Преглед на руски слънчеви панели. Слънчеви панели (батерии) за дома Оборудване за производство на слънчеви батерии технология за производство

Слънчевите клетки могат да се произвеждат масово на цена десет пъти по-ниска от сегашната. Проверката на оригиналната технология беше докладвана от група физици и химици, ръководени от Брайън Коргел от Тексаския университет в Остин.

Вместо традиционното отлагане на състав от газовата фаза във вакуумна камера, учените разработиха метод за пръскане на боя, състояща се от армия от фоточувствителни наночастици върху субстрат.Медно-индий-галиев селенид CIGS беше използван като светловъзприемащ състав.

Нанасяне на генериращи електричество наномастила върху субстрат. Коргел и колегите му разработиха и усъвършенстваха метод за синтезиране на CIGS частици, които са 10 хиляди пъти по-тънки по размер от човешки косъм. Суспензия от такива частици се превръща в боя, която може лесно да се нанесе върху основата на бъдеща батерия при стайна температура.

Но засега дори простото боядисване на готовия полимерен субстрат показва пътя към получаване на евтини слънчеви преобразуватели. Брайън и колегите му са произвели няколко от тези фотоволтаични клетки. Тяхната ефективност, уви, беше малка, само 1%, но американски учени смятат, че могат да я повишат до 10% чрез оптимизиране на технологията.

В комбинация с десетократно по-скромна цена от тази на класическите панели, това ще отвори пътя към търговския успех на иновацията. Технологията може да достигне до пазара в рамките на 3-5 години, смята Коргел. Той също така добавя, че новото мастило е полупрозрачно, което ще позволи експериментиране със създаването на прозоречно стъкло, генериращо ток.

Технология за производство на свръхевтини соларни клетки

Слънчевите панели могат да се произвеждат масово на цена десет пъти по-висока от днешната. Група физици и химици, ръководени от Брайън Коргел от Тексаския университет в Остин, докладваха за проверката на оригиналната технология.

За да намалят цената на слънчевите клетки, изследователите съчетаха оптимален полупроводников материал с по-проста и по-евтина технология за обработка.

Вместо традиционното отлагане на състава от газовата фаза във вакуумна камера, учените разработиха метод за пръскане на боя, състояща се от фоточувствителни наночастици върху субстрат.

Медно-индий-галиев селенид CIGS беше използван като светловъзприемащ състав.

Коргел и колегите му разработиха и усъвършенстваха метод за синтезиране на CIGS частици, които са 10 хиляди пъти по-тънки по размер от човешки косъм. Суспензия от такива частици се превръща в боя, която лесно може да се нанесе върху основата на бъдеща батерия при стайна температура.

Ако се създаде метод за подобно пръскане на основата и други елементи, необходими за батерията, ще се отвори пътят за нанасяне слънчеви панелидиректно върху покривите на къщи под формата на няколко слоя боя.

Но засега дори простото боядисване на готовия полимерен субстрат показва пътя към получаване на евтини слънчеви преобразуватели. Брайън и колегите му са произвели няколко от тези фотоволтаични клетки. Тяхната ефективност беше ниска, само 1%, но американски учени смятат, че могат да я повишат до 10% чрез оптимизиране на технологията.

В комбинация с десетократно по-скромна цена от тази на класическите панели, това ще отвори пътя към търговския успех на иновацията. Технологията може да отнеме 35 години, за да достигне пазара, каза Коргел. Той също така добавя, че новото мастило е полупрозрачно, което ще позволи експериментиране със създаването на прозоречно стъкло, генериращо ток.

Слънчеви панели в Русия

Предсказанията на писателите на научна фантастика започват да се сбъдват - светът разбра за екологично чистата неизчерпаема енергия на Слънцето - бъдещето на човечеството. Днес от всички възобновяеми енергийни източници слънчевата енергия се развива най-активно. Именно в слънчевата електроенергия учените виждат алтернатива на нефта и газа, чиито запаси не са неограничени. Фотоволтаични преобразуватели за слънчеви батерии започнаха да се произвеждат в завода за металокерамични устройства в Рязан.

Новата производствена линия в завода в Рязан ще произвежда модули за слънчеви панели с мощност 230 вата за големи мрежови електроцентрали. Компоненти - плочи с антирефлексно покритие в синьо и черно. Суровината за тях е един от най-разпространените природни елементи, силиций, добре познатият пясък. Но за да стане полупроводник, той трябва да премине през 4 етапа на пречистване. Основните производители на поликристален силиций са Япония, САЩ и Германия - световните лидери в прилагането на слънчева енергия.

Изграждането на слънчеви домове и станции се превърна в една от приоритетните области на енергетиката в последните годиниСветът изпитва недостиг на полисилиций. На пазара на биоенергия има борба за този материал, Русия има шанс да бъде аутсайдер. Необходими средстваза изграждането на завод в Рязан беше намерен благодарение на факта, че холдингът „Руска електроника“ и заводът за металокерамични устройства в Рязан станаха част от Руската технологична корпорация. В бъдеще създайте пълномащабно производство от началото до края. От производството на силиций до производството на определени елементи от слънчеви клетки, сглобяването на панели и след това сглобяването на слънчеви електроцентрали.

Неслучайно това предприятие в областта на електрониката е избрано за база за създаване на производство на слънчеви панели. Преди 10 години тук за първи път започнаха да произвеждат соларни модули и използваха нов начинуплътнението им е пластмасово. Това е ноу-хау, патентована технология.

Въпреки че страната ни не се намира в най-слънчевите географски ширини, се планира след 10 години в Русия производството на електроенергия от възобновяеми източници да се увеличи няколко пъти.

Каква е технологията за производство на слънчеви панели?

Технологията за производство на слънчеви панели е твърде сложна, за да бъде описана подробно на този ресурс. Но като цяло не се различава от производството на други полупроводникови устройства: тънките пластини се изрязват от монокристали от ултрачист силиций, обикновено p-тип, тоест легирани с бор или алуминий, след което се полират, ецват , и върху тях се формират полупроводникови структури - - p-n преход от едната страна, p-p+ преход от обратната страна. След това се формира контактна решетка от слоеве титан, паладий и сребро от предната страна и сребърно-паладиев слой отзад и накрая се напръсква антирефлексен слой върху повърхността.

По този начин се получава обикновена слънчева клетка, като тези, които се произвеждаха масово през 80-те години в СССР. Оттогава структурата слънчеви клеткистана значително по-сложен - използва се многослойно покритие и текстуриране на повърхността на силикона, което значително повишава ефективността на събиране на светлина, по-сложна структура на полупроводника и по-модерни системи за събиране на ток.

Източници: www.membrana.ru, www.megawt.ru, sunbat.narod.ru, alternativenergy.ru, www.bolshoyvopros.ru

Изгубените племена на Израел. Част5

Легендата за съзвездието Canes Venatici

Змийски наги

Замъците на Бретан. Част 3

Автоматична станция Луна-13

Луна-13 е съветска междупланетна станция за изследване на Луната и космическото пространство. На 21 декември 1966 г. е изстреляна ракетата-носител "Молния", която изстрелва...

Коварният Мадър

След смъртта на Мая Златогорка Дажбог дълго време живял сам, докато не харесал богинята на смъртта Марена. Синът на Перун се влюби в...

римска култура

култура древен Римсе изучава накратко във всички хуманитарни курсове с цивилизационна насоченост, но цялото многообразие едва ли може да се види в един обзорен курс. ...

Автомобилна радиосистема Pioneer

Защо трябва да изберете автомобилно радио Pioneer? Можете ли да възпроизвеждате CD или само MP3? Имате ли технологията...

Културата на 17 век в Русия

Целият средновековен духовен живот е бил под пълно внимание православна църква. Настъпиха промени в социално-икономическия живот на обществото. живот...

От десетилетия човечеството търси алтернативни източници на енергия, които поне частично да заменят съществуващите. А най-обещаващите от всички днес изглеждат две: вятърната и слънчевата енергия.

Вярно е, че нито едното, нито другото могат да осигурят непрекъснато производство. Това се дължи на променливостта на розата на ветровете и ежедневните метеорологични и сезонни колебания в интензивността на слънчевия поток.

Днешната енергийна индустрия предлага три основни метода за получаване на електрическа енергия, но всички те са вредни по един или друг начин. заобикаляща среда:

Горивна електроенергетика- най-замърсяващи околната среда, съпроводени със значителни емисии в атмосферата въглероден двуокис, сажди и разточителна топлина, което води до свиване на озоновия слой. Добивът на горивни ресурси за него също причинява значителна вреда на околната среда.
Хидроенергияе свързано с много значителни промени в ландшафта, наводняване на полезни земи и причинява щети на рибните ресурси.
Ядрената енергия- най-екологичният от трите, но изисква много значителни разходи за поддържане на безопасността. Всяка авария може да бъде свързана с причиняване на непоправими, дългосрочни щети на природата. Освен това изисква специални мерки за изхвърляне на отпадъци от използвано гориво.

Строго погледнато, има няколко начина за получаване на електричество от слънчева радиация, но повечето от тях използват нейното междинно преобразуване в механична енергия, въртейки вала на генератора, и едва след това в електрическа енергия.

Такива електроцентрали съществуват, те използват двигатели с външно горене на Стърлинг, имат добра ефективност, но имат и съществен недостатък: за да се събере възможно най-много енергия от слънчевата радиация, е необходимо да се произвеждат огромни параболични огледала със системи за проследяване на позиция на слънцето.

Трябва да се каже, че има решения за подобряване на ситуацията, но всички те са доста скъпи.

Има методи, които позволяват директно преобразуване на светлинната енергия в електрически ток. И въпреки че феноменът на фотоелектричния ефект в полупроводниковия селен е открит още през 1876 г., едва през 1953 г., с изобретяването на силициевата фотоклетка, възниква реалната възможност за създаване на слънчеви клетки за генериране на електричество.

По това време вече се появява теория, която позволява да се обяснят свойствата на полупроводниците и да се създаде практическа технологияиндустриалното им производство. Към днешна дата това е довело до истинска полупроводникова революция.

Работата на слънчевата батерия се основава на фотоелектричния ефект. полупроводников p-nпреход, който по същество е обикновен силициев диод. При осветяване на клемите му се появява фотоволтаж от 0,5~0,55 V.

Използвайки електрически генератории батерии, е необходимо да се вземат предвид разликите, които съществуват между . Свързвайки трифазен електродвигател към подходящата мрежа, можете да утроите изходната му мощност.

Следвайки определени препоръки, с минимални разходи по отношение на ресурси и време, можете да произведете силовата част на високочестотен импулсен преобразувател за домашни нужди. Можете да проучите структурните и схемните схеми на такива захранвания.

Структурно всеки елемент на слънчева батерия е направен под формата на силиконова пластина с площ от няколко cm2, върху която са оформени много такива фотодиоди, свързани в една верига. Всяка такава плоча е отделен модул, който произвежда определено напрежение и ток, когато е изложен на слънчева светлина.

Като свържете такива модули в батерия и комбинирате тяхната паралелно-серийна връзка, можете да получите широк диапазон от стойности на изходната мощност.

Основните недостатъци на слънчевите панели:

Голяма неравномерност и неравномерност на производството на енергия в зависимост от времето и сезонната височина на слънцето.
Ограничава мощността на цялата батерия, ако поне една част от нея е засенчена.
Зависимост от посоката на слънцето в различните часове на деня. За да използвате батерията възможно най-ефективно, трябва да се уверите, че тя винаги е насочена към слънцето.
Във връзка с горното, необходимостта от съхранение на енергия. Най-голямото потребление на енергия се случва в момент, когато производството й е минимално.
Голяма площ, необходима за структура с достатъчна мощност.
Крехкостта на дизайна на батерията, необходимостта от постоянно почистване на повърхността й от мръсотия, сняг и др.
Соларните модули работят най-ефективно при 25°C. По време на работа те се нагряват от слънцето много повече висока температура, което значително намалява тяхната ефективност. За да се поддържа оптимална ефективност, батерията трябва да се държи на хладно.

Трябва да се отбележи, че непрекъснато се появяват разработки на слънчеви клетки, използващи най-новите материали и технологии. Това ви позволява постепенно да премахнете недостатъците, присъщи на слънчевите панели или да намалите тяхното въздействие. По този начин ефективността на най-новите клетки, използващи органични и полимерни модули, вече е достигнала 35% и има очаквания да достигне 90%, което прави възможно получаването на много повече мощност със същите размери на батерията или, при запазване на енергийната ефективност, за значително намаляване на размерите на батерията.

Между другото, средната ефективност на автомобилен двигател не надвишава 35%, което предполага, че слънчевите панели са доста ефективни.

Има разработки на елементи, базирани на нанотехнологии, които работят еднакво ефективно при различни ъгли на падаща светлина, което елиминира необходимостта от тяхното позициониране.

Така днес можем да говорим за предимствата на слънчевите панели в сравнение с други източници на енергия:

Без преобразуване на механична енергия или движещи се части.
Минимални експлоатационни разходи.
Трайност 30~50 години.
Тиха работа, без вредни емисии. Екологичност.
Мобилност. Батерията за захранване на лаптоп и зареждане на батерията за LED фенер ще се побере в малка раница.
Независимост от наличието на източници на постоянен ток. Възможност за презареждане на батериите на съвременните джаджи на полето.
Неизискващ към външни фактори. Слънчевите клетки могат да бъдат поставени навсякъде, върху всякакъв пейзаж, стига да получават достатъчно слънчева светлина.

В екваториалните райони на Земята средният поток на слънчева енергия е средно 1,9 kW/m2. IN средна лентаВ Русия е в рамките на 0,7~1,0 kW/m2. Ефективността на класическа силициева фотоклетка не надвишава 13%.

Както показват експерименталните данни, ако правоъгълна плоча е насочена с равнината си на юг, към точката на слънчевия максимум, тогава за 12-часов слънчев ден тя ще получи не повече от 42% от общия светлинен поток поради промяна в неговия ъгъл на падане.

Това означава, че при среден слънчев поток от 1 kW/m2, 13% ефективност на батерията и нейната обща ефективност от 42% могат да бъдат получени за 12 часа не повече от 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Wh, или 0,6 kWh на ден от 1 m 2. Това предполага пълен слънчев ден, при облачно време е много по-малко, а през зимните месеци тази стойност трябва да бъде разделена на още 3.

Като се вземат предвид загубите при преобразуване на напрежението, схема за автоматизация, която осигурява оптимален ток на зареждане на батериите и ги предпазва от презареждане, и други елементи, цифрата от 0,5 kWh/m 2 може да се вземе като основа. С тази енергия можете да поддържате заряден ток на батерията от 3 A при напрежение 13,8 V за 12 часа.

Тоест, за зареждане на напълно разреден автомобилен акумулатор с капацитет 60 Ah ще е необходим слънчев панел от 2 m2, а за 50 Ah - приблизително 1,5 m2.

За да получите такава мощност, можете да закупите готови панели, произведени в диапазон на електрическа мощност от 10 ~ 300 W. Например, един панел от 100 W за 12-часов светъл ден, като се вземе предвид коефициентът от 42%, ще осигури 0,5 kWh.

Такъв китайски панел от монокристален силиций с много добри характеристики сега струва около 6400 рубли на пазара. По-малко ефективен на открито слънце, но има по-добра ефективност на облачно времеполикристален - 5000 rub.

Ако имате определени умения за инсталиране и запояване на електронно оборудване, можете да опитате сами да сглобите такава слънчева батерия. В същото време не трябва да разчитате на много голяма печалба в цената, освен това готовите панели са с фабрично качество, както самите елементи, така и техния монтаж.

Но продажбата на такива панели не е организирана навсякъде, а транспортирането им изисква много строги условия и ще бъде доста скъпо. В допълнение, при самостоятелно производство става възможно, като се започне от малко, постепенно да се добавят модули и да се увеличи изходната мощност.

Избор на материали за създаване на панел

В китайските онлайн магазини, както и в eBay се предлага най-широк изборелементи за ръчно правенослънчеви батерии с всякакви параметри.

Дори в близкото минало домашните работници купуваха плочи, които бяха отхвърлени по време на производството, имаха чипове или други дефекти, но бяха значително по-евтини. Те са доста ефективни, но имат леко намалена мощност. Предвид постоянния спад на цените, това сега едва ли е препоръчително. В края на краищата, губейки средно 10% от мощността, губим и в ефективната площ на панела. да и външен видБатерията, състояща се от плочи със счупени парчета, изглежда доста импровизирана.

Можете също да закупите такива модули в руски онлайн магазини, например molotok.ru предлага поликристални елементи с работни параметри на светлинен поток 1,0 kW/m2:

Напрежение: празен ход - 0,55 V, работно - 0,5 V.
Ток: късо съединение - 1,5 A, работен - 1,2 A.
Работна мощност - 0.62 W.
Размери - 52х77 мм.
Цена 29 rub.

Съвет: Необходимо е да се има предвид, че елементите са много чупливи и някои от тях могат да се повредят при транспортиране, така че при поръчка е необходимо да се предвиди резерв за тяхното количество.

Създаване на слънчева батерия за вашия дом със собствените си ръце

За да направим слънчев панел, се нуждаем от подходяща рамка, която можете да направите сами или да вземете готова. Най-добрият материал за него е дуралуминий, той не е подложен на корозия, не се страхува от влага и е издръжлив. При подходяща обработка и боядисване както стоманата, така и дори дървото са подходящи за защита от валежи.

Съвет: Не трябва да правите панела много голям: ще бъде неудобно да сглобявате елементите, да инсталирате и поддържате. В допълнение, малките панели имат нисък вятър и могат да бъдат по-удобно поставени под необходимите ъгли.

Изчисляваме компонентите

Нека вземем решение за размерите на нашата рамка. За да заредите 12-волтова киселинна батерия, е необходимо работно напрежение от най-малко 13,8 V. Да вземем за основа 15 V. За да направим това, ще трябва да свържем последователно 15 V / 0,5 V = 30 елемента.

Съвет: Изходът на слънчевия панел трябва да бъде свързан към батерията чрез защитен диод, за да се предотврати саморазреждането му през слънчевите клетки през нощта. Така че изходът на нашия панел ще бъде: 15 V – 0,7 V = 14,3 V.

За да получим заряден ток от 3,6 A, трябва да свържем три такива вериги паралелно или 30 x 3 = 90 елемента. Ще ни струва 90 х 29 рубли. = 2610 rub.

Съвет: Елементите на слънчевия панел се свързват паралелно и последователно. Необходимо е да се поддържа равенство в броя на елементите във всяка последователна верига.

С този ток можем да осигурим стандартен режим на зареждане на напълно разредена батерия с капацитет 3,6 x 10 = 36 Ah.

В действителност тази цифра ще бъде по-малка поради неравномерната слънчева светлина през целия ден. По този начин, за да заредим стандартна автомобилна батерия от 60 Ah, ще трябва да свържем два такива панела паралелно.

Този панел може да ни осигури електрическа сила 90 x 0,62 W ≈ 56 W.

Или по време на 12-часов слънчев ден, като се вземе предвид корекционният фактор от 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 kWh.

Нека да поставим нашите елементи в 6 реда от 15 парчета. За да инсталираме всички елементи, се нуждаем от повърхност:

Дължина - 15 х 52 = 780 мм.
Ширина - 77 х 6 = 462 мм.

За да поберем свободно всички плочи, ще вземем размерите на нашата рамка: 900 × 500 мм.

Съвет: Ако има готови рамки с други размери, можете да преизчислите броя на елементите в съответствие с дадените по-горе очертания, да изберете елементи с други стандартни размери и да опитате да ги поставите, като комбинирате дължината и ширината на редовете.

Ще ни трябват още:

Електрически поялник 40 W.
Припой, колофон.
Инсталационен проводник.
Силиконов уплътнител.
Двустранна касета.

Етапи на производство

За да инсталирате панела, е необходимо да подготвите ниво работно мястодостатъчна площ с удобен достъп от всички страни. Самите плочи на елемента е по-добре да поставите отделно отстрани, където ще бъдат защитени от случайни удари и падания. Те трябва да се вземат внимателно, един по един.

Устройствата за остатъчен ток подобряват безопасността на вашата домашна електрическа система, като намаляват вероятността от токов удар и пожари. Подробно въведение в характерни особености различни видовеПревключвателите за остатъчен ток ще ви кажат за апартаменти и къщи.

При използване на електромер възникват ситуации, когато той трябва да бъде заменен и свързан отново - можете да прочетете за това.

Обикновено, за да произведат панел, те използват метода за залепване на плочи от елементи, предварително запоени в една верига, върху плоска основа-субстрат. Предлагаме още един вариант:

Вкарваме го в рамката, закрепваме го добре и уплътняваме краищата със стъкло или парче плексиглас.
Поставяме плочите на елемента върху него в съответния ред, като ги залепваме с двустранна лента: работната страна към стъклото, запояването води към задната страна на рамката.
Поставяйки рамката на масата със стъклото надолу, можем удобно да запоим клемите на елементите. Ние изпълняваме електрическа инсталацияспоред избраното електрическа схемавключвания.
Накрая залепваме плочите от задната страна с тиксо.
Поставяме някаква амортисьорна подложка: лист гума, картон, фазер и др.
Вкарваме задната стена в рамката и я запечатваме.

Ако желаете, вместо задната стена, можете да запълните рамката отзад с някакво съединение, например епоксидна смола. Вярно е, че това ще премахне възможността за разглобяване и ремонт на панела.

Разбира се, една батерия от 50 W не е достатъчна дори за осигуряване на енергия малка къща. Но с негова помощ вече е възможно да се внедри осветление в него с помощта на модерни LED лампи.

За комфортно съществуване на градски жител сега са необходими поне 4 kWh електроенергия на ден. За семейство - според броя на членовете му.

Следователно слънчевият панел на частна къща за тричленно семейство трябва да осигури 12 kWh. Ако домът се предвижда да се захранва с електричество само от слънчева енергия, ще ни е необходима слънчева батерия с площ минимум 12 kWh / 0,6 kWh/m2 = 20 m2.

Тази енергия трябва да се съхранява в батерии с капацитет 12 kWh / 12 V = 1000 Ah или приблизително 16 батерии по 60 Ah всяка.

За нормална работа батериясъс слънчев панел и неговата защита ще е необходим контролер за зареждане.

За преобразуване на 12V постоянен токпри 220 V AC ще ви трябва инвертор. Въпреки че сега на пазара вече има достатъчно количество електрическо оборудване за напрежение от 12 или 24 V.

Съвет: В захранващите мрежи с ниско напрежение токовете работят при значително по-високи стойности, така че при свързване към мощно оборудване трябва да изберете проводник с подходящо напречно сечение. Окабеляване за мрежи с инвертор се извършва съгласно обичайната верига от 220 V.

Правене на изводи

Подлежи на натрупване и рационално използванеенергия, днес нетрадиционните видове електроенергия започват да създават значително увеличение на общия обем на нейното производство. Може дори да се твърди, че те постепенно стават традиционни.

Като се има предвид напоследък значително намаленото ниво на потребление на енергия на съвременните домакински уреди, използването на енергоспестяващи осветителни устройства и значително повишената ефективност на слънчевите панели на новите технологии, можем да кажем, че те вече са в състояние да осигурят електричество на малка частна къща в южните страни с голямо количество слънчеви днина година.

В Русия те могат да се използват като резервни или допълнителни източници на енергия в комбинирани системи за захранване и ако тяхната ефективност може да бъде увеличена до поне 70%, тогава ще бъде напълно възможно да ги използвате като основни доставчици на електроенергия.

Видео за това как сами да направите устройство за събиране на слънчева енергия

Световният принос на Русия в производството на фотоволтаични централи днес е не повече от 1%, докато слънчевата фотоенергия е един от най-бързо развиващите се сектори на световната икономика (световен темп на растеж - 30-50% годишно). В същото време у нас все още няма лаборатории, извършващи тестване и сертифициране на соларни клетки и модулиот международни стандарти. Следователно за Европа по отношение на слънчевата енергия Русия все още е „бело петно“.

Заслужава да се отбележи, че слънчевите панели се характеризират с редица безспорни Ползи:

фотоволтаичните електроцентрали (PV) са най-екологичните и лесни за изграждане, благодарение на модулния си дизайн;
FES се характеризират с висока надеждност (те все още са източник на енергия за почти всички спътници в околоземна орбита, защото работят без повреди и почти не изискват поддръжка);
ниски експлоатационни разходи (поради липсата на движещи се части, FES не изискват специална поддръжка);
екологичност (това са безшумни и чисти модули; по време на работа не се изгаря гориво);
модулност (поради това свойство слънчевите електроцентрали могат да достигнат напълно различни размери, в зависимост от нуждата от електроенергия);
дълъг експлоатационен живот (работи до 30 години);
ниски разходи за строителство (обикновено слънчевите електроцентрали се изграждат близо до потребителя, т.е. няма нужда да се разширяват електропроводи на големи разстояния, няма нужда да се купуват трансформатори);
независимост на FES от промени в цените на енергията.

Слънчевите панели са особено популярни в южните страни, където се монтират директно върху покривите на жилищни сгради. Можем да посочим няколко основни "соларни паркове": Соларен парк PEX в Испания с 30 MW, способен да захранва до 16 000 домове, Соларен парк в Бавария с 11 MW и в Лайпциг с 5 MW, в Португалия с 11 MW, в Южна Корея с 4 MW и в Израел - със 100 MW.

Днес има няколко технологии за производство на слънчеви клетки, въз основа на използването на определен материал при производството на плочата. Това се основава на различна абсорбция различни материалислънчева радиация.

Често използваните материали включват моно- и поликристален силиций, както и GaAs, CdTe, аморфен силиций и много други. В съответствие с избрания материал се използва определена технология, която се различава в производствените етапи и набор от оборудване.

Най-често се използва като суровина моно- и поликристален силиций. Ефективността на плочите, базирани на този материал, варира от 13 до 18% (в момента водещите производители на слънчеви панели се опитват да увеличат ефективността до 19%). Такива плочи са много крехки и изискват допълнителна защита, но много по-евтино от плочите, направени от други материали.

Тънкослойна технологиявъз основа на използването на материали като CdTe, GaAs или аморфен силиций. Ефективността на такива плочи също не надвишава 20%, въпреки че в бъдеще има планове да се увеличи до 22%. В зависимост от използвания субстрат, такива батерии могат да се огъват, много са устойчиви на механични натоварвания и са запечатани. Цената им е по-висока от цената на силиконовите системи.

Днес производството на слънчеви панели в индустриален мащабНай-рентабилно е да се използва силиконова технология; това е най-проучваната производствена технология, която дава най-висок добив.

По-долу е представена диаграма на производството на слънчеви клетки на базата на мултикристален силиций. Тази верига се състои от следните етапи:

Подготовка на силиконовата пластина, почистване след нарязване, измиване;
Структуриране на повърхността на плочата, създаване на топология върху нейната повърхност, ецване;
Легиране, нанасяне на фосфор;
Дифузия на фосфор, изгаряне;
Създаване на P-n преход, изолирането му, премахване на ненужни слоеве;
Нанасяне на антирефлексен SiN слой;
Метализиране (създаване на метални контакти на задната страна на плочата чрез ситопечат);
Изсушаване и изгаряне;
Създайте контакти на предната странаплочи;
Подравняване на плочи;
Проверка и тестване.

Оборудването за всеки етап се доставя от европейски и американски компании - RENA, Roth&Rau, DESPATCH, BACCINI, MANZ- един от световните лидери в производството на оборудване в областта на слънчевата енергия.

Слънчевите панели са източник на енергия, който може да се използва за генериране на електричество или топлина за нискоетажна сграда. Но слънчевите панели са скъпи и са недостъпни за повечето жители на нашата страна. Съгласен ли си?

Друг е въпросът, когато сами правите слънчева батерия - разходите са значително намалени и този дизайн работи не по-лошо от промишлено произведен панел. Ето защо, ако сериозно мислите за закупуване на алтернативен източник на електроенергия, опитайте се да го направите сами - не е много трудно.

Тази статия ще обсъди производството на слънчеви панели. Ще ви кажем какви материали и инструменти ще ви трябват за това. И малко по-ниско ще намерите инструкции стъпка по стъпкас илюстрации, които ясно показват напредъка на работата.

Слънчевата енергия може да се преобразува в топлина, когато носителят на енергия е охлаждаща течност или в електричество, събрано в батерии. Батерията е генератор, работещ на принципа на фотоелектричния ефект.

Преобразуването на слънчевата енергия в електричество става след излагане на слънчеви лъчивърху фотоклетки, които са основната част от батерията.

В този случай светлинните кванти "освобождават" своите електрони от външните орбити. Тези свободни електрони произвеждат електрически ток, който преминава през контролера и се натрупва в батерията, а оттам отива към консуматорите на енергия.

Галерия с изображения

Силициевите елементи действат като фотоклетки. Силиконовата пластина е с покритие от едната страна най-тънкия слойфосфор или бор – пасивен химичен елемент.

На това място под въздействието на слънчевата светлина се отделят голям брой електрони, които се задържат от фосфорния филм и не се разлитат.

На повърхността на плочата има метални „писти“, върху които се подреждат свободни електрони, образувайки подредено движение, т.е. електричество.

Колкото повече такива силициеви пластини-фотоклетки, толкова повече електрически токна разположение. Прочетете повече за принципа на работа на слънчевата батерия.

Материали за създаване на соларна плоча

Когато започнете да изграждате слънчева батерия, трябва да се запасите със следните материали:

силикатни плочи-фотоклетки;
ПДЧ листове, алуминиеви ъгли и ламели;
твърда гума от пяна с дебелина 1,5-2,5 см;
прозрачен елемент, който служи като основа за силициеви пластини;
винтове, самонарезни винтове;
силиконов уплътнителза работа на открито;
електрически проводници, диоди, клеми.

Количеството необходими материали зависи от размера на вашата батерия, която най-често е ограничена от броя на наличните слънчеви клетки. Инструментите, от които ще имате нужда са: отвертка или комплект отвертки, ножовка за метал и дърво, поялник. За да тествате готовата батерия, ще ви е необходим тестер за амперметър.

Сега нека да разгледаме най-много важни материалив детайли.

Силиконови пластини или слънчеви клетки

Фотоклетките за батерии се предлагат в три вида:

поликристален;
монокристален;
аморфен.

Поликристалните пластини се характеризират с ниска ефективност. Размерът на благоприятния ефект е около 10 - 12%, но тази цифра не намалява с времето. Срокът на експлоатация на поликристалите е 10 години.

Рамка и прозрачен елемент

Рамката за бъдещия панел може да бъде направена от дървени летвиили алуминиеви ъгли.

Вторият вариант е по-предпочитан поради редица причини:

Алуминият е лек метал, който не натоварва сериозно носеща конструкция, на който се планира да се монтира батерията.
Когато се извърши антикорозионна обработка, алуминият не е податлив на ръжда.
Не абсорбира влага от околната среда и не гние.

Когато избирате прозрачен елемент, трябва да обърнете внимание на параметри като индекса на пречупване на слънчевата светлина и способността за абсорбиране на инфрачервено лъчение.

Ефективността на фотоклетките ще зависи пряко от първия показател: колкото по-нисък е индексът на пречупване, толкова по-висока е ефективността на силициевите пластини.

Минималният коефициент на отражение е за плексиглас или по-евтината му разновидност - плексиглас. Коефициентът на пречупване на поликарбоната е малко по-нисък.

Стойността на втория индикатор определя дали самите силициеви соларни клетки ще се нагряват или не. Колкото по-малко плочите са изложени на топлина, толкова по-дълго ще издържат. IR лъчението се абсорбира най-добре от специален топлопоглъщащ плексиглас и стъкло с IR абсорбция. Малко по-лошо е обикновеното стъкло.

Ако е възможно, най-добрият вариант би бил да се използва антирефлексно прозрачно стъкло като прозрачен елемент.

По отношение на съотношението цена към показатели за пречупване на светлината и поглъщане на инфрачервено лъчение, плексигласът е най- най-добър вариантза производство на слънчеви панели

Проектиране на системата и избор на място

Проектът на слънчевата система включва изчисления необходим размерслънчева плоча. Както бе споменато по-горе, размерът на батерията обикновено е ограничен от скъпи слънчеви клетки.

Соларната батерия трябва да бъде инсталирана под определен ъгъл, който да осигури максимално излагане на силициевите пластини на слънчева светлина. Най-добрият вариант са батериите, които могат да променят ъгъла на наклон.

Мястото за инсталиране на соларни плочи може да бъде много разнообразно: на земята, на скатен или плосък покрив на къща, на покривите на помощни помещения.

Единственото условие е батерията да бъде поставена на слънчевата страна на обекта или къщата, без да е засенчена от високата корона на дърветата. При което оптимален ъгълнаклонът трябва да се изчисли по формула или с помощта на специализиран калкулатор.

Ъгълът на наклон ще зависи от местоположението на къщата, времето на годината и климата. Желателно е батерията да има способността да променя ъгъла на наклон след сезонни промени във височината на слънцето, т.к. Те работят най-ефективно, когато слънчевите лъчи падат строго перпендикулярно на повърхността.

Соларната батерия може да се използва като резервен източник на енергия при чести прекъсвания на централизираното захранване. За автоматично превключване е необходимо да се осигури система за непрекъсваемо захранване.

Такава система е удобна с това, че когато се използва традиционен източник на електроенергия, зареждането се извършва едновременно. Оборудването, обслужващо слънчевата батерия, се намира вътре в къщата, така че е необходимо да се осигури специално помещение за него.

Вентилационните отвори са направени от ПДЧ на дъното на кутията-корпус. Разстоянието между отворите е приблизително 10 см. В алуминиевата рамка е монтиран прозрачен елемент (плексиглас, антирефлексно стъкло, плексиглас).

Прозрачният елемент се притиска и фиксира, закрепването му се извършва с хардуер: 4 в ъглите, както и 2 от дългата и 1 от късата страна на рамката. Хардуерът е прикрепен с винтове.

Рамката за слънчевата батерия е готова и можете да продължите към най-важната част - инсталирането на фотоклетки. Преди монтажа е необходимо да почистите плексигласа от прах и да го обезмаслите с течност, съдържаща алкохол.

Стъпка #3 - монтаж на силициеви пластини-фотоклетки

Монтирането и запояването на силициеви пластини е най-отнемащата време част от създаването на слънчев панел със собствените си ръце. Първо поставяме фотоклетките върху плексигласа със сините пластини надолу.

Ако за първи път сглобявате батерия, можете да използвате подложка за маркиране, за да позиционирате пластините точно на малко (3-5 мм) разстояние една от друга.

Запояваме фотоклетките съгласно следната електрическа схема: “+” пистите са разположени на предната страна на плочата, “-” - на гърба. Преди запояване внимателно нанесете флюс и спойка, за да свържете контактите.
Запояваме всички фотоклетки последователно в редове отгоре надолу. След това редовете също трябва да бъдат свързани помежду си.
Нека започнем да залепваме фотоклетките. За да направите това, нанесете малко количество уплътнител в центъра на всяка силиконова пластина.
Обръщаме получените вериги с фотоклетки предната страна(където са сините плочи) нагоре и поставете плочите според маркировките, които сте поставили по-рано. Внимателно натиснете всяка плоча, за да я закрепите на място.
Контактите на най-външните фотоклетки са свързани към шината, съответно “+” и “-”. Препоръчително е да използвате по-широк сребрист проводник за шината.
Соларната батерия трябва да бъде оборудвана с блокиращ диод, който се свързва към контактите и предотвратява разреждането на батериите през конструкцията през нощта.
Пробиваме дупки в долната част на рамката, за да изведем проводниците.

Проводниците трябва да бъдат прикрепени към рамката, така че да не висят; това може да се направи с помощта на силиконов уплътнител.

Галерия с изображения

Стъпка #4 – Тестване на батерията преди запечатване

Тестването на слънчевия панел трябва да се извърши преди запечатването му, за да могат да се отстранят грешките, които често възникват при запояване. Най-добре е да се тества след запояване на всеки ред от елементи - така много по-лесно се открива къде контактите са лошо свързани.

За тестване ще ви е необходим обикновен домашен амперметър. Измерванията трябва да се извършват в слънчев ден в 13-14 часа, слънцето не трябва да е скрито от облаци.

Изваждаме батерията навън и я монтираме в съответствие с предварително изчисления ъгъл на наклон. Свързваме амперметъра към контактите на батерията и измерваме тока късо съединение.

Целта на тестването е работната мощност на електрическия ток да бъде с 0,5-1,0 A по-ниска от тока на късо съединение. Показанията на устройството трябва да са над 4,5 A, което показва функционалността на слънчевата батерия.

Ако тестерът дава по-ниски показания, тогава някъде последователността на свързване на фотоклетките вероятно е нарушена.

Стъпка №5 – запечатване на поставените в корпуса фотоклетки

Запечатването може да се извърши само след като се уверите, че батерията работи. За запечатване е най-добре да използвате епоксидно съединение, но като се има предвид, че консумацията на материал ще бъде голяма, а цената му е приблизително 40-45 долара. Ако е малко скъпо, вместо това можете да използвате същия силиконов уплътнител.

Когато използвате силиконов уплътнител, отдайте предпочитание на този, на чиято опаковка е посочено, че е подходящ за работа при минусови температури

Има два метода за запечатване:

пълно запълване, когато панелите са запълнени с уплътнител;
нанасяне на уплътнител върху пространството между фотоклетките и външните елементи.

В първия случай запечатването ще бъде по-надеждно. След изливането уплътнителят трябва да стегне. След това отгоре се монтира плексиглас и се притиска плътно към плочите със силиконово покритие.

За да се осигури абсорбиране на удари и допълнителна защита между задната повърхност на фотоклетките и рамката от ПДЧ, много майстори съветват да се монтира подложка от твърда пяна с ширина 1,5-2,5 cm.

Това не е необходимо, но е препоръчително, като се има предвид, че силиконовите пластини са доста крехки и лесно се повреждат.

След монтирането на плексигласа върху конструкцията се поставя тежест, под въздействието на която се изстискват въздушни мехурчета. Соларната батерия е готова и след многократно тестване може да бъде монтирана на предварително избрано място и свързана към соларната система на вашия дом.

Изводи и полезно видео по темата

Преглед на фотоклетки, поръчани от китайски онлайн магазин:

Видео инструкции за създаване на слънчева батерия:

Създаването на слънчева батерия със собствените си ръце не е лесна задача. Ефективността на повечето от тези батерии е с 10-20% по-ниска от тази на индустриално произведените панели. Най-важното при проектирането на слънчева батерия е да изберете и инсталирате правилно фотоклетките.

Не се опитвайте да създадете огромен панел веднага. Опитайте първо да създадете малко устройство, за да разберете всички нюанси на този процес.

Имате ли практически умения за създаване на слънчеви панели? Моля, споделете опита си с посетителите на нашия сайт - напишете коментари в блока по-долу. Там можете да задавате въпроси по темата на статията.

Постоянното увеличаване на потреблението на слънчева енергия допринася за увеличаване на търсенето на оборудване, с което тази енергия да се съхранява и използва за допълнителни нужди. Най-популярният метод за производство на електричество са слънчевите фотоволтаици. Това се обяснява преди всичко с факта, че производството на слънчеви панели се основава на използването на силиций, химичен елемент, който е на второ място по съдържание в земната кора.

Пазарът на слънчеви панели днес е представен от най-големите компании в света с многомилионен оборот и дългогодишен опит. Производството на слънчеви панели се базира на различни технологии, които непрекъснато се подобряват. В зависимост от вашите нужди можете да намерите слънчеви панели, които са достатъчно големи, за да се поберат в микрокалкулатор, или панели, които лесно могат да се поберат на покрива на сграда или кола. По правило единичните слънчеви клетки произвеждат много малко енергия, така че се използват технологии за свързването им в така наречените слънчеви модули. Кой прави това и как ще бъде обсъдено допълнително.

Технологичен процес на производство на слънчеви панели

Етап 1

Първото нещо, което започва всяко производство, включително производството на слънчеви панели, е подготовката на суровините. Както споменахме по-горе, основната суровина в случая е силицият или по-скоро кварцов пясъкопределени породи. Технологията за приготвяне на суровината се състои от 2 процеса:

Етап на топене при висока температура.
Етапът на синтез, придружен от добавяне на различни химикали.

Чрез тези процеси се постига максимална степен на пречистване на силиций до 99,99%. Монокристалният и поликристалният силиций най-често се използват за производството на слънчеви клетки. Производствените им технологии са различни, но процесът на производство на поликристален силиций е по-евтин. Следователно слънчевите клетки, направени от този тип силиций, са по-евтини за потребителите.

След като силицийът бъде пречистен, той се нарязва на тънки пластини, които от своя страна се тестват щателно, като се измерват електрическите параметри с помощта на светкавици на ксенонови лампи с висока мощност. След тестване вафлите се сортират и изпращат на следващия етап от производството.

Етап 2

Вторият етап от технологията е процесът на запояване на плочи в секции, последвано от оформяне на блокове върху стъкло от тези секции. Вакуумните държачи се използват за пренасяне на готови секции върху стъклената повърхност. Това е необходимо, за да се изключи възможността за механично въздействие върху готовите слънчеви клетки. Секциите, като правило, се формират от 9 или 10 слънчеви клетки, а блоковете - от 4 или 6 секции.

Етап 3

Етап 3 е етапът на ламиниране. Запоените блокове от фотоволтаични плочи са ламинирани с етилен винилацетатен филм и специален защитно покритие. Използването на компютърно управление ви позволява да следите нивото на температурата, вакуума и налягането. И също така програмирайте необходимите условия за ламиниране в случай на използване на различни материали.

Етап 4

На последния етап от производството на слънчеви панели се монтират алуминиевата рамка и съединителната кутия. За сигурно свързване на кутията и модула се използва специален уплътнител-лепило. След това слънчевите панели се тестват, като се измерват тока на късо съединение, тока и напрежението на максимална мощност и напрежението на отворена верига. За получаване необходими стойноститок и напрежение, е възможно да се комбинират не само соларни клетки, но и готови соларни блокове един с друг.

Какво оборудване е необходимо?

Когато произвеждате слънчеви панели, трябва да използвате само висококачествено оборудване. Това осигурява минимални грешки при измерване на различни показатели в процеса на тестване на соларни клетки и блокове, състоящи се от тях. Надеждността на оборудването предполага по-дълъг експлоатационен живот, следователно разходите за подмяна на повреденото оборудване са сведени до минимум. Ако качеството е ниско, технологията на производство може да бъде нарушена.

Основното оборудване, използвано в процеса на производство на слънчеви панели:

Кой ни доставя слънчеви панели?

Слънчеви панели– бизнесът е много обещаващ и най-важното печеливш. Броят на закупените соларни панели нараства всяка година. Това осигурява постоянен ръст на обемите на продажбите, от който се интересува всеки завод, произвеждащ слънчеви панели, а има много от тях по света.

На първо място са, разбира се, китайските компании. Ниската цена на слънчевите панели, които китайците изнасят по целия свят, доведе до много проблеми за други големи компании. През последните 2-3 години поне 4 немски марки обявиха закриване на производството на соларни панели. Всичко започна с фалита на Solon, след което Solarhybrid, Q-Cells и Solar Millennium затвориха. Американската компания First Solar също обяви затварянето на завода си във Франкфурт на Одер. Гиганти като Siemens и Bosch също ограничиха производството на панели. Въпреки че, като се има предвид, че китайските слънчеви панели струват например почти 2 пъти по-евтино от немските им колеги, тук няма нищо изненадващо.

Първите места в топ компаниите производители на слънчеви панели заемат:

Yingli Green Energy (YGE) е водещ производител на слънчеви панели. През 2012 г. печалбата му възлиза на повече от 120 милиона долара. Общо той инсталира повече от 2 GW слънчеви модули. Нейните продукти включват монокристални силициеви панели с мощност 245-265 W и поликристални силициеви батерии с мощност 175-290 W.
Първо слънчево. Въпреки че тази компания затвори завода си в Германия, тя все още остава сред най-големите. Профилът му е тънкослойни панели, чиято мощност през 2012 г. е около 3,8 GW.
Suntech Power Co. Производственият капацитет на този китайски гигант е приблизително 1800 MW годишно. Около 13 милиона слънчеви панела в 80 страни по света са резултат от работата на тази компания.

Сред руските фабрики си струва да се подчертае:

"Слънчев вятър"
Hevel LLC в Новочебоксарск
Telecom-STV в Зеленоград
ОАО "Рязански завод за металокерамични изделия"
CJSC Termotron-завод и др.

| Повече ▼ пълен списъкФирми, които произвеждат и доставят оборудване и продукти за слънчева енергия ще намерите в нашата.

Страните от ОНД не остават по-назад. Например миналата година в Астана стартира завод за производство на слънчеви панели. Това е първото подобно предприятие в Казахстан. Предвижда се като суровина да се използва 100% казахстански силиций, а оборудването, инсталирано в завода, отговаря на всички най-нови изисквания и е напълно автоматизирано. Узбекистан също планира да пусне подобен завод. Строителството е инициирано от най-голямата китайска компания Suntech Power Holdings Co, а същото предложение е получено и от руския петролен гигант ЛУКОЙЛ.

При този темп на строителство трябва да очакваме широко използване на соларни модули. Но това не е лошо. Екологичен източник на енергия, който осигурява безплатна енергия, ще могат да решат много проблеми, свързани със замърсяването на околната среда и изчерпването на запасите от природни горива.

Статията е подготвена от Abdullina Regina

Видео за процеса на производство на слънчеви панели: