З чого і як роблять сонячні батареї? Чи можна їх зробити своїми руками?

з чого і як роблять сонячні батареї
З чого і як роблять сонячні батареї? Чи можна їх зробити своїми руками?

Сонячна енергетика – інноваційна промислова галузь яка бурхливо розвивається. Головною її складовою є сонячні батареї. Останні є, власне, джерелом отримання сонячної енергії. При цьому кінцева вартість готової до роботи електростанції повністю залежить від підбору типу фотопанелей, їх типу з’єднання і ціни монтажу.

Щоб знайти оптимальне вирішення даної проблеми розглянемо детально які технології використовуються в їх виробництві.

Типи сонячних панелей

Основа будь-якої сонячної панелі – фотоелементи на базі кремнію або рідкоземельних металів, а останнім часом і полімерів. Саме вони дозволяють ефективно акумулювати сонячну енергію і перетворювати її в електрику. На сьогодні існує 4 основних типи сонячних батарей, які відрізняються матеріалом, з якого їх і виготовляють.

1. Монокристалічні кремнієві.

В основі виробництва монокристалічного кремнію лежить метод Чохральського. В результаті складного фізико-хімічного процесу утворюються дуже «чисті» і великі кристали кремнію, які нарізають на тонкі пластини товщиною не більше 0,3 мм. В останні вставляють електроди і «упаковують» в квадратні силіконові соти.

Зібрані пакетним способом, захищені і укладені в раму, вони і утворюють сонячні панелі темно-синього, сірого або чорного кольору з досить високим ККД в 16-20%.

2. Полікристалічні кремнієві.

Сонячні батареї можна зробити дешевше, чого досягають за допомогою технології плавлення кремнію. ККД фотоелементів з такого матеріалу на кілька відсотків нижче монокристалічних аналогів.

Відтінок таких фотоелементів:

  • сріблясто-сірий (в найбільш бюджетному варіанті без покриття);
  • синій (з використанням додаткового покриття, що поглинає світло).

3. Плівкові.

У тонкоплівкових технологіях виробництва сонячних панелей, замість кремнію (або в парі з ним) використовують:

  • телурид кадмію (CdTe) – останні моделі таких панелей показують ККД в 18% і більш ефективно працюють в хмарну погоду ніж кремнієві конкуренти;
  • селеніди з додаванням індій/мідь або галій/мідь – з ККД до 20%.

4. Полімерні.

Сонячні батареї з полімерними фотоелементами виготовляються з використанням напівпровідникових матеріалів органічного походження. Найчастіше ними виступають поліфенілени, фулерени на основі вуглецю або фталаціаніни міді. Головна перевага таких панелей – пластичність, екологічна чистота і доступність. Основний їх недолік – низький ККД (близько 5%).

З чого можна зробити сонячну батарею в домашніх умовах?

Спробуємо розібратися, з чого взагалі можна зробити сонячні батареї для будинку. Спочатку, максимально бюджетний варіант:

  • комплектуючі для дерев’яного каркаса (фанера або ДВП і рейкові бортики);
  • листи оргскла;
  • алюмінієві куточки;
  • саморізи;
  • недорогі фотоелементи на основі кремнію.

Для робіт знадобляться дриль, клей, фарба, електричні дроти, паяльник, припій і герметик.

Фотоелементи можна виготовити навіть самостійно – з мідних пластин. Але це дорого, довго, і ККД таких панелей буде невисоким.

Каркас обрамляєтся рамою зі звичайних дерев’яних рейок (або більш дорогий варіант – з алюмінієвих куточків). Туди поміщаються пропаяні фотоелементи. Зверху поле фотоелементів закривають прозорим, з коефіцієнтом прозорості не менше 92-93%, загартованим склом. Тильну сторону модуля роблять з листа фанери. Для окантовки використовують полікарбонат.

Така панель буде коштувати на 25-30% дешевше заводського аналога. Але часу на її виготовлення, навіть з хорошим досвідом роботи з інструментами, доведеться затратити чимало.

Більш дорогий і надійний варіант – проста збірка з готових деталей хорошої якості. У такому варіанті виготовлення для сонячної панелі знадобляться:

  • кремнієві пластини (моно- або полікристал);
  • рами з посиленого алюмінію;
  • поліпропіленові «стільники»;
  • полікарбонатні «стільники»;
  • набір мідних проводів;
  • перетворювачі електрики.

Детальніше про те, як зробити сонячну батарею своїми руками розповімо в блозі.

З чого роблять сонячні батареї на промислових лініях?

Збірка панелей з готових матеріалів здійснюється у напівавтоматичному режимі.

Покроково виробничий процес виглядає наступним чином:

  • кремній нарізається на пластини;
  • поверхня пластин ретельно очищається, потім структурується і витравлюється;
  • в пластину вплавляється фосфор;
  • поверхня покривається світло поглинаючим шаром;
  • фотоелемент металізується;
  • проводиться сушка;
  • до фронтальної сторони кріпляться електроконтакти;
  • каркас обрамляєтся рамою з анодованого алюмінію;
  • заготовки ідеально вирівнюються і закріплюються в рамах;
  • готова панель проходить тестування.

Виробництво сонячних батарей на повністю автоматизованих лініях великих заводів дозволяє знизити ціну на продукцію і підвищити якість технологій, повністю виключивши людський фактор.

Як влаштовано виробництво сонячних батарей на заводах?

В даному випадку виробнича лінія буде включати автоматичне (або напівавтоматичне) обладнання:

  • верстати гідроабразивного і/або лазерного різання;
  • апарат для ламінування;
  • обрамлювальні, шліфувальні і полірувальні верстати;
  • лазерні рівні;
  • машини для тестування роботи готових панелей під напругою.

Автоматизоване виробництво сонячних батарей відрізняється більшою швидкістю виготовлення, меншою кількістю витратних матеріалів і високою якістю кінцевої продукції порівняно з таким же виробничим процесом, але із більшою часткою ручної праці.

Вартість таких ліній від 100 тисяч доларів.

Перспективи сонячної енергетики в Україні та світі

Те, як і з чого роблять сонячні панелі сьогодні, завтра вже може бути не актуально.

Насамперед, на перший план вийдуть більш складні композити – як з неорганічних, так і з органічних матеріалів. За прогнозами вчених, процес виробництва фотоелементів стане більш екологічним, ККД фотоелементів до 2030-2035 року зросте до 30%, а собівартість 1 кВт/год сонячної електроенергії впаде нижче 1 цента.

Але це – майбутнє, а що ж маємо сьогодні? Забезпечити свою енергонезалежність і заробити на сонячній енергетиці може кожен житель України вже зараз. Зелений тариф на викуп електроенергії згенерованої СЕС дозволяє за кілька років окупити всі витрати по монтажу та запуску станції.

Співробітники компанії GREEN TECH TRADE, професійно займаються реалізацією та монтажем унікальних тонкоплівкових сонячних панелей First Solar на основі телуриду кадмію (що прискорює окупність СЕС на 20%). Ознайомитися з продукцією та безкоштовно розрахувати вартість станції можна на сайті компанії.