Hogyan készülnek a napelemek

A cellaszerkezet szintjén tehát a gyártáshoz különböző anyagtípusok állnak rendelkezésre, mint például a monoszilícium, a poliszilícium vagy az amorf szilícium (AnSi). Az első 2 cellafajta gyártási folyamata némileg hasonló. Az alábbiakban a kristályos napelemek előállításának lépéseiről olvashat.

1. lépés: Homokozás

Homok

Minden az alapanyaggal kezdődik, ami a mi esetünkben a homok. A legtöbb napelem szilíciumból készül, amely a természetes tengerparti homok fő összetevője.

A szilícium bőségesen rendelkezésre áll, így ez a második legjobban hozzáférhető elem a Földön.

A homok magas minőségű szilíciummá alakítása azonban magas költségekkel jár, és energiaigényes folyamat. A nagy tisztaságú szilíciumot kvarchomokból ívkemencében, nagyon magas hőmérsékleten állítják elő.

2 lépés: Rögök

A szilíciumot összegyűjtik, általában szilárd kőzet formájában. E kőzetek százait olvasztják össze nagyon magas hőmérsékleten, hogy henger alakú ingotokat alkossanak. A kívánt forma eléréséhez acélból készült, hengeres kemencét használnak.

Ingotok

Az olvasztás során figyelmet fordítanak arra, hogy minden atom tökéletesen a kívánt szerkezetben és irányultságban igazodjon egymáshoz. A folyamathoz bórt adnak hozzá, ami pozitív elektromos polaritást kölcsönöz a szilikonnak.

A monokristályos cellákat egyetlen szilíciumkristályból állítják elő. A monoszilícium nagyobb hatékonysággal alakítja át a napenergiát villamos energiává, ezért a monokristályos panelek ára magasabb.

A poliszilikon cellák több szilíciumkristály összeolvasztásával készülnek. Felismerhetők a különböző szilíciumkristályok által adott törött üveg kinézetről. Miután az ingot lehűlt, csiszolást és polírozást végeznek, így az ingot lapos oldalúvá válik.

3 lépés: ostyák

Ostya

Az ostyák a gyártási folyamat következő lépését jelentik.

A szilícium ingotot vékony korongokra, más néven ostyákra szeletelik. A precíziós vágáshoz drótfűrészt használnak. Az ostya vékonysága egy papírlapéhoz hasonló.

Mivel a tiszta szilícium fényes, képes visszaverni a napfényt. A napfényveszteség csökkentése érdekében a szilícium ostyára fényvisszaverődést gátló bevonatot helyeznek.

4 lépés: Napelemek

A következő folyamatok során az ostyából napelem lesz, amely képes a napenergiát villamos energiává alakítani.

cella

Minden egyes ostyát kezelnek, és minden egyes felületre fémvezetőket helyeznek. A vezetők rácsszerű mátrixot adnak az ostyának a felületen. Ez biztosítja a napenergia villamos energiává alakítását. A bevonat megkönnyíti a napfény elnyelését, ahelyett, hogy visszatükrözné azt.

Egy kemencéhez hasonló kamrában foszfort szórnak vékony rétegben az ostyák felületére. Ez negatív elektromos irányultsággal fogja feltölteni a felületet. A bór és a foszfor kombinációja adja majd a pozitív-negatív átmenetet, ami kritikus a PV-cella megfelelő működéséhez.

5. lépés: A napelemtől a napelemig

A napelemeket összeforrasztjuk, a cellák összekapcsolásához fémcsatlakozókat használunk. A napelemek mátrixszerű szerkezetbe integrált napelemekből állnak.

A piacon jelenleg szokásos kínálat a következő:

48 cellás panelek - alkalmasak kisebb lakótetőkre.

60 cellás panelek - ez a szabványos méret.

72 cellás panelek - nagyméretű létesítményekhez használják.

Panel

Az Egyesült Királyságban a kWh-ban kifejezve a leggyakoribb méretű rendszer a 4 kWh-s napelemes rendszer.

A cellák összeállítása után a nap felé néző elülső oldalra egy vékony (kb. 6-7 mm-es) üvegréteg kerül. A hátlap rendkívül tartós, polimer alapú anyagból készül. Ez megakadályozza, hogy a víz, a talaj és más anyagok a hátoldalról bejussanak a panelbe. Ezt követően kerül rá a csatlakozódoboz, hogy a modulon belüli csatlakozásokat lehetővé tegye.

Az egész akkor áll össze, amikor a keret össze van szerelve. A keret az ütések és az időjárás ellen is védelmet nyújt. A keret használata lehetővé teszi a panel különböző módon történő rögzítését is, például rögzítőbilincsekkel.

Az EVA (etilénvinil-acetát) a ragasztó, amely mindent összeköt. Nagyon fontos, hogy a tokozóanyag minősége magas legyen, hogy ne károsítsa a cellákat a zord időjárási körülmények között.

6. lépés: A modulok tesztelése

Miután a modul elkészült, tesztelésre kerül sor annak biztosítása érdekében, hogy a cellák az elvárásoknak megfelelően működjenek. Referenciapontként az STC (szabványos tesztelési feltételek) szolgálnak. A panelt a gyártóüzemben egy villámtesztelőbe helyezik. A tesztelő 1000W/m2 besugárzásnak, 25°C-os cellahőmérsékletnek és 1,5 g légtömegnek felel meg. Az elektromos paramétereket feljegyzik, és ezeket az eredményeket minden panel műszaki adatlapján megtalálhatja. A minősítésekből kiderül a kimenő teljesítmény, a hatásfok, a feszültség, az áram, az ütés és a hőmérséklet-tűrés.

Az STC mellett minden gyártó használja a NOCT-t (névleges üzemi cellahőmérséklet). A használt paraméterek közelebb állnak a "valós élet" forgatókönyvéhez: nyitott áramkörű modul üzemi hőmérséklete 800W/m2 besugárzás mellett, 20°C környezeti hőmérséklet, 1m/s szélsebesség. A NOCT értékek a műszaki specifikációs lapon találhatók.

A tisztítás és az ellenőrzés a gyártás utolsó lépései, mielőtt a modul készen áll a házakba vagy vállalkozásokba történő kiszállításra. A napenergia-iparban a kutatás és fejlesztés célja a napelemek költségeinek csökkentése és a hatékonyság növelése. A napelemgyártó ipar egyre versenyképesebbé válik, és az előrejelzések szerint népszerűbb lesz, mint a hagyományos energiaforrások, például a fosszilis tüzelőanyagok.