Солнечная батарея из чего сделана: Из чего делают солнечные батареи различных поколений панелей

Из чего сделаны солнечные батареи?

• Главная
• Блог
• Из чего сделаны солнечные батареи?

01.05.21

Солнечные электростанции постепенно завоевывают сердца украинских семей. Ведь с помощью всего одной станции можно помочь электроснабжению своего домохозяйства, не причиняя вред экологии, а также заработать на «зеленом» тарифе. Но главная составляющая каждой электростанции — это солнечные батареи. В этой статье поговорим из чего состоят панели и о производителях фотомодулей.

Из чего состоит солнечная панель?

У всех солнечных батарей структура практически одинаковая. Основа каждой панели — это фотоэлектрические образователи, которые делают из кремния. Выглядят они как небольшие ячейки и преобразовывают солнечную энергию в электрический ток. Фотоэлементы с обеих стороной покрывают полимерной пленкой, которая делает панель герметичной. Дополнительно тыльную сторону батареи покрывают полимерной составляющей, а вся панель покрыта сверхстойких стеклом — чтобы такие физические факторы как град или дождь не смогли повредить конструкции.

Кто лидер на рынке панелей?

Монополист по производству солнечных батарей — Китай. Именно эта страна одна из первых увидела потенциал в альтернативной энергетике и мощно запустила производства фотомодулей по всей стране. Стремительный рост объясняется еще и тем, что китайские фермеры используют панели для зарядки сельскохозяйственного оборудования, которое может работать автономно. К примеру, только в 2016 году  общая мощность панелей, установленных в Китае превысила 34 ГВт. На то время, это было больше половины показателей США. Но китайцы на этом не остановились. Сейчас страна производит на мировой рынок больше 70% батарей, а из 10-и лидирующий производителей фотомодулей 7 — это китайские предприятия.

Класс качества солнечных батарей 

Во многочисленном разнообразии брендов и производителей солнечных панелей новичку сложно разобраться. Поэтому для того, чтобы понять особенности производителей и качество панелей, были придуманы классы Tier. Например, Tier 1 делает всего 2% производителей в мире, которые больше 5 лет занимаются производством полного цикла и уделяют много вниманиям научным разработкам. Именно панели класса Tier 1 использует SUNSAY Energy для реализации своих проектов. Рассмотрим другие классы. Итак, уровень Tier 2 — это средние компании со своим производством. Им более 2-х лет на рынке, но они практически не тратят времени на научные исследования. И последний уровень — Tier 3. Как правило, это заводы, которые занимаются сборкой из готовых модулей и элементов, не проводят научные разработки и используют ручной труд на всех фазах производства.

Если вы хотите подробнее узнать как работают солнечные батареи — заглядывайте на наш блог. А для всех, кто хочет установить солнечную станцию, но не знает, с чего начать — обращайтесь к специалистам SUNSAY Energy. Мы с радостью поможем вам выбрать оптимальную станцию для вашего домохозяйства и покажем все преимущества солнечной энергии.

Хотите максимально выгодно и эффективно использовать энергию солнца — обращайтесь к экспертам Sunsay EnergyЗакажите бесплатный змер крыши нашим инженерам

Укажите ваше имяТелефон

Спасибо! Мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Читайте также

03.11.22

Заказать монтаж солнечной электростанции в Киеве: методы расчета мощности СЭС

03.10.22

Зеленый тариф 30 кВт

03.10.22

Солнечная электростанция 50 кВт

03.10.22

Солнечная домашняя электростанция для частного дома

Отправить заявку:

Укажите ваше имяТелефонemailКоментарии

Спасибо! Мы свяжемся с вами в ближайшее время.

Что такое солнечная батарея | SolarSoul.net ☀️

 Солнечная энергия | Фотовольтаика

Обычно под термином «солнечная батарея» подразумевается панель генерирующая электрический ток под воздействием солнечного света. Солнечную батарею еще называют фотоэлектрическим преобразователем. Так же встречаются такие термины как: солнечная панель, солнечный модуль, фотомодуль и т.д.

Структура фотоэлектрической установки

Солнечная батарея и фотоэффект

Для получения электроэнергии от солнечной батареи необходимо осуществить фотоэффект. Этот процесс связан с физическим явлением p-n перехода, который происходит в фотоэлементе. Конструктивно фотоэлемент состоит из двух пластин полупроводникового материала. Одна из используемых пластин содержит атомы бора, а вторая атомы мышьяка. При этом верхний слой характеризуется переизбытком электронов (область электронов), а нижняя – их нехваткой (так называемая дырочная область). В данном случае на границе этих пластин поддерживается электронно-дырочный переход, так называемый p-n переход.

В результате попадания на фотоэлемент солнечных лучей (фотонов) происходит освещение пластин и оба слоя взаимодействуют как электроды обыкновенной батареи – возникает электродвижущая сила (ЭДС).

.
Солнечный луч возбуждает электроны, которые начинают перемещаться из одной пластины в другую. Для снятия электрической энергии на обе поверхности напаивают тонкие слои проводника и подключают к нагрузке. Выработка этой энергии не связана с химическими реакциями, поэтому такая солнечная батарея может прослужить довольно долгий срок.

Основа для большинства солнечных батарей – кремний

Кремний для производства солнечных батарей может быть монокристаллическим или поликристаллическим. Внешне монокристаллический кремний можно отличить по равномерному чёрно-серому цвету поверхности фотоэлемента. Этот вид материала выращивают в промышленных условиях, после чего специальной нитью разрезают на тонкие пластины. Второй тип представляет собой новое поколение элементов, сделанных из более доступного поликристаллического кремния. Изготовление проходит методом литья. Выглядит материал как, поверхность с неравномерным синим переливом. Кроме того, в кремний добавляют в определенном количестве мышьяк и бор.

Учёные вплотную изучают вопросы, которые могли бы улучшить выработку электроэнергии в солнечных электростанция при помощи повышения КПД солнечной батареи. Для этого в тонкослойных ячейках может содержаться не только кремний, но и галлий, арсенид, кадмий, медь, селен и многие другие материалы. Так же большой проблемой на пути улучшения эффективности солнечных батарей, является избыточное тепло, которое возникает при нагреве пластин солнечных элементов. Разрабатывается много путей для отвода данного тепла от солнечной батареи. Ведь КПД панелей в редких случаях превышает 25 %.

Типы солнечных батарей

В настоящее время на рынке можно найти пять основных типов солнечных батарей.

Наибольшую популярность получили солнечные батареи из поликристаллических фотоэлементов. Эффективность таких панелей в среднем  составляет 12-14 %.

Панели из монокристаллических фотоэлементов характеризуются более высоким КПД (14-16 %). Такие панели немного дороже чем панели из поликристаллического кремния. Так же ячейки имеют форму многоугольника и из-за этого не полностью заполняют пространство солнечной батареи, что приводит к более низкой эффективности всей батареи по отношению к одной ячейки.

Солнечные батареи из аморфного кремния имеют наименьшую эффективность ( 6-8 %), но в то же время имеют наиболее низкую себестоимость производимой энергии.

Солнечные батареи на основе Теллурид Кадмия (CdTe) представляют собой тонкопленочную технологию производства солнечных проебразователей. Полупроводниковые слои наносят на панель толщиной всего в несколько сотен микрон. Производство является менее вредным для окружающей среды. Эффективность солнечных батарей на основе Теллурид Кадмия составляет порядка 11-12 %.

Солнечные батареи на основе смеси Индия, Галлия, Меди, Селена (CIGS) так же является тонкопленочной технологией производства фотоэлементов.  Эффективность варьируется от 10 до 15 %. Эта технология еще мало распространена на рынке, однако очень быстро развивается.

Солнечная батареяфотобатареяФотоэлементы

Из чего сделаны солнечные панели?

Начнем с того, что практически во всех солнечных фотоэлектрических (PV) панелях в качестве основного материала компонента используются пластины кристаллического кремния. Кремний используется для создания полупроводников примерно для 95% всех солнечных панелей, представленных сегодня на рынке, а остальные 5% используют экспериментальные и разрабатываемые технологии, такие как органические фотоэлектрические элементы.

Полупроводники, созданные для солнечных батарей, создают электричество: при взаимодействии с солнечным светом электроны в этом материале выбиваются, что является основой электричества. Этот процесс называется фотогальваническим эффектом, и именно так солнечные батареи вырабатывают энергию.

Конечно, солнечные фотоэлементы не смогут питать ваш дом без остальных рабочих компонентов, включая стекло, пластик, металл и проводку. Солнечные панели обычно покрыты слоем стекла и антибликовым покрытием для защиты чувствительных кремниевых солнечных элементов, но при этом пропускают свет.

Вся конструкция поддерживается пластиковой/полимерной рамой для установки на крыше или в наземной солнечной системе. Как и в случае с любой современной и развивающейся технологией, особенно в области энергетики, солнечные панели бывают разных стилей, компонентов и конструкций.

Наиболее распространенными типами солнечных панелей являются монокристаллические солнечные панели, поликристаллические солнечные панели и тонкопленочные солнечные панели:

• Монокристаллические кремниевые панели изготовлены из монокристалла. Это самые эффективные солнечные панели, но и самые дорогие.
• Поликристаллические кремниевые солнечные элементы состоят из нескольких кристаллов кремния, соединенных вместе. Они не так высокоэффективны, как монокристаллические панели, но являются более экономичным вариантом солнечных батарей на крыше.
• Тонкопленочные солнечные элементы изготовлены из аморфного кремния, что делает их наиболее гибкими солнечными панелями, но и наименее эффективными.

Почему солнечные панели сделаны из силикона?

Поскольку силикон является преобладающим материалом, используемым для создания солнечных панелей, возникает естественный вопрос: почему? Силикон использовался в качестве полупроводникового материала солнечной фотоэлектрической панели на протяжении большей части истории солнечной промышленности.

Изучая все возможные материалы периодической таблицы, разработчики ранних и современных солнечных панелей обнаружили, что силикон на самом деле обладает рядом идеальных свойств, которые сделали его идеальным кандидатом на роль этого полупроводникового материала:

• Силикон в изобилии доступен и доступен как элементарный материал, что делает его подходящим для крупномасштабных систем.
• С точки зрения химии и электроники, силикон довольно легко оптимизировать для фотогальванического эффекта, который эффективно преобразует солнечный свет в электричество.
• Как компонентный материал, силикон имеет долгий срок службы, что делает инвестиции в солнечные панели еще более плодотворными.

Вы можете бесплатно и без каких-либо обязательств получить оценку от ведущей солнечной компании в вашем регионе, нажав ниже.

Как делают солнечные батареи?

Из-за того, что для удовлетворения растущего глобального спроса на новые солнечные установки необходимо большое количество солнечных панелей, производственный процесс стал довольно упорядоченным и стандартизированным.

Производители солнечной энергии начинают с создания кремниевых элементов, процесс, который включает расплавление силиконового материала и смешивание его с поддерживающими элементами. Затем они создают листы материала, которые можно разрезать и превратить в ячейки компонентов. Эта часть процесса обычно включает массовое производство и лазерную резку для ускорения производства.

Готовые ячейки затем защищают слоем материала, такого как стекло или пластик. После того, как солнечные элементы созданы, их необходимо соединить вместе в нужном размере, форме и конфигурации. Для этого производители припаивают их к основанию солнечной панели, которое выполнено из токопроводящего металла.

База содержит ячейки, а также передает вырабатываемую ими электроэнергию в одно место, независимо от того, направляется ли она в здание, в местную энергосистему или куда-либо еще.

Осталось присоединить солнечный модуль к внешней полимерной раме, которая удерживает панель и изолирует электрические компоненты, покрывая все защитным слоем стекла.

Наконец, производители упаковывают панели и отправляют их установщикам.

Экологически безопасно ли производить солнечные батареи?

В то время как солнечная энергия часто рассматривается как маяк чистой энергии в мире, быстро уступающем изменению климата, недоброжелатели укажут, что производство солнечных панелей имеет свои собственные экологические соображения.

По мере того, как за последние несколько десятилетий технология солнечных панелей совершенствовалась, производственный процесс продолжал становиться менее загрязняющим окружающую среду, как показано в академическом исследовании, которое обнаружило «сильные тенденции к снижению воздействия на окружающую среду» производства солнечных панелей в период с 1975 по 2015 год. темпы улучшения не остановились в последние годы, и определение наиболее экологически безопасных материалов и производственных процессов остается главным приоритетом всех крупных производителей солнечной энергии.

Кроме того, в жизненный цикл солнечных панелей активно включаются соображения, связанные с окончанием срока службы солнечных панелей, при этом производители разрабатывают способы вторичной переработки панелей и их компонентов, чтобы еще больше минимизировать их воздействие. При этом бесплатного обеда не бывает.

Производство любого продукта требует энергии и ресурсов, а это означает, что процесс по своей сути выбрасывает углекислый газ в атмосферу — именно то, что возобновляемая энергия стремится свести к минимуму. Хотя производство солнечных батарей имеет экологические издержки, то же самое относится и к строительству электростанций и ветряных турбин; добыча и сжигание ископаемого топлива; и любой другой способ создания полезной энергии.

Но с солнечными панелями, срок службы которых составляет 25 лет и более, это воздействие на окружающую среду распространяется на длительный период, в то время как фактическое производство электроэнергии не требует топлива. В расчете на киловатт-час в течение всего срока службы солнечной панели чистое воздействие намного ниже, чем практически у любого другого источника энергии, и это влияние становится еще меньше с постоянным совершенствованием технологий, цепочек поставок и программ утилизации.

Подходит ли вам солнечная энергия?

Поскольку энергетические компании стремятся решить проблему изменения климата, а экологически сознательные потребители энергии осознают преимущества собственного производства электроэнергии, солнечная энергия становится все более распространенным источником электроэнергии.

После того, как в 2010 году это была всего лишь вспышка на радаре, мощность солнечной энергии в США выросла в 50 раз за последнее десятилетие и достигла почти 76 гигаватт, производя достаточно энергии для питания 19 миллионов средних домохозяйств. Большинство людей наблюдали эту тенденцию к чистой энергии, наблюдая, как соседи покупают солнечные батареи, сталкиваются с солнечными установками в дополнение к местному бизнесу или даже проезжают мимо полноразмерной солнечной фермы. Но является ли солнечная энергия хорошим выбором для вашего дома?

Для многих домовладельцев решение сводится к стоимости.

Вы можете бесплатно и без каких-либо обязательств получить смету от ведущей солнечной компании в вашем регионе, нажав ниже.

Из чего сделаны солнечные батареи и как они сделаны?

Солнечная энергия вошла в мейнстрим как самый дешевый источник энергии в мире, заставив многих людей задуматься, как солнечная фотоэлектрическая энергия может быть такой эффективной и недорогой, при этом обеспечивая «зеленую» энергию. Ответ на этот вопрос означает понимание того, как работает солнечная энергия, как производятся солнечные панели и из каких частей состоит солнечная панель. Большинство доступных на рынке панелей изготовлены из монокристаллического, поликристаллического или тонкопленочного («аморфного») кремния. В этой статье мы расскажем о различных способах изготовления солнечных элементов и о том, какие детали необходимы для изготовления солнечной панели.

Основные выводы о производстве солнечных панелей

• Солнечные панели обычно изготавливаются из нескольких основных компонентов: кремния, металла и стекла
• Стандартные панели изготавливаются из монокристаллического или поликристаллического кремния
• EnergySage Marketplace, где можно увидеть различные варианты оборудования

Из чего сделаны солнечные панели?

Кремний является одним из наиболее важных материалов, используемых в солнечных панелях, составляющих полупроводники, которые фактически вырабатывают электричество из солнечной энергии. Однако материалы, используемые для изготовления ячеек для солнечных панелей, являются лишь частью самой солнечной панели. Процесс производства солнечной панели объединяет шесть различных компонентов для создания функционирующей солнечной панели. Эти детали включают кремниевые солнечные элементы, металлический каркас, стеклянный лист, стандартный провод 12 В и провод шины. Если вы любите делать что-то своими руками и интересуетесь материалами для солнечных панелей, возможно, вам даже понадобится гипотетический список «ингредиентов», чтобы изготовить их самостоятельно. Вот основные части солнечной панели:

Кремниевые солнечные элементы

Кремниевые солнечные элементы преобразуют солнечный свет в электричество с помощью фотогальванического эффекта. Впаянные вместе в матричную структуру между стеклянными панелями кремниевые элементы взаимодействуют с тонким стеклянным пластинчатым листом и создают электрический заряд.

Металлический каркас (обычно алюминиевый)

Металлический каркас солнечной панели полезен по многим причинам; защиты от неблагоприятных погодных условий или других опасных сценариев, а также для установки солнечной панели под нужным углом.

Стеклянный лист

Лист стеклянного корпуса обычно имеет толщину 6-7 миллиметров, и хотя он тонкий, он играет большую роль в защите кремниевых солнечных элементов внутри.

В дополнение к самим солнечным элементам стандартная солнечная панель включает в себя стеклянный кожух в передней части панели для повышения долговечности и защиты кремниевого фотоэлектрического модуля. Под внешним стеклом панель имеет кожух для изоляции и защитный задний лист, который помогает ограничить тепловыделение и влажность внутри панели. Изоляция особенно важна, потому что повышение температуры приведет к снижению эффективности, что приведет к снижению мощности солнечной панели. Таким образом, производители фотоэлектрических систем должны приложить дополнительные усилия, чтобы обеспечить улавливание света без перегрева технологии.

Стандартный провод 12 В

Провод 12 В помогает регулировать количество энергии, передаваемой в ваш инвертор, способствуя устойчивости и эффективности модуля.

Шинный провод

Шинный провод используется для параллельного соединения кремниевых солнечных элементов. Провода шины покрыты тонким слоем припоя для облегчения пайки и имеют достаточную толщину, чтобы проводить электрический ток.

Как изготавливаются солнечные панели?

Солнечные панели состоят из монокристаллических или поликристаллических кремниевых солнечных элементов, спаянных вместе и закрытых антибликовым стеклянным покрытием. Как только свет попадает на солнечные элементы, начинается фотоэлектрический эффект и вырабатывается электричество. Пять ключевых этапов изготовления солнечной панели:

1. Изготовьте солнечные элементы 

2. Спаяйте солнечные элементы, чтобы создать панель 

3. Установите задний лист, передний слой стекла и раму

4. Установите распределительную коробку 

5. Проверка качества 

1. Создание солнечных элементов

Основными компонентами солнечной панели являются ее солнечные элементы. Солнечные элементы P-типа или n-типа представляют собой смесь кристаллического кремния и галлия или бора для создания слитка кремния. Когда в смесь добавляется фосфор, клетки могут проводить электричество. Затем слиток кремния разрезают на тонкие листы и покрывают антибликовым слоем. Затем в ячейках прорезают тонкие щели, чтобы направить поток электричества.

Солнечные элементы N-типа и P-типа

Разница между кремниевыми элементами p-типа и n-типа заключается в их химическом составе. Элементы P-типа заряжены положительно благодаря слою бора, тогда как кремниевые элементы n-типа построены на основе фосфора, что придает им отрицательный заряд. Клетки N-типа обычно более эффективны, чем клетки p-типа, благодаря тому, как они взаимодействуют с входящим светом. В отличие от клеток p-типа, клетки n-типа быстрее разрушаются при воздействии большого количества света, например, в летние месяцы.

2. Спаяйте солнечные элементы вместе, чтобы создать панель

После того, как фосфор придает кремниевым пластинам их электрический заряд, металлические соединители соединяют каждый солнечный элемент в процессе, называемом пайкой. Количество ячеек, спаянных вместе одновременно, зависит от того, насколько большой должна быть солнечная панель. Для справки, 60-ячеечные панели имеют стандартный размер, а 72-ячеечные панели обычно используются для коммерческих проектов.

3. Установите задний лист, передний стеклянный слой и раму

В нижней части солнечных элементов для защиты устанавливается защитный лист, обычно изготовленный из сверхпрочного пластика. Затем поверх солнечных элементов устанавливается тонкий стеклянный лист для фильтрации солнечного света в солнечные элементы. Эти детали скреплены клеем под названием этиленвинилацетат (ЭВА). Все эти компоненты заключены в металлический каркас, который крепится к монтажным зажимам на крыше.

4. Установите распределительную коробку

Распределительная коробка защищает проводку солнечной панели от повреждений, чтобы поток электроэнергии двигался от панели к ее инвертору, предотвращая изменение направления тока. Эта функциональность важна в тех случаях, когда солнечная панель не производит электричество, потому что вместо этого она будет пытаться потреблять энергию. Распределительная коробка не допускает реверсирования электрического потока, поэтому ваши солнечные панели могут работать правильно.

5. Тестирование качества 

Каждая солнечная панель, поступающая на рынок, тестируется в соответствии со стандартными условиями испытаний (STC), чтобы убедиться, что панели соответствуют ожидаемой производительности, эффективности и всему остальному, что производитель обещает в своих технических характеристиках. Панели помещают в тестер, где моделируются «стандартные» условия: излучение 1000 Вт/м2, температура ячейки 25°C и масса воздуха 1,5 г. Если он проходит, солнечная панель готова к отгрузке и установке.

Фотоэлектрические панели, монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные панели

Солнечные фотоэлектрические элементы состоят из нескольких частей, наиболее важными из которых являются кремниевые элементы. Кремний, атомный номер 14 в периодической таблице, представляет собой неметалл с проводящими свойствами, которые дают ему возможность преобразовывать солнечный свет в электричество. Когда свет взаимодействует с кремниевой клеткой, он приводит в движение электроны, что инициирует поток электричества. Это известно как «фотоэлектрический эффект».

Однако сами по себе кремниевые элементы не могут обеспечить электричеством ваш дом. Они соединены с металлическим корпусом и проводкой, которые позволяют электронам солнечного элемента улетучиваться и обеспечивать полезную энергию. Кремний имеет несколько различных структур ячеек: одиночная ячейка (монокристаллическая), поликристаллическая или аморфные формы, чаще всего ассоциируется с тонкопленочными солнечными панелями.  

Процесс производства солнечных панелей

Монокристаллический 9Солнечные панели 0015 изготавливаются из одного большого кремниевого блока и изготавливаются в формате кремниевых пластин. Производственный процесс включает вырезание отдельных кремниевых пластин, которые можно прикрепить к солнечной панели. Монокристаллические кремниевые элементы более эффективны, чем поликристаллические или аморфные солнечные элементы. Изготовление отдельных монокристаллических пластин является более трудоемким и, следовательно, более дорогим в производстве, чем поликристаллические элементы. Монокристаллические элементы имеют отчетливую черную эстетику и часто ассоциируются с гладким внешним видом панелей премиум-класса SunPower.

Поликристаллические солнечные элементы также являются кремниевыми элементами, но вместо того, чтобы формироваться в виде большого блока и разрезаться на пластины, они производятся путем плавления нескольких кристаллов кремния вместе. Многие молекулы кремния плавятся, а затем снова сливаются в саму панель. Поликристаллические элементы менее эффективны, чем монокристаллические, но они и дешевле. Они имеют голубоватый оттенок, который часто ассоциируется с эстетикой солнечных панелей SolarWorld.

Наконец, ячеек аморфного кремния создают гибкие материалы для солнечных панелей, которые часто используются в тонкопленочных солнечных панелях. Ячейки аморфного кремния не являются кристаллическими и вместо этого прикреплены к подложке, такой как стекло, пластик или металл. По этой причине тонкопленочные солнечные панели соответствуют своему названию: они тонкие и гибкие, в отличие от стандартной панели. Несмотря на то, что аморфные солнечные элементы идеально подходят для универсальности, они очень неэффективны по сравнению с моно- или поликристаллическими элементами. First Solar наиболее известна производством тонкопленочных панелей в США.0003

После изготовления уникального типа солнечных элементов производители солнечных панелей завершают процесс, подключая электрические системы, добавляя антибликовое покрытие к элементам и помещая всю систему в корпус из металла и стекла.

Найдите производителей и установщиков качественных солнечных панелей с помощью EnergySage

Лучший способ для частных владельцев собственности сэкономить деньги за счет солнечной энергии — это установить домашнюю солнечную фотоэлектрическую систему. Чтобы найти подходящую систему по правильной цене, вам следует делать покупки на торговой площадке EnergySage Solar Marketplace.