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Descrizione
Le celle fotovoltaiche sono dispositivi a semiconduttore a stato solido che convertono la luce solare direttamente in elettricità.
Solitamente fatto di silicio (il secondo elemento più abbondante nella crosta terrestre che si ottiene dalla sabbia) con tracce di altri elementi e sono primi cugini di transistor, diodi a emissione luminosa (LED) e altri dispositivi elettronici.
Il dispositivo fotovoltaico (cella solare) è costituito da strati di materiali semiconduttori con diverse proprietà elettroniche. In una cella di silicio cristallino solare media, la maggior parte della cellula sarebbe fatta di silicio, con solo una piccola quantità di boro per conferirgli un carattere positivo. Quindi viene rivestito in un sottile strato di fosforo sul lato anteriore della cella, con uno strato di vetro non riflettente per creare il carattere negativo. Questo alla fine crea un campo elettrico tra i due strati, che è chiamato la giunzione.
I fotoni (particelle di luce) colpiscono la cella solare e alcuni vengono assorbiti nell'area della giunzione, liberando gli elettroni nel cristallo di silicio. Se i fotoni contengono energia sufficiente, gli elettroni convergeranno il campo elettrico nella giunzione e si muoveranno liberamente attraverso gli atomi di silicio nella cellula e si trasferiranno in un circuito esterno sotto forma di energia. Mentre si muovono attraverso il circuito esterno, rilasciano la loro energia come elettricità per "Off Grid", per tutte le necessità quotidiane della tua famiglia e per ricaricare le batterie da usare la sera. o "On Grid" che può essere rivenduto alla società di servizi di energia elettrica ad un prezzo concordato.
Il processo fotovoltaico è un ciclo completamente autonomo senza parti mobili e nessun materiale viene consumato o emesso, e con una manutenzione regolare, ovvero mantenendo pulito polvere e detriti in molti casi, può essere efficiente fino all'80-90% per oltre 40 anni.
In una giornata di sole, una serie di celle solari di un metro quadrato, esposte al sole a mezzogiorno riceveranno circa 1 chilowatt (Kw) di energia. Le celle monocristalline Solar Inn convertono circa il 20% di queste in energia elettrica, il che significa che un metro quadrato di celle genererà 200 watt elettrici in pieno sole.
Diverse tecnologie di celle solari creano tassi di conversione variabili con film sottile di silicio amorfo che crea circa il 6%-8%, film sottile di tellururo di cadmio 8%-10%, policristallino chiamato anche silicio policristallino 12%-15% e monocristallino 14%-19% . Queste percentuali di efficienza vengono aumentate quasi ogni anno con nuove tecnologie e silicio più efficiente.
Solar Innova produce solo celle monocristalline e policristalline. Le differenze più significative sono:
Monocristallino
Sono creati da un singolo cristallo e sono tagliati da un blocco di cristallo che è cresciuto solo in una direzione (un piano). Un singolo cristallino è più difficile da produrre, rendendo un'opzione più costosa con una maggiore efficienza rispetto alle celle policristalline (policristalline).
Policristallino (Multicristallino)
Sono creati da un cristallo multisfaccettato che viene tagliato da un blocco di cristallo cresciuto in più direzioni, rendendoli leggermente meno efficienti per le stesse celle di dimensioni monocristalline, il che significa avere una superficie più ampia per la stessa potenza di uscita.
Produzione
La tecnologia di generazione di energia solare è basata sul silicio, un elemento comune che comprende circa il 25% della crosta terrestre in termini di massa.
Le celle solari sono prodotte da materiali di silicio grezzi in un processo a più stadi. In primo luogo la sabbia grezza di quarzite viene lavorata per produrre silicio di qualità metallurgica. Questo materiale viene ulteriormente purificato a materie prime di silicio policristallino di grado semiconduttore o solare. Materie prime di silicio recuperabili, che comprendono parti superiori e code di porzioni di lingotti di silicio scartati, scarti di vasetti e wafer di silicio rotti acquisiti dalle industrie dei semiconduttori e dell'energia solare possono anche essere utilizzati come materia prima. L'uso di materie prime di silicio recuperabili per la produzione di lingotti può comportare un costo complessivo inferiore delle materie prime. Tuttavia, l'uso di materie prime di silicio recuperabili aumenta la difficoltà di produrre lingotti di qualità simile a quelli prodotti solo dal polisilicio.
Nel processo di produzione solare cristallino a base di silicio più usato, la materia prima viene fusa in forni ad alta temperatura e quindi formata in lingotti attraverso un processo di cristallizzazione.
I lingotti vengono tagliati e tagliati per produrre wafer che costituiscono la base di una cella solare. Nel processo di produzione vengono aggiunti elettrodi nel wafer per la connettività elettrica. I wafer vengono quindi puliti e trattati prima della loro introduzione nel processo di produzione.
Con il trattamento appropriato, vengono creati vari strati che producono un campo elettrico, che separa le cariche positive e negative non appena la luce cade sulle celle solari. Le cariche rimangono disponibili per l'uso ai due poli della cella solare, come nel caso di una batteria. Quando la luce cade su silicio ad elevata purezza, l'effetto PV (fotovoltaico) causa il rilascio di elettroni dagli atomi di silicio. Quando il silicio è modellato in una cella solare con elettrodi di raccolta, l'effetto fotovoltaico genera una corrente elettrica.
Breve panoramica delle fasi più importanti del processo di produzione delle celle solari:
1.- Texture e Pulizia
Di regola, anche i wafer nella catena di fabbricazione delle celle solari al silicio sono sottoposti a procedure chimiche umide. I wafer vengono puliti in un bagno di incisione, il danno alla sega viene eliminato e sono strutturati. Un altro trattamento rimuove il vetro al fosforo silicato, che è formato come sottoprodotto del processo di diffusione. Queste fasi del processo possono essere eseguite come processi in linea o batch. Per questo i wafer subiscono processi chimici bagnati in un bacino sintetico.
2.- Diffusione
Successivamente, attraverso un processo termico, un rivestimento con carica negativa viene applicato ai wafer grezzi caricati positivamente in un forno di diffusione. Alla temperatura del forno di ca. 800-900° C, applica gas fosforico e gli atomi di fosforo sono diffusi nella superficie dell'onda, gli atomi di fosforo si diffondono nella superficie del wafer. Il drogaggio avviene e crea uno strato superficiale a carica negativa. Di conseguenza, il wafer ora ha due livelli separati: uno strato caricato negativamente sulla superficie e uno strato caricato positivamente sotto di esso.
4.- Rivestimento antiriflesso
In questo processo, le future celle solari nel processo in linea o in batch sono rivestite con nitruro di silicio, che gli conferisce il tipico colore blu. La passivazione delle superfici e dei volumi dei wafer di silicio significa che le prestazioni della cella solare sono aumentate in modo significativo.
6.- Co-Firing
Successivamente, i contatti sono collegati attraverso un processo di cottura ad elettrodo in un forno a nastro trasportatore ad alta temperatura. L'alta temperatura fa sì che la pasta d'argento si incastoni nella superficie dello strato di silicio formando un contatto elettrico affidabile. La pasta di alluminio sul retro della cella funge da specchio per le particelle che migliora ulteriormente il livello di efficienza.
7.- Test e Ordinamento
Infine, completa la produzione di celle solari testando e ordinando. Le celle finite sono ordinate in base a livelli di efficienza e criteri ottici. Ogni cella viene testata e assegnata a una classe di prestazioni e qualità in base ai risultati del test.
Misure:
Controllo della parte anteriore e posteriore.
Punto caldo, curva IV, elettroluminescenza.
Impronta, colore, geometria, contaminazione, fori.
Fotoluminescenza.
Arco.
Micro-crepa.
8.- Interconnessione
I moduli solari vengono quindi assemblati collegando più celle solari attraverso il taping e la tesatura in una configurazione elettrica desiderata. Le celle interconnesse sono disposte, laminate nel vuoto, indurite mediante riscaldamento e quindi confezionate in un telaio protettivo in alluminio anodizzato leggero.
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