Назад

Как производятся фотоэлектрические панели?

В зависимости от типа, толщины или кристаллической структуры материала можно выделить различные типы солнечных панелей.

 

Наиболее распространенными являются толстопленочные фотоэлектрические панели, в которых в качестве полупроводника используется в основном кремний. Кремний является распространенным сырьем, которое присутствует в различных химических соединениях, особенно в силикатных минералах, песке и кварце. Добыча чистого кремния - энергетически затратный процесс, поскольку кремний уже при комнатной температуре реагирует с кислородом. Чистейший кремний также необходим для производства микросхем, но для так называемого "солнечного кремния" достаточно несколько меньшей чистоты. Кремниевые пластины — это полуфабрикат, из которого изготавливаются солнечные панели.

Слиток является промежуточным этапом, из которого производятся так называемые пластины. Различают монокристаллические и поликристаллические слитки, при этом монокристаллические слитки — это более дорогой вариант, изготовленный из высокочистого кремния. При производстве монокристаллических слитков кремний нагревается до высоких температур в тигле, и расплав осаждается на стержни при вращении тигля. По мере остывания тигля рост кристаллов продолжается на стержнях, образуя монокристалл в форме цилиндра.

 

Эти кристаллы кремния распиливаются на пластины толщиной от 0,15 до 0,25 мм. Кристаллическая структура в монокристаллических пластинах однородна благодаря процессу производства. При производстве поликристаллических слитков кремний нагревается в квадратных тиглях. При охлаждении образуется множество различных по размеру и ориентации кристаллических зон.

 

На следующем этапе пластины подвергаются "легированию". Этот термин используется для описания встраивания чужеродных атомов в существующую решетку кремния таким образом, что между отдельными слоями создается разность зарядов. Чтобы особенно эффективно использовать солнечный свет, на пластину наносится антибликовый слой из нитрида кремния или оксида титана. После этого контакты наносятся на пластины методом трафаретной печати, а затем затвердевают путем запекания. На обратной стороне контакты выполнены серебряными контактными площадками на алюминиевом слое.

 

Водород используется в производстве тонкопленочных солнечных панелей. Он вступает в реакцию с кремнием с образованием моносилана (SiH4). Это газообразное соединение осаждается из пара на материал носителя и разлагается при низкой температуре, в результате чего отделяется аморфный, некристаллический кремний. В дальнейших слоях осаждаются электропроводящие оксиды, которые служат контактами. Эти слои структурируются механически или с помощью лазера для формирования отдельных клеток.

 

Монокристаллические солнечные элементы характеризуются длительным сроком службы - более 20 лет. Кроме того, с эффективностью от 14 до 18 процентов они являются самыми мощными солнечными батареями, доступными в настоящее время на рынке. Однако их производство сравнительно дорого и более сложно. Наибольшая эффективность почти в 30 процентов была достигнута с помощью так называемых тандемных солнечных элементов. Эти элементы состоят из двух или более солнечных батарей, которые укладываются друг на друга. Это позволяет свету с разной длиной волны поглощаться клеткой. Органические солнечные элементы, особенности которых мы уже описывали в предыдущей статье, состоят из углеводородных соединений и все еще являются относительно новой технологией с множеством новых потенциальных применений.