Какво представляват слънчевите модули?

Слънчевите модули, наричани още слънчеви панели или PV модули, са елементарен компонент на фотоволтаичните системи. Те имат за задача да преобразуват падащите слънчеви лъчи в електрическа енергия. За да се постигне това, соларните модули са изградени от няколко слоя. Вътре в панела се намират слънчевите клетки. Във всяка слънчева клетка има полупроводник, който е отговорен за превръщането на слънчевата светлина в използваема енергия. Полупроводниците имат вещества, които развиват електрическа проводимост на светлина и топлина, като същевременно имат изолационен ефект при студено време. Полупроводниците, използвани в слънчевите клетки, са легирани по различен начин. Тоест към тях са добавени различни химични елементи, така че да бъдат или положително, или отрицателно заредени. Човек говори за полупроводникови слоеве от тип p и полупроводникови слоеве от n тип. Ако се срещнат два различно заредени полупроводникови слоя, на интерфейса се образува така нареченото p-n съединение. Тук се образува вътрешно електрическо поле. В случай на слънчева радиация, електрическото напрежение се произвежда и доставя на свързани потребителски устройства.

Върху клетъчния слой е разположен слой от EVA (етилен винилацетат) или отлята смола. Той предпазва чувствителния полупроводник срещу атмосферни влияния, влага и корозия. Под слънчевия модул има и защитен слой. Това стабилизира структурата на модула и предотвратява натрупаните топлинни загуби. За да се използва ефективно слънчевата енергия, поне един от тези слоеве трябва да бъде леко пропусклив. Върху слоя EVA е монтирана специална слънчева стъклена плоча. За да се постигне ефективно производство на енергия, тези специални изисквания трябва да бъдат изпълнени: Стъклото трябва да е достатъчно дебело, за да издържа на вятър и метеорологични въздействия, и в същото време падащата светлина не трябва да се абсорбира и съхранява от самия панел.

Как се произвеждат слънчеви модули?

Производството на слънчеви модули и слънчеви клетки се основава на синтеза на силиций. Силицият е компонент на пясък или кварц и затова е едно от най-изобилните вещества на земята. Със степен на чистота над 90 процента, силицийът се счита за особено чисто вещество. Основно има три типа соларни модули: монокристални соларни модули, поликристални соларни модули и аморфни соларни модули. Това са различни видове клетки и разликите им могат да бъдат проследени до съответните методи на производство.

Монокристални слънчеви модули

За да се получат монокристални слънчеви клетки, силициевият оксид, който естествено се среща в пясъка, се намалява химически чрез добавянето на въглерод. Този процес протича в така наречената дъгова пещ при температура около 1.410 градуса по Целзий. Резултатът от тази стопилка е тънък кристален прът, който също се нарича монокристал или монокристал. Монокристалът се нарязва на много тънки филийки: с дебелина 0,4 микрометра, квадратните резени са по-тънки от човешката коса. Нарязаната плоча се нарича „вафла“. След химическата почистване на вафлата се извършва допинг: При температури от 800 до 1000 градуса по Целзий, атомите на силиция се заменят с атоми с различна валентност. Това увеличава проводимостта и по този начин ефективността на вафлата.

Монокристалите са лесно разпознаваеми поради тъмния си вид и заоблени ъгли и имат особено висока ефективност поради чистотата си. При идеални условия това може да бъде около 20 процента. Критиците критикуват високите енергийни разходи, необходими от производството на монокристални слънчеви клетки. Само след няколко години подобни фотоволтаични модули имат положителен енергиен баланс.

Поликристални соларни модули

Поликристалните слънчеви клетки са алтернатива на монокристалите, които са свързани с не толкова сложно производство. При този метод течният силиций се излива в сглобяеми блокове и след това се нарязва на индивидуални вафли. Тук те губят своята монокристална структура, поради което те са значително по-ярки от монокристалните. Тяхната ефективност е малко по-ниска – около 15 процента, но опростеният производствен процес подобрява енергийния баланс и разходите за производство.

Аморфни слънчеви модули

Аморфните слънчеви клетки са най-благоприятният вариант. За производството им течният силиций се изпарява върху материал-носител (например стъкло). В резултат на това почти не се губи никакъв материал, а разходите за производство и енергия са сравнително ниски. Клетките имат ефективност от около седем процента и често се намират в джобни калкулатори и часовници.
От клетка до слънчев модул
За производството на PV модул до десет вафли са споени с медна лента. Създава се така нареченият „низ“. За да се постигне висока производителност, отделните слънчеви клетки трябва да имат еднакви свойства. След монтажа клетките получават защитния слой и характерния син антирефлексен слой. При около 900 градуса по Целзий клетките са снабдени с контактни ленти отгоре и отдолу. По-късно те гарантират, че електричеството може да тече. След като слънчевият модул е ​​осигурен