Из чего и как делают солнечные батареи? Можно ли их сделать своими руками?

из чего и как делают солнечные батареи
Из чего и как делают солнечные батареи? Можно ли их сделать своими руками?

Солнечная энергетика – инновационная и бурно развивающаяся промышленная отрасль. Главной ее составляющей и источником получения солнечной энергии являются солнечные батареи. При этом конечная стоимость готовой к работе электростанции полностью зависит от подбора типа фотопанелей, их типа соединения и цены монтажа.
Чтобы найти оптимальное решение данной проблемы – разберем детальней, из чего можно сделать солнечные батареи и какие технологии используются в их производстве.

Типы солнечных панелей

Основа любой солнечной панели – фотоэлементы на базе кремния или редкоземельных металлов, а в последнее время и полимеров. Именно они позволяют эффективно аккумулировать солнечную энергию и преобразовывать ее в электричество. На сегодняшний день существует 4 основных типа солнечных батарей, которые отличаются материалом, из чего их делают.

1. Монокристаллические кремниевые.

В основе производства монокристаллического кремния лежит метод Чохральского. В результате сложного физико-химического процесса образуются очень «чистые» и крупные кристаллы кремния, которые нарезают на тонкие пластины толщиной не более 0,3 мм. В последние вставляют электроды и «упаковывают» в квадратные силиконовые ячейки.
Собранные пакетным способом, защищенные и заключенные в раму, они и образуют солнечные панели темно-синего, серого или черного цвета с достаточно высоким КПД в 16-20%.

2. Поликристаллические кремниевые.

Солнечные батареи можно сделать дешевле, чего добиваются с помощью технологии плавления кремния. КПД фотоэлементов из такого материала на несколько процентов ниже монокристаллических аналогов.

Оттенок таких фотоэлементов:

  • серебристо-серый (в наиболее бюджетном варианте без покрытия);
  • синий (с использованием дополнительного покрытия, поглощающего свет).

3. Пленочные.

В тонкопленочных технологиях производства солнечных панелей, вместо кремния (или в паре с ним) используют:

  • теллурид кадмия (CdTe) – последние модели таких панелей показывают КПД в 18% и более эффективно работают в облачную погоду чем кремниевые конкуренты;
  • селениды с добавлением индий/медь либо галлий/медь – с КПД до 20%.

4. Полимерные.

Солнечные модули подобного вида отличаются от предыдущих аналогов. Задавшись вопросом, из чего сделать солнечные батареи с полимерными фотоэлементами, ученые обратились к полупроводниковым материалам органического происхождения. Чаще всего ими выступают полифенилены, фуллерены на основе углерода или фталацианины меди. Главное преимущество таких панелей – пластичность, экологическая чистота и доступность. Основной их недостаток – низкий КПД (около 5%).

Из чего можно сделать солнечную батарею в домашних условиях?

Попробуем разобраться, из чего вообще можно сделать солнечные батареи дома. Сначала –максимально бюджетный вариант:

  • комплектующие для деревянного каркаса (фанера или ДВП и реечные бортики);
  • листы оргстекла;
  • алюминиевые уголки;
  • саморезы;
  • недорогие фотоэлементы на основе кремния.

Для работ понадобятся дрель, клей, краска, электрические провода, паяльник, припой и герметик.

Фотоэлементы можно изготовить даже самостоятельно – из медных пластин. Но это дорого, долго, и КПД таких панелей будет невысоким.

Каркас обрамляются рамой из обычных деревянных реек (или более дорогой вариант — из алюминиевых уголков). Туда помещаются пропаянные фотоэлементы. Сверху поле фотоэлементов закрывают прозрачным, с коэффициентом прозрачности не менее 92-93%, закаленным стеклом. Тыльную сторону модуля делают из листа фанеры. Для окантовки используют поликарбонат.

Такая панель будет стоить на 25-30% дешевле заводского аналога. Но времени на ее изготовления, даже с хорошим опытом работы с инструментами, придется затратить немало.

Более дорогой и надежный вариант – простая сборка из готовых деталей хорошего качества. В таком варианте изготовления для солнечной панели понадобятся:

  • кремниевые пластины (моно- или поликристалл);
  • рамы из усиленного алюминия;
  • полипропиленовые «соты»;
  • поликарбонатные «соты»;
  • набор медных проводов;
  • преобразователи электричества.

Детальнее о том, как сделать солнечную батарею своими руками расскажем в блоге.

Из чего делают солнечные батареи на промышленных линиях?

Сборка панелей из готовых материалов в полуавтоматическом режиме – начинающий активно развиваться в Украине малый и средний бизнес. Но в ценовой политике учитывая, как и из чего сделаны солнечные батареи, частичное использование ручного труда делает цену на такие батареи немного выше, чем у конкурентов с полностью автоматическими линиями.

Пошагово производственный процесс выглядит следующим образом:

  • кремний нарезается на пластины;
  • их поверхность тщательно очищается, затем структурируется и вытравливается;
  • в пластину вжигается фосфор;
  • поверхность покрывается поглощающим свет слоем;
  • фотоэлемент металлизируется;
  • производится сушка;
  • к фронтальной стороне крепятся электроконтакты;
  • каркас обрамляются рамой из анодированного алюминия
  • заготовки идеально выравниваются и закрепляются в рамах;
  • готовая панель проходит тестирование.

Производство солнечных батарей на автоматизированных линиях больших заводов позволяет снизить цену на продукцию и повысить качество технологий, полностью исключив человеческий фактор.

Как устроено производство солнечных батарей на заводах?

В данном случае производственная линия будет включать автоматическое (либо полуавтоматическое) оборудование:

  • гидроабразивной и/или лазерной резки;
  • аппарат для ламинирования;
  • обрамляющие, шлифовальные и полировальные станки;
  • лазерные уровни;
  • машины для тестирования работы готовых панелей под напряжением.

Сам процесс производства солнечных батарей от ручной и полуручной сборки отличается лишь высокой скоростью, меньшим количеством расходных материалов и высоким качеством конечной продукции.

Стоимость таких линий – от 100 тыс. долларов.

Перспективы солнечной энергетики в Украине и мире

То, как и из чего делают солнечные панели сегодня, завтра уже может быть не актуально.

Прежде всего, на первый план выйдут более сложные композиты – как из неорганических, так и из органических материалов. По прогнозам ученых, процесс производства фотоэлементов более станет более экологичным, КПД фотоэлементов к 2030-2035 году вырастет до 30%, а себестоимость 1 кВт/час солнечной электроэнергии упадет ниже 1 цента.

Но это – будущее. А что же делать сейчас?

Обеспечить свою энергонезависимость и заработать на солнечной энергетике может каждый житель Украины уже сейчас. Зеленый тариф на выкуп электроэнергии сгенерированной СЭС позволяет за несколько лет окупить все затраты по монтажу и запуску станции.

Сотрудники компании GREEN TECH TRADE, профессионально занимаются реализацией и монтажом уникальных тонкопленочных солнечных панелей First Solar на основе теллурида кадмия (что ускоряет окупаемость СЭС на 20%). Бесплатно ознакомиться с продукцией и рассчитать стоимость станции можно на сайте компании.

 

 

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ