如何生产太阳能电池板

重要的是要知道您的太阳能电池板是由哪些材料制成的,这不仅是对它们的工作方式有了更好的了解,而且还要更好地了解它们的环境影响。

这将帮助您确保您的能源使用尽可能环保。

太阳能电池板是由什么制造的?

太阳能电池板是由多种组件和材料制成的复杂设备。就一般结构而言,太阳能电池板或太阳能光伏模块由太阳能电池,玻璃,eva(乙烯乙烯乙烯乙烯酯),后盖和框架制成。

确切的材料取决于太阳能电池板的类型,三种商业上可用的材料是:

  1. 单晶太阳能电池板
  2. 多晶太阳能电池板
  3. 薄膜太阳能电池板

这些中的每一个都涉及不同的材料和制造工艺,尽管前两个都有许多相似之处,均为晶体太阳能电池板的类型。这类太阳能电池板主要由

单晶(Mono-SI)或多晶太阳能电池板

结晶硅面板也是迄今为止最常见的所有太阳能电池板的95%目前可商购。

单晶太阳能电池板由单个硅晶体制成,而多晶晶体是由包含多个硅晶体的硅锭制造的。前者是一种更纯净的硅形式,在将太阳能转换为电能方面更有效,并且比多晶品种更昂贵。必威国际手机版

太阳能电池板的各种组件与EVA一起保存。EVA需要是高质量的,以避免破坏细胞并帮助面板迎合极端天气。

另一方面,薄膜太阳能电池板是由无定形硅制成的,该硅更灵活,但效率较低,甚至不如多晶太阳能电池板。

什么是太阳能电池?

尽管有不同类型的太阳能电池板,但绝大多数是晶体,由硅结晶细胞组成。细胞是主要组件部分,并将太阳的功率转化为电能,数十个电池组成了太阳能电池板。

硅太阳能电池
现代晶体硅太阳能电池(前后)
资料来源:Wikimedia /吹口鸟鸟

每个太阳能电池本质上是一个被半导体覆盖的硅晶片。当阳光撞击半导体时,它会刺激它们的电子,这转弯会产生电力。

这称为光伏效应,是太阳能的基础。必威国际手机版这也是为什么太阳能电池的技术名称是光伏(PV)电池的原因。

为了将太阳能电池转换为可以用来为家用电器供电的东西,需要许多其他元素,例如接线和保护框架和备份。

还需要反射涂层以使其成为高效的尽可能吸收阳光。

整个太阳能电池板由一系列材料制成:

  • 硅(这是构成太阳能电池基础的主要材料)
  • 硼达到硅正极性
  • 薄玻璃覆盖面板的前部
  • 基于聚合物的材料支持
  • 负电荷的磷涂层
  • 抗反射涂层通常由硝酸硅或氧化钛制成
  • 塑料/聚合物框架

如何生产太阳能电池板?

虽然有一些单晶和多晶品种之间的差异,所有结晶太阳能电池板的制造方式或多或少相同。这是逐步指南,讲述了如何制作结晶硅太阳能电池板,因为这些是迄今为止最常见的太阳能电池板类型。

这是该过程中的关键步骤:

1.从沙子中提取硅

晶体太阳能电池板主要由硅制造,这是世界上最丰富的元素之一。与其他类型的制造一样,这种硅是从沙子中作为原材料提取的。

但是,与许多其他产品提取的硅酮相比,此过程更加密集和专业。太阳能电池板需要高级,非常纯净的硅,通常是由石英生产的,在弧炉中非常高的温度下产生。

2.将硅融化成铸锭或“晶体”

在弧炉中提取后,硅是固体岩石的形式。在此过程的下一步中,将这些岩石融化在一起形成圆柱形铸币。

单晶硅锭
单晶硅锭

这再次需要在非常高温下的炉子,这次是钢制的圆柱炉以创建正确的形状。

在此过程的这个阶段,还添加了硼以给出硅正极极性。这有助于确保熔化后所有原子在正确的结构中对齐。

在炉中发射会产生一个硅铸锭,单晶面板的硅单晶或许多融合在一起的硅晶体以用于多晶太阳能电池板。后者具有联合晶体的特征性“破碎的玻璃外观”。

在这两种情况下,铸康都会磨碎和抛光,使其凉爽以使其平坦。

3.铸锭切成圆盘

接下来,将铸锭切成薄片,将精密的电线锯切成圆盘,不比一张纸,也称为晶圆。硅晶片涂有抗反射涂层,以确保尽可能多的阳光被吸收而不是从闪亮的硅酮中反射出来。

4.添加金属导体

在此阶段,硅晶片在处理后开始成为太阳能电池板,并将金属导体以网格样基质的形式添加到表面。这些导体将阳光转化为电力。

太阳能电池板的成品硅晶片
成品硅晶片
资料来源:Flickr /俄勒冈州运输部

晶片放在烤箱状的腔室中,磷在表面上的薄层中扩散。磷提供了负电荷,该电荷与该过程的第二步中添加的硼的正电荷一起工作。

这种积极的负荷对于PV细胞如何功能。当阳光撞击PV电池时,它会刺激磷和硼电子,并且随着电子的移动,这会产生一流的电流,该电流通过电线传递到电池或直接转移到您的电器。

5.将电池连接在一起以创建太阳能电池板

在这一点上,我们有一个太阳能PV电池,但是需要巩固细胞以制造太阳能电池板。多个太阳能电池(通常在48至72个电池之间)被焊接到由基质样结构中的导电金属制成的底座上,以制造一个太阳能电池板。

标准太阳能电池板通常包含60个单元,而较小的住宅面板可以具有48个单元,并且在大规模太阳能装置中发现的面板通常具有72个电池。

为了完成构建太阳能电池板,固定在前面的6-7mm玻璃层,并添加了非常耐用的聚合物材料的后盖。这些有助于保护太阳能电池并防止污垢,水或其他污染物进入面板。

通过添加保护框,并连接接线盒以进一步加强面板以实现电气连接。该框架保护太阳能电池板免受冲击和元素的影响,也可以根据需要用于安装面板。

6.测试

该过程的最后一步是测试太阳能电池板,以确保在离开制造工厂之前一切都正确。通常,将面板放入闪光测试仪中,将其暴露于1000W/m2辐照度,77华氏度的细胞温度和1.5克空气质量 - 该构成标准测试条件或STC。

每个面板都有一个技术规格表,该表显示了这些测试的结果,并显示了面板在一系列因素上的评级,包括功率输出,电流,电压和效率以及温度和影响公差。必威竞猜

每个太阳能电池板还通过名义操作细胞温度测试(NOCT)进行,该测试旨在模仿现实世界的条件。这将测试面板的800W/m2辐照度,环境温度为68度和1m/s的风速,并且评分也显示在面板的技术规范表上。

测试完成后,将清洁,检查太阳能电池板,并准备好运送!

制造太阳能电池板会损害环境吗?

显然,上述过程涉及提取原材料并在高温下加工它们,从而强烈的能源使用。但是,您可以期望在几年后回收这种能量。

根据学习通过国家可再生能源实验室,PV细胞通常在不到四年的时间内偿还生产中使用的能源。此外,太阳能电池板技术正在迅速发展,随着光伏电池的效率更高,“能源回报”窗口越来越小。

确实,制造PV单元使用一些有毒材料和化学物质,并且处置的PV细胞可以浸出铅当他们分解时。

重要的是要批判性地评估那些攻击太阳能电池板不友好的人。尽管对太阳能电池板制造的环境影响有着合理的关注,但该技术的批评者通常是对其他形式的能源既有兴趣的批评者,例如化石燃料

当然,您还需要记住,在煤炭

此外,在过去的几十年中,太阳能技术已经显着发展,因此,制造过程变得越来越少了。一项研究结果表明,太阳能电池板的产量显示了1975年至2015年之间的“环境影响的强烈下降趋势”,这种情况一直持续到今天。

现在,太阳能电池板制造商对产品生命周期结束时发生的情况保持警惕,提出了回收太阳能电池板组件和板本身的技术。

太阳能的支持者认为,这是这种可再生能源形式的短期影响与长期优势之间的权衡。重要的是购买高质量的太阳能电池板为了有效地实现这种平衡,耐用且持久。

最后的想法

太阳能电池板是由一系列不同组件制成的现代机械的复杂部件。每个太阳能电池板都由在复杂的能源密集型过程中制成的光伏电池组成。

除了数十个PV电池外,太阳能电池板还包含其他重要部分,例如玻璃前部,保护性背部和增强框架。重要的是要了解生产太阳能电池板的材料和能源密集型的方式,并将其权衡与太阳能的好处

如果您想了解更多有关使用太阳能为房屋供电的更多信息,请查看我们的指南必威国际手机版构建自己的太阳系,,,,太阳能电池板的最佳定位,和太阳能的最佳电池

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