Produzione di batterie solari: tecnologia e attrezzature

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'umanità cerca di passare a fonti di alimentazione elettrica alternative che aiutino a mantenere l'ambiente pulito ea ridurre i costi di generazione dell'energia. La produzione di batterie solari è un metodo industriale moderno. Il sistema di alimentazione comprende ricevitori solari, batterie, controller, inverter e altri dispositivi progettati per funzioni specifiche.

La batteria solare è l'elemento principale da cui inizia l'accumulo e la conversione dell'energia dei raggi. Nel mondo moderno, ci sono molte insidie per il consumatore nella scelta di un pannello, poiché l'industria offre un gran numero di prodotti combinati sotto un unico nome.

Celle solari al silicio

Questi prodotti sono apprezzati dai consumatori di oggi. Il silicio è la base per la loro fabbricazione. Le sue riserve nelle profondità sono diffuse e la produzione è relativamente poco costosa. Le celle al silicio si confrontano favorevolmente in termini di prestazioni con altre celle solari.

Tipi di elementi

Le celle solari al silicio sono prodotte nei seguenti tipi:

• monocristallino;
• policristallino;
• amorfo.

Le forme di dispositivi di cui sopra differiscono nel modo in cui gli atomi di silicio sono disposti nel cristallo. La principale differenza tra gli elementi è il diverso indicatore dell'efficienza di conversione dell'energia luminosa, che per i primi due tipi è approssimativamente allo stesso livello e supera i valori per i dispositivi in silicio amorfo.

L'industria odierna offre diversi modelli di collettori di luce solare. La loro differenza sta nelle apparecchiature utilizzate per la produzione di pannelli solari. La tecnologia di produzione e il tipo di materiale di partenza giocano un ruolo.

Tipo a cristallo singolo

Questi elementi sono costituiti da celle di silicone fissate insieme. Secondo il metodo dello scienziato Czochralski, viene prodotto silicio assolutamente puro, da cui vengono realizzati singoli cristalli. Il processo successivo consiste nel tagliare il semilavorato congelato e indurito in lastre con uno spessore compreso tra 250 e 300 micron. Gli strati sottili sono saturati con una griglia metallica di elettrodi. Nonostante l' alto costo di produzione, tali elementi sono ampiamente utilizzati a causa dell' alto tasso di conversione (17-22%).

Produzione di elementi policristallini

La tecnologia per la produzione di celle solari da policristalli prevede il raffreddamento graduale della massa di silicio fuso. La produzione non richiede apparecchiature costose, pertanto si riduce il costo per ottenere il silicio. Gli accumulatori solari policristallini hanno un fattore di efficienza inferiore (11-18%), a differenza di quelli monocristallini. Ciò è spiegato dal fatto che durante il processo di raffreddamento, la massa di silicio è satura di minuscole bolle granulari, il che porta a un'ulteriore rifrazione dei raggi.

Elementi di silicio amorfo

I prodotti sono classificati come un tipo speciale, poiché la loro appartenenza al tipo di silicio deriva dal nome del materiale utilizzato e la produzione di celle solari viene effettuata utilizzando la tecnologia dei dispositivi a film. Il cristallo nel processo di produzione lascia il posto all'idrogeno o al silon di silicio, uno strato sottile del quale copre il substrato. Le batterie hanno il valore di efficienza più basso, solo fino al 6%. Gli elementi, nonostante un notevole svantaggio, presentano una serie di innegabili vantaggi che danno loro il diritto di stare in linea con le tipologie di cui sopra:

• il valore di assorbimento dell'ottica è due dozzina di volte superiore a quello degli azionamenti monocristallini e policristallini;
• ha uno spessore minimo dello strato di solo 1 micron;
• Il tempo nuvoloso non influisce sul lavoro di conversione della luce, a differenza di altre specie;
• Grazie alla sua elevata resistenza alla flessione, può essere utilizzato senza problemi in luoghi difficili.

I tre tipi di convertitori solari descritti sopra sono integrati da prodotti ibridi realizzati con materiali con proprietà doppie. Tali caratteristiche si ottengono se nel silicio amorfo sono inclusi microelementi o nanoparticelle. Il materiale risultante è simile al silicio policristallino, ma si confronta favorevolmente con esso per le nuove caratteristiche tecniche.indicatori.

Materia prima per la produzione di celle solari tipo film CdTe

La scelta del materiale è dettata dalla necessità di ridurre i costi di produzione e migliorare le prestazioni nel lavoro. Il tellururo di cadmio che assorbe la luce più comunemente usato. Negli anni '70 del secolo scorso, CdTe era considerato il principale contendente per l'uso dello spazio, nell'industria moderna ha trovato ampia applicazione nell'energia solare.

Questo materiale è classificato come veleno cumulativo, quindi il dibattito sulla sua nocività non si placa. La ricerca degli scienziati ha stabilito che il livello di sostanze nocive che entrano nell'atmosfera è accettabile e non danneggia l'ambiente. Il livello di efficienza è solo dell'11%, ma il costo dell'elettricità convertita da tali celle è inferiore del 20-30% rispetto ai dispositivi di tipo al silicio.

Accumulatori di raggi in selenio, rame e indio

I semiconduttori nel dispositivo sono rame, selenio e indio, a volte è consentito sostituire quest'ultimo con gallio. Ciò è dovuto alla forte domanda di indio per la produzione di monitor di tipo piatto. Pertanto, è stata scelta questa opzione di sostituzione, poiché i materiali hanno proprietà simili. Ma per l'indicatore di efficienza, la sostituzione gioca un ruolo significativo, la produzione di una batteria solare senza gallio aumenta l'efficienza del dispositivo del 14%.

Collettori solari a base di polimeri

Questi elementi sono classificati come tecnologie giovani, in quanto sono apparsi di recente sul mercato. I semiconduttori organici assorbono la luceper convertirlo in energia elettrica. Per la produzione vengono utilizzati fullereni del gruppo del carbonio, polifenilene, ftalocianina di rame, ecc.. Di conseguenza si ottengono film sottili (100 nm) e flessibili, che nel lavoro danno un coefficiente di efficienza del 5-7%. Il valore è piccolo, ma la produzione di celle solari flessibili ha diversi punti positivi:

• Non costa molto da fare;
• la possibilità di installare batterie flessibili nelle curve dove l'elasticità è di fondamentale importanza;
• facilità relativa e convenienza di installazione;
• Le batterie flessibili rispettano l'ambiente.

Decapaggio chimico durante la produzione

La batteria solare più costosa è un wafer di silicio multicristallino o monocristallino. Per l'uso più razionale del silicio, vengono tagliate figure pseudo-quadrate, la stessa forma consente di posizionare saldamente le lastre nel modulo futuro. Dopo il processo di taglio, sulla superficie rimangono microscopici strati di superficie danneggiata, che vengono rimossi mediante incisione e testurizzazione per migliorare la ricezione dei raggi incidenti.

La superficie trattata in questo modo è una micropiramide posizionata casualmente, riflessa dal bordo della quale, la luce cade sulle superfici laterali di altre sporgenze. La procedura di allentamento riduce la riflettività del materiale di circa il 25%. Il processo di decapaggio adotta una serie di acidi e alcalinilavorazione, ma è inaccettabile ridurre notevolmente lo spessore dello strato, in quanto la lastra non resiste alla lavorazione successiva.

Semiconduttori nelle celle solari

La tecnologia di produzione delle celle solari presuppone che il concetto principale di elettronica solida sia la giunzione p-n. Se la conduttività elettronica del tipo n e la conduttività del foro del tipo p sono combinate in una piastra, si verifica una giunzione p-n nel punto di contatto tra di loro. La principale proprietà fisica di questa definizione è la capacità di fungere da barriera e far passare l'elettricità in una direzione. È questo effetto che consente di stabilire il pieno funzionamento delle celle solari.

Come risultato della diffusione del fosforo, alle estremità della piastra si forma uno strato di tipo n, che si basa sulla superficie dell'elemento a una profondità di soli 0,5 micron. La produzione di una batteria solare prevede una penetrazione superficiale di portatori di segni opposti, che sorgono sotto l'azione della luce. Il loro percorso verso la zona di influenza della giunzione p-n deve essere breve, altrimenti possono spegnersi a vicenda quando si incontrano, senza generare alcuna quantità di elettricità.

Uso dell'incisione chimica al plasma

Il design della batteria solare ha una superficie frontale con una griglia installata per la cattura della corrente e un lato posteriore, che è un solido contatto. Durante il fenomeno di diffusione si verifica un cortocircuito elettrico tra i due piani che viene trasmesso all'estremità.

Per rimuovere il cortocircuito, l'attrezzatura viene utilizzata perbatterie solari, che ti consentono di farlo con l'aiuto di plasma-chimica, incisione chimica o meccanica, laser. Viene spesso utilizzato il metodo dell'influenza plasma-chimica. L'incisione viene eseguita simultaneamente per una pila di wafer di silicio impilati insieme. L'esito del processo dipende dalla durata del trattamento, dalla composizione dell'agente, dalla dimensione dei quadrati del materiale, dalla direzione dei getti di flusso ionico e da altri fattori.

Applicazione di rivestimento antiriflesso

Applicando una texture sulla superficie di un elemento, la riflessione viene ridotta all'11%. Ciò significa che un decimo dei raggi viene semplicemente riflesso dalla superficie e non partecipa alla formazione di elettricità. Per ridurre tali perdite, sul lato anteriore dell'elemento viene applicato un rivestimento con penetrazione profonda degli impulsi luminosi, che non li riflette all'indietro. Gli scienziati, tenendo conto delle leggi dell'ottica, determinano la composizione e lo spessore dello strato, quindi la produzione e l'installazione di pannelli solari con tale rivestimento riduce la riflessione fino al 2%.

Piastra di contatto sul lato anteriore

La superficie dell'elemento è progettata per assorbire la maggior quantità di radiazioni, è questo requisito che determina le caratteristiche dimensionali e tecniche della rete metallica applicata. Scegliendo il design del lato anteriore, gli ingegneri risolvono due problemi opposti. La diminuzione delle perdite ottiche si verifica con linee più sottili e la loro posizione a grande distanza l'una dall' altra. La produzione di una batteria solare con una rete di dimensioni maggiori porta al fatto che alcune delle cariche non hanno il tempo di raggiungere il contatto e vanno perse.

Pertanto, gli scienziati hanno standardizzato il valore della distanza e dello spessore della linea per ciascun metallo. Strisce troppo sottili aprono spazio sulla superficie dell'elemento per assorbire i raggi, ma non conducono una forte corrente. I moderni metodi di applicazione della metallizzazione consistono nella serigrafia. Come materiale, la pasta contenente argento si giustifica maggiormente. Grazie al suo utilizzo, l'efficienza dell'elemento aumenta del 15-17%.

Metallizzazione sul retro del dispositivo

La deposizione di metallo sul retro del dispositivo avviene in due modi, ognuno dei quali svolge il proprio lavoro. Uno strato sottile continuo sull'intera superficie, ad eccezione dei singoli fori, viene spruzzato con alluminio e i fori vengono riempiti con pasta contenente argento, che svolge un ruolo di contatto. Lo strato di alluminio solido funge da dispositivo a specchio sul lato posteriore per le cariche libere che possono essere perse nei legami cristallini penzolanti del reticolo. Con un tale rivestimento, i pannelli solari funzionano il 2% in più di potenza. Le recensioni dei clienti affermano che tali elementi sono più durevoli e non sono così influenzati dal tempo nuvoloso.

Creare pannelli solari con le tue mani

Fonti di energia dal sole, non tutti possono ordinare e installare a casa, in quanto il loro costo oggi è piuttosto elevato. Pertanto, molti artigiani e artigiani stanno padroneggiando la produzione di pannelli solari a casa.

Puoi acquistare set di fotocellule per l'automontaggio su Internet in vari siti. Il loro costodipende dal numero di piastre utilizzate e dalla potenza. Ad esempio, i kit a bassa potenza, da 63 a 76 W con 36 piastre, costano 2350-2560 rubli. rispettivamente. Gli articoli di lavoro rifiutati dalle linee di produzione per qualsiasi motivo vengono acquistati qui.

Nella scelta del tipo di convertitore fotovoltaico, tenere conto del fatto che le celle policristalline sono più resistenti alle intemperie e funzionano in modo più efficiente di quelle monocristalline, ma hanno una vita utile più breve. Quelli monocristallini sono più efficienti con tempo soleggiato e dureranno molto più a lungo.

Per organizzare la produzione di pannelli solari in casa, è necessario calcolare il carico totale di tutti i dispositivi che saranno alimentati dal futuro convertitore e determinare la potenza del dispositivo. Da qui segue il numero delle fotocellule, tenendo conto dell'angolo di inclinazione del pannello. Alcuni artigiani prevedono la possibilità di modificare la posizione del piano di accumulo a seconda dell' altezza del solstizio e, in inverno, dello spessore della neve caduta.

Per realizzare la custodia vengono utilizzati materiali diversi. Molto spesso mettono angoli in alluminio o acciaio inossidabile, usano compensato, truciolare, ecc. La parte trasparente è realizzata in vetro organico o ordinario. In vendita ci sono fotocellule con conduttori già saldati, è preferibile acquistarne di simili, poiché il compito di montaggio è semplificato. I piatti non sono impilati uno sopra l' altro - quelli inferiori possono dare microfessure. La saldatura e il flusso sono preapplicati. È più conveniente saldare gli elementi posizionandoli immediatamente sul lato di lavoro. Alla fine, le piastre estreme vengono saldate ai pneumatici (conduttori più larghi), dopodiché vengono emessi il "meno" e il "più".

Al termine del lavoro, il pannello viene collaudato e sigillato. Gli artigiani stranieri usano composti per questo, ma per i nostri artigiani sono piuttosto costosi. I trasduttori fatti in casa sono sigillati con silicone e il lato posteriore è rivestito con vernice a base acrilica.

In conclusione, va detto che le recensioni dei maestri che realizzavano i pannelli solari con le proprie mani sono sempre positive. Dopo aver speso i soldi per la produzione e l'installazione del convertitore, la famiglia li paga rapidamente e inizia a risparmiare utilizzando energia gratuita.