim silicijevim tetrakloridom—tri ili četiri tone tetraklorida za svaku tonu polisilicija.

Većina proizvođača reciklira ovaj otpad kako bi proizvela više polisilicija. Za proizvodnju silicija iz silicijevog tetraklorida potrebno je manje energije nego za proizvodnju iz sirovog silicijevog dioksida, tako da recikliranje ovog otpada pomaže proizvođačima uštedjeti novac. Ali takva oprema može koštati desetke milijuna dolara. Stoga se nusproizvod često jednostavno baci. U interakciji s vodom, a to je teško spriječiti, klorovodična kiselina i štetni dimovi oslobađaju se u okoliš.

Kad je fotonaponska industrija bila manja, proizvođači solarnih ćelija kupovali su silicij od proizvođača mikroelektronike, koji su odbacivali silicij zbog nedovoljne čistoće. Ali procvat solarne energije zahtijevao je više silicija, pa su u Kini izgrađene velike količine polisilicija za proizvodnju. Malo je zemalja u to vrijeme imalo stroge propise koji su zahtijevali skladištenje i odlaganje silicijevog tetraklorida, a Kina nije bila iznimka, otkrili su novinari Washington Posta.