Günəş batareyasının istehsalı: texnologiya və avadanlıq

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Bəşəriyyət ətraf mühiti təmiz saxlamağa və enerji istehsalının xərclərini az altmağa kömək edəcək alternativ elektrik təchizatı mənbələrinə keçməyə çalışır. Günəş batareyasının istehsalı müasir sənaye üsuludur. Enerji təchizatı sisteminə günəş qəbulediciləri, batareyalar, nəzarətçilər, çeviricilər və xüsusi funksiyalar üçün nəzərdə tutulmuş digər cihazlar daxildir.

Günəş batareyası şüa enerjisinin yığılması və çevrilməsinin başladığı əsas elementdir. Müasir dünyada panel seçərkən istehlakçı üçün çoxlu tələlər var, çünki sənaye bir ad altında birləşdirilmiş çoxlu sayda məhsul təklif edir.

Silikon Günəş Hüceyrələri

Bu məhsullar müasir istehlakçılar arasında populyardır. Silikon onların istehsalı üçün əsasdır. Dərinliklərdə onun ehtiyatları geniş yayılmışdır və istehsalı nisbətən ucuzdur. Silikon hüceyrələr performans səviyyələrində digər günəş batareyaları ilə müsbət müqayisə olunur.

Elementlərin növləri

Silikon günəş batareyaları aşağıdakı növlərdə istehsal olunur:

• monokristal;
• polikristal;
• amorf.

Aparatların yuxarıdakı formaları silikon atomlarının kristalda necə düzüldüyünə görə fərqlənir. Elementlər arasındakı əsas fərq, ilk iki növ üçün təxminən eyni səviyyədə olan və amorf silikondan hazırlanmış cihazlar üçün dəyərləri üstələyən işıq enerjisinin çevrilməsinin səmərəliliyinin fərqli göstəricisidir.

Bugünkü sənaye günəş işığı tutucularının bir neçə modeli təklif edir. Onların fərqi günəş panellərinin istehsalı üçün istifadə olunan avadanlıqdadır. İstehsal texnologiyası və başlanğıc materialın növü rol oynayır.

Tək kristal növü

Bu elementlər bir-birinə bərkidilmiş silikon hüceyrələrdən ibarətdir. Alim Çoxralskinin üsuluna görə, tamamilə təmiz silikon istehsal olunur, ondan monokristallar hazırlanır. Növbəti proses dondurulmuş və bərkimiş yarımfabrikatın 250-300 mikron qalınlığında boşqablara kəsilməsidir. İncə təbəqələr elektrodların metal bir şəbəkəsi ilə doyurulur. İstehsalın yüksək maya dəyərinə baxmayaraq, yüksək konversiya dərəcəsi (17-22%) səbəbindən belə elementlər kifayət qədər geniş istifadə olunur.

Polikristal elementlərin istehsalı

Polikristallardan günəş batareyalarının istehsalı texnologiyası ərinmiş silikon kütləsinin tədricən soyudulmasıdır. İstehsal üçün bahalı avadanlıq tələb olunmur, buna görə də silikonun alınması xərcləri azalır. Polikristal günəş anbarları monokristaldan fərqli olaraq daha aşağı səmərəlilik əmsalı (11-18%) var. Bu onunla izah olunur ki, soyutma zamanı silikon kütləsi kiçik dənəvər qabarcıqlarla doyur və bu da şüaların əlavə sınmasına səbəb olur.

Amorf silisium elementləri

Məhsullar xüsusi növ kimi təsnif edilir, çünki onların silikon tipinə aid olması istifadə olunan materialın adından gəlir və günəş batareyalarının istehsalı plyonkalı cihaz texnologiyasından istifadə etməklə həyata keçirilir. İstehsal prosesində kristal öz yerini silikon hidrogen və ya silona verir, onun nazik təbəqəsi substratı əhatə edir. Batareyalar ən aşağı səmərəlilik dəyərinə malikdir, yalnız 6% -ə qədər. Elementlər, əhəmiyyətli çatışmazlığa baxmayaraq, onlara yuxarıda göstərilən növlərə uyğun durmaq hüququ verən bir sıra danılmaz üstünlüklərə malikdir:

• optikanın udulma dəyəri monokristal və polikristal ötürücülərdən iki dəfə yüksəkdir;
• yalnız 1 mikron minimum təbəqə qalınlığına malikdir;
• buludlu hava digər növlərdən fərqli olaraq işığın dəyişdirilməsi işinə təsir etmir;
• yüksək əyilmə gücünə görə çətin yerlərdə problemsiz istifadə edilə bilər.

Yuxarıda təsvir edilən üç növ günəş çeviricisi ikili xüsusiyyətlərə malik materiallardan hazırlanmış hibrid məhsullarla tamamlanır. Amorf silisiumun tərkibinə mikroelementlər və ya nanohissəciklər daxil olduqda belə xüsusiyyətlər əldə edilir. Yaranan material polikristal silikona bənzəyir, lakin yeni texniki xüsusiyyətlərə görə onunla müsbət müqayisə olunur.göstəricilər.

CdTe film tipli günəş batareyalarının istehsalı üçün xammal

Material seçimi istehsalın maya dəyərini az altmaq və işdə məhsuldarlığı artırmaq ehtiyacı ilə diktə olunur. Ən çox istifadə edilən işığı udan kadmium tellurid. Ötən əsrin 70-ci illərində CdTe kosmosdan istifadə üçün əsas iddiaçı hesab olunurdu, müasir sənayedə günəş enerjisində geniş tətbiq tapmışdır.

Bu material məcmu zəhər kimi təsnif edilir, ona görə də onun zərərliliyi ilə bağlı mübahisələr səngimir. Alimlərin araşdırmaları nəticəsində məlum olub ki, atmosferə daxil olan zərərli maddələrin səviyyəsi məqbuldur və ətraf mühitə zərər vermir. Səmərəlilik səviyyəsi cəmi 11% təşkil edir, lakin belə elementlərdən çevrilən elektrik enerjisinin dəyəri silikon tipli cihazlardan 20-30% aşağıdır.

Selenium, mis və indiumdan hazırlanmış şüa akkumulyatorları

Cihazdakı yarımkeçiricilər mis, selen və indiumdur, bəzən sonuncunun qalliumla əvəzlənməsinə icazə verilir. Bu, düz tipli monitorların istehsalı üçün indiuma olan yüksək tələbatla bağlıdır. Buna görə də, bu əvəzetmə seçimi seçildi, çünki materiallar oxşar xüsusiyyətlərə malikdir. Amma səmərəlilik göstəricisi üçün dəyişdirmə mühüm rol oynayır, qalliumsuz günəş batareyasının istehsalı cihazın səmərəliliyini 14% artırır.

Polimer əsaslı günəş kollektorları

Bu elementlər bazarda bu yaxınlarda göründüyü üçün gənc texnologiyalar kimi təsnif edilir. Üzvi yarımkeçiricilər işığı udurlaronu elektrik enerjisinə çevirmək. İstehsal üçün karbon qrupunun fullerenləri, polifenilen, mis ftalosiyanin və s. istifadə olunur. Nəticədə işdə 5-7% səmərəlilik əmsalı verən nazik (100 nm) və elastik plyonkalar alınır. Dəyər kiçikdir, lakin elastik günəş batareyalarının istehsalı bir neçə müsbət məqama malikdir:

• Hazırlanması çox xərc tələb etmir;
• elastikliyin böyük əhəmiyyət kəsb etdiyi döngələrdə çevik batareyaları quraşdırmaq imkanı;
• quraşdırmanın nisbətən asanlığı və əlverişliliyi;
• çevik batareyalar ekoloji cəhətdən təmizdir.

İstehsal zamanı kimyəvi turşular

Ən bahalı günəş batareyası çoxkristallı və ya monokristal silikon vaflidir. Silikonun ən rasional istifadəsi üçün psevdo-kvadrat fiqurlar kəsilir, eyni forma gələcək modulda plitələri sıx şəkildə qoymağa imkan verir. Kəsmə prosesindən sonra zədələnmiş səthin mikroskopik təbəqələri səthdə qalır, onlar da daxil olan şüaların qəbulunu yaxşılaşdırmaq üçün aşındırma və tekstura ilə çıxarılır.

Bu şəkildə işlənmiş səth təsadüfi yerləşmiş mikropiramidalardır, kənarından əks olunan işıq digər çıxıntıların yan səthlərinə düşür. Boş altma proseduru materialın əksetmə qabiliyyətini təxminən 25% azaldır. Tuzlama prosesi bir sıra turşu və qələvi qəbul ediremal olunur, lakin təbəqənin qalınlığını əhəmiyyətli dərəcədə az altmaq qəbuledilməzdir, çünki boşqab sonrakı emallara tab gətirmir.

Günəş elementlərindəki yarımkeçiricilər

Günəş batareyası istehsal texnologiyası bərk elektronikanın əsas konsepsiyasının p-n-qovşağı olduğunu güman edir. Əgər n-tipinin elektron keçiriciliyi və p-tipinin deşik keçiriciliyi bir boşqabda birləşdirilirsə, onda onların arasında təmas nöqtəsində p-n keçidi baş verir. Bu tərifin əsas fiziki xüsusiyyəti bir maneə kimi xidmət etmək və bir istiqamətdə elektrik ötürmək qabiliyyətidir. Məhz bu effekt günəş batareyalarının tam işləməsini təmin etməyə imkan verir.

Fosforun diffuziyası nəticəsində lövhənin uclarında elementin səthində cəmi 0,5 mikron dərinlikdə əsaslanan n tipli təbəqə əmələ gəlir. Günəş batareyasının istehsalı işığın təsiri altında yaranan əks işarələrin daşıyıcılarının dayaz nüfuzunu təmin edir. Onların p-n-qovşağının təsir zonasına gedən yolu qısa olmalıdır, əks halda onlar heç bir elektrik cərəyanı yaratmadan görüşdükləri zaman bir-birlərini söndürə bilərlər.

Plazma-kimyəvi aşındırmadan istifadə

Günəş batareyasının dizaynı cərəyanı tutmaq üçün quraşdırılmış barmaqlıqlı ön səthə və möhkəm kontakt olan arxa tərəfə malikdir. Diffuziya fenomeni zamanı iki müstəvi arasında elektrik qısaqapanması baş verir və sonuna qədər ötürülür.

Qısaqapanmanı aradan qaldırmaq üçün avadanlıqdan istifadə olunurplazma-kimyəvi, kimyəvi aşındırma və ya mexaniki, lazer köməyi ilə bunu etməyə imkan verən günəş batareyaları. Plazma-kimyəvi təsir üsulu tez-tez istifadə olunur. Bir-birinə yığılmış silikon vaflilər yığını üçün aşındırma eyni vaxtda həyata keçirilir. Prosesin nəticəsi müalicə müddətindən, agentin tərkibindən, materialın kvadratlarının ölçüsündən, ion axınının istiqamətindən və digər amillərdən asılıdır.

Yansıtma əleyhinə örtük tətbiqi

Elementin səthinə faktura tətbiq etməklə əksetmə 11%-ə qədər azalır. Bu o deməkdir ki, şüaların onda biri sadəcə olaraq səthdən əks olunur və elektrik cərəyanının əmələ gəlməsində iştirak etmir. Belə itkiləri az altmaq üçün elementin ön tərəfinə işıq impulslarının dərin nüfuzu olan bir örtük tətbiq olunur, bu da onları geri əks etdirmir. Alimlər optika qanunlarını nəzərə alaraq təbəqənin tərkibini və qalınlığını müəyyən edirlər, ona görə də belə örtüklü günəş panellərinin istehsalı və quraşdırılması əksi 2%-ə qədər azaldır.

Ön tərəfdə kontakt örtük

Elementin səthi ən böyük miqdarda radiasiya udmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur, tətbiq olunan metal meshin ölçü və texniki xüsusiyyətlərini müəyyən edən bu tələbdir. Ön tərəfin dizaynını seçərək, mühəndislər bir-birinə zidd olan iki problemi həll edirlər. Optik itkilərin azalması incə xətlər və onların bir-birindən böyük məsafədə yerləşməsi ilə baş verir. Genişlənmiş şəbəkə ölçüsü ilə günəş batareyasının istehsalı bəzi yüklərin təmasda olmaq üçün vaxtının olmamasına və itməsinə səbəb olur.

Buna görə də elm adamları hər bir metal üçün məsafə və xətt qalınlığının dəyərini standartlaşdırdılar. Çox nazik zolaqlar şüaları udmaq üçün elementin səthində yer açır, lakin güclü cərəyan keçirmir. Metalizasiyanın tətbiqinin müasir üsulları ekran çapından ibarətdir. Material olaraq gümüş tərkibli pasta özünü ən çox doğruldur. İstifadəsi sayəsində elementin səmərəliliyi 15-17% yüksəlir.

Cihazın arxasında metallaşma

Cihazın arxasına metalın çökməsi iki yolla baş verir, hər biri öz işini yerinə yetirir. Ayrı-ayrı deşiklər istisna olmaqla, bütün səth üzərində davamlı nazik təbəqə alüminium ilə püskürtülür və deliklər kontakt rolunu oynayan gümüş tərkibli pasta ilə doldurulur. Möhkəm alüminium təbəqə, şəbəkənin sallanan kristal bağlarında itirilə bilən pulsuz yüklər üçün arxa tərəfdə bir növ güzgü cihazı kimi xidmət edir. Belə bir örtüklə günəş panelləri gücdə 2% daha çox işləyir. Müştəri rəyləri deyir ki, bu cür elementlər daha davamlıdır və buludlu havadan o qədər də təsirlənmir.

Öz əlinizlə günəş panelləri hazırlamaq

Günəşdən gələn enerji mənbələrini hər kəs evdə sifariş edib quraşdıra bilməz, çünki onların qiyməti bu gün kifayət qədər yüksəkdir. Buna görə də, bir çox usta və usta evdə günəş panellərinin istehsalını mənimsəyir.

Özünə montaj üçün fotosel dəstlərini İnternetdə müxtəlif saytlarda ala bilərsiniz. Onların dəyəriistifadə olunan lövhələrin sayından və gücdən asılıdır. Məsələn, 36 plitə ilə 63 ilə 76 Vt arasında olan aşağı güc dəstləri 2350-2560 rubla başa gəlir. müvafiq olaraq. İstənilən səbəbdən istehsal xətlərindən imtina edilmiş iş elementləri də buradan alınır.

Fotovoltaik çeviricinin növünü seçərkən nəzərə alın ki, polikristal elementlər buludlu havaya daha davamlıdır və monokristaldan daha səmərəli işləyir, lakin xidmət müddəti daha qısadır. Monokristal olanlar günəşli havada daha səmərəlidir və daha uzun müddət davam edəcək.

Ev şəraitində günəş panellərinin istehsalını təşkil etmək üçün gələcək konvertordan enerji alacaq bütün cihazların ümumi yükünü hesablamaq və cihazın gücünü müəyyən etmək lazımdır. Panelin meyl bucağı nəzərə alınmaqla, buradan fotosellərin sayı izlənir. Bəzi ustalar gündönümünün hündürlüyündən, qışda isə yağan qarın qalınlığından asılı olaraq yığılma müstəvisinin mövqeyini dəyişmək imkanını təmin edirlər.

Qabı hazırlamaq üçün müxtəlif materiallardan istifadə olunur. Ən tez-tez onlar alüminium və ya paslanmayan küncləri qoyurlar, kontrplakdan, suntadan və s. istifadə edirlər. Şəffaf hissə üzvi və ya adi şüşədən hazırlanır. Satışda artıq lehimli keçiriciləri olan fotosellər var, montaj tapşırığı sadələşdirildiyi üçün belə olanları almaq üstünlük təşkil edir. Plitələr bir-birinin üstünə yığılmır - aşağı olanlar mikro çatlar verə bilər. Lehim və flux əvvəlcədən tətbiq olunur. Elementləri dərhal işçi tərəfə qoyaraq lehimləmək daha rahatdır. Sonda ekstremal plitələr təkərlərə (daha geniş keçiricilər) qaynaqlanır, bundan sonra "minus" və "plus" çıxarılır.

Görülən işdən sonra panel sınaqdan keçirilir və möhürlənir. Xarici sənətkarlar bunun üçün birləşmələrdən istifadə edirlər, lakin bizim sənətkarlarımız üçün onlar kifayət qədər bahadır. Evdə hazırlanmış çeviricilər silikonla möhürlənib, arxa tərəfi isə akril əsaslı lak ilə örtülmüşdür.

Sonda demək lazımdır ki, öz əlləri ilə günəş panelləri hazırlayan ustaların rəyləri həmişə müsbətdir. Konvertorun istehsalına və quraşdırılmasına pul xərclədikdən sonra ailə tez bir zamanda onların pulunu ödəyir və pulsuz enerjidən istifadə edərək qənaət etməyə başlayır.