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Beschreibung
Photovoltaikzellen sind Festkörper-Halbleiterbauelemente, die Sonnenlicht direkt in Elektrizität umwandeln.
Gewöhnlich aus Silizium (das zweithäufigste Element in der Erdkruste, das aus dem Sand gewonnen wird) mit Spuren anderer Elemente und sind erste Cousins von Transistoren, Leuchtdioden (LED) und anderen elektronischen Geräten.
Photovoltaische Vorrichtung (Solarzelle) besteht aus Schichten von Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen elektronischen Eigenschaften. In einer durchschnittlichen Zelle aus kristallinem Silizium würde der größte Teil der Zelle aus Silizium mit nur einer kleinen Menge Bor bestehen, um ihm einen positiven Charakter zu verleihen. Dann wird es auf der Vorderseite der Zelle mit einer dünnen Phosphorschicht überzogen, wobei eine nicht reflektierende Glasschicht den negativen Charakter erzeugt. Dies erzeugt schließlich ein elektrisches Feld zwischen den zwei Schichten, das die Verbindung genannt wird.
Die Photonen (Teilchen aus Licht) treffen auf die Solarzelle und einige werden im Bereich der Verbindung absorbiert, wodurch die Elektronen im Siliziumkristall freigesetzt werden. Wenn die Photonen genügend Energie enthalten, konvergieren die Elektronen das elektrische Feld am Übergang und bewegen sich frei durch die Siliziumatome in der Zelle und bewegen sich als Energie in einen externen Stromkreis. Während sie sich durch den externen Stromkreis bewegen, geben sie ihre Energie als Elektrizität an "Off Grid" ab, für all Ihre täglichen Haushaltsbedürfnisse und zum Aufladen von Batterien für den Abendgebrauch. oder "On Grid", das zu einem vereinbarten Preis an das Stromversorgungsunternehmen zurückverkauft werden kann.
Der photovoltaische Prozess ist ein vollständig in sich geschlossener Kreislauf ohne bewegliche Teile und keine Materialien, die verbraucht oder emittiert werden, und bei regelmäßiger Wartung, dh in vielen Fällen nur sauber von Staub und Ablagerungen, kann er für weit über 40 bis zu 80-90% effizient sein Jahre.
An einem sonnigen Tag wird eine Reihe von Solarzellen, die einen Quadratmeter groß sind und zur Mittagszeit der Sonne ausgesetzt sind, ungefähr 1 Kilowatt (Kw) Energie erhalten. Die monokristallinen Solarzellen von Solar Innova wandeln etwa 200% davon in Elektrizität um, dh ein Quadratmeter Zellen erzeugt bei voller Sonneneinstrahlung 200 elektrische Watt.
Unterschiedliche Solarzellen-Technologien erzeugen unterschiedliche Umwandlungsraten mit amorphem Siliziumdünnfilm, der etwa 6%-8% erzeugt, Cadmiumtellurid-Dünnfilm 8%-10%, polykristallinem auch als multikristallinem Silizium bezeichnetem 12%-15% und monokristallinem 14%-19% . Diese Effizienzraten werden fast jedes Jahr mit neuen Technologien und effizienterem Silizium nach oben getrieben.
Solar Innova only produce monocrystalline and polycrystalline cells. The most significant differences are:
Monokristallinen
Werden aus einem einzigen Kristall erzeugt und aus einem Kristallblock geschnitten, der nur in einer Richtung (einer Ebene) gewachsen ist. Einkristallin ist schwieriger herzustellen, was eine teurere Option mit größerer Effizienz darstellt als die multikristallinen (polykristallinen Zellen).
Polykristallinen
Sind aus einem facettenreichen Kristall, der aus einem Block von Kristall in mehreren Richtungen gewachsen ist geschnitten, so dass sie etwas weniger effizient für die gleiche Größe monocristalline Zellen, was bedeutet, eine größere Oberfläche für die gleiche Ausgangsleistung.
Produktion
Die solare Stromerzeugungstechnologie basiert auf Silizium, einem gemeinsamen Element, das etwa 25% der Erdkruste in Masse ausmacht.
Solarzellen werden in einem mehrstufigen Prozess aus Rohsiliziummaterialien hergestellt. Zunächst wird roher Quarzitsand zu metallurgischem Silizium verarbeitet. Dieses Material wird weiter zu Polysilizium-Ausgangsmaterial von Halbleiterqualität oder Solarqualität gereinigt. Rückgewinnbare Silizium-Rohmaterialien, die Ober- und Unterseiten von verworfenen Teilen von Siliziumbarren, Topfabfällen und gebrochenen Siliziumwafern umfassen, die von der Halbleiter- und Solarindustrie bezogen werden, können ebenfalls als Ausgangsmaterial verwendet werden. Die Verwendung von rückgewinnbaren Silizium-Rohmaterialien zur Herstellung von Barren kann zu niedrigeren Gesamtkosten für Rohmaterialien führen. Die Verwendung von rückgewinnbaren Siliciumrohmaterialien erhöht jedoch die Schwierigkeit, Blöcke mit einer ähnlichen Qualität herzustellen, wie sie nur aus Polysilizium hergestellt werden.
Bei dem am weitesten verbreiteten kristallinen siliziumbasierten Solarherstellungsverfahren wird das Einsatzmaterial in Hochtemperaturöfen geschmolzen und dann durch einen Kristallisationsprozess zu Ingots geformt.
Die Ingots werden geschnitten und geschnitten, um Wafer herzustellen, die die Basis einer Solarzelle bilden. Im Herstellungsprozess werden Elektroden in den Wafer zur elektrischen Verbindung hinzugefügt. Die Wafer werden dann vor ihrer Einführung in den Herstellungsprozess gereinigt und behandelt.
Bei entsprechender Behandlung entstehen verschiedene Schichten, die ein elektrisches Feld erzeugen, das positive und negative Ladungen trennt, sobald Licht auf die Solarzellen fällt. Die Ladungen bleiben für den Einsatz an den beiden Polen der Solarzelle wie bei einer Batterie verfügbar. Wenn Licht auf hochreines Silizium fällt, verursacht der PV (photovoltaische) Effekt die Freisetzung von Elektronen aus den Siliziumatomen. Wenn Silizium zu einer Solarzelle mit Sammelelektroden verarbeitet wird, erzeugt der photovoltaische Effekt einen elektrischen Strom.
Kurzer Überblick über die wichtigsten Schritte im Herstellungsprozess von Solarzellen:
1.- Texturierung und Reinigung
In der Regel durchlaufen die Wafer in der Herstellungskette für Silizium-Solarzellen auch nasschemische Verfahren. Die Wafer werden in einem Ätzbad gereinigt, Sägeschäden werden beseitigt und sie sind strukturiert. Eine andere Behandlung entfernt das Phosphorsilicatglas, das als ein Nebenprodukt des Diffusionsprozesses gebildet wird. Diese Prozessschritte können als Inline- oder Batch-Prozess ausgeführt werden. Dazu werden die Wafer in einem synthetischen Becken nasschemisch bearbeitet.
2.- Diffusion
Als nächstes wird durch einen thermischen Prozess eine negativ geladene Beschichtung auf die positiv geladenen Rohwafer in einem Diffusionsofen aufgebracht. Bei Ofentemperaturen von ca. 800-900° C, Phosphorsäuregas und Phosphoratome werden in die Waferoberfläche diffundiert, die Phosphoratome diffundieren in die Waferoberfläche. Dotierung tritt auf und erzeugt eine negativ geladene Oberflächenschicht. Als Ergebnis hat der Wafer nun zwei getrennte Schichten: eine negativ geladene Schicht auf der Oberfläche und eine positiv geladene Schicht darunter.
4.- Antireflexionsbeschichtung
In diesem Prozessschritt werden die zukünftigen Solarzellen im Inline- oder Batch-Verfahren mit Siliziumnitrid beschichtet, was ihm seine typische blaue Farbe verleiht. Durch die Passivierung der Oberflächen und Volumina der Siliziumscheiben wird die Leistungsfähigkeit der Solarzelle deutlich erhöht.
6.- Mitbrennen
Anschließend werden die Kontakte durch einen Elektrodenbrennprozess in einem Förderbandofen bei hoher Temperatur verbunden. Die hohe Temperatur bewirkt, dass die Silberpaste in die Oberfläche der Siliziumschicht eingebettet wird, wodurch ein zuverlässiger elektrischer Kontakt entsteht. Die Aluminiumpaste auf der Rückseite der Zelle dient als Spiegel für Partikel, was den Wirkungsgrad weiter erhöht.
7.- Testen und Sortieren
Schließlich, vervollständigt die Herstellung von Solarzellen durch Testen und Sortieren. Die fertigen Zellen werden nach Effizienzklassen und optischen Kriterien sortiert. Jede Zelle wird getestet und je nach den Testergebnissen einer Leistungs- und Qualitätsklasse zugeordnet.
Measurements:
Steuerung der Vorder- und Rückseite.
Hot-Spot, IV-Kurve, Elektrolumineszenz.
Aufdruck, Farbe, Geometrie, Verschmutzung, Löcher.
Photolumineszenz.
Bogen.
Mikro-Riss.
8.- Zusammenschaltung
Die Solarmodule werden dann zusammengesetzt, indem mehrere Solarzellen durch Tapen und Fadenziehen zu einer gewünschten elektrischen Konfiguration verbunden werden. Die miteinander verbundenen Zellen werden ausgelegt, im Vakuum laminiert, durch Erhitzen gehärtet und dann in einem schützenden, leichten eloxierten Aluminiumrahmen verpackt. Die Solarmodule sind versiegelt und wetterfest und halten hohen UV-Strahlen, Feuchtigkeit und extremen Temperaturen stand.
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