Блог

Jun 09, 2023

Как изготавливаются солнечные панели? (2023)

Леонардо Давид — инженер-электромеханик, MBA, консультант по энергетике и технический писатель. Его опыт консультирования по вопросам энергоэффективности и солнечной энергии охватывает такие сектора, как банковское дело, текстильная промышленность.

Леонардо Давид — инженер-электромеханик, MBA, консультант по энергетике и технический писатель. Его опыт консультирования по вопросам энергоэффективности и солнечной энергии охватывает такие сектора, как банковское дело, текстильное производство, переработка пластмасс, фармацевтика, образование, пищевая промышленность, недвижимость и розничная торговля. С 2015 года он также пишет статьи на темы энергетики и техники.

Тори Аддисон — редактор, проработавшая в индустрии цифрового маркетинга более пяти лет. Ее опыт включает коммуникационную и маркетинговую работу в некоммерческом, государственном и академическом секторах. Журналист по профессии, она начала свою карьеру, освещая политику и новости в долине реки Гудзон в Нью-Йорке. Ее работа включала освещение местных и государственных бюджетов, федеральных финансовых правил и законодательства в области здравоохранения.

Солнечные панели со временем стали более эффективными и доступными — в период с 2010 по 2022 год эффективность фотоэлектрических (PV) модулей увеличилась с 14% до более чем 22%. Эти улучшения в солнечных технологиях стали возможны благодаря инновациям и крупномасштабным инвестициям в производственные процессы, но как именно производятся солнечные панели?

В этой статье мы из команды MarketWatch Guides шаг за шагом обсуждаем процесс производства солнечных панелей, от начальных этапов до сборки, испытаний и воздействия на окружающую среду.

В большинстве солнечных фотоэлектрических модулей используются кремниевые солнечные элементы, которые можно разделить на два основных типа: монокристаллические и поликристаллические. Оба типа фотоэлементов изготовлены из кремния высокой чистоты, но имеют разные производственные процессы:

Монокристаллические солнечные панели могут более эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество, но они более сложны и дороги. Поликристаллические солнечные панели проще изготовить и они более доступны по цене, но имеют меньшую эффективность.

Технические детали производства солнечных панелей сложны, но в следующих разделах мы разберем каждый этап процесса. Приведенные ниже шаги применимы к солнечным панелям из кристаллического кремния, которые составляют более 90% доли мирового рынка. Другие типы панелей, в том числе тонкопленочные, имеют разные производственные процессы в зависимости от материала.

По данным Королевского химического общества, кремний является одним из самых распространенных элементов на Земле, составляя 27,7% земной коры. Однако природный кремний сочетается с другими элементами, такими как кислород, фосфор и азот. Производители должны перерабатывать это сырье, чтобы получить чистый кремний, необходимый для изготовления солнечных панелей.

Содержание кислорода в минеральном кремнеземе можно удалить с помощью высоких температур, в результате чего получается кремний высокой чистоты. Солнечная промышленность использует поликремний с чистотой 99,9999% для производства как поликристаллических, так и монокристаллических солнечных элементов.

Полиэлементы имеют более простой производственный процесс, который включает в себя литье и резку поликристаллических кремниевых блоков на квадратные пластины, используемые для изготовления фотоэлектрических элементов.

Изготовление моноэлементов является более сложным, поскольку производители солнечных батарей сначала должны обеспечить затвердевание расплавленного кремния в монокристалл. Этот процесс основан на методе Чохральского, при котором кристаллы «выращиваются» путем погружения меньшего «затравочного кристалла» в расплавленный кремний. В результате получается большой цилиндрический блок из одного кристалла кремния, который производители могут разрезать на солнечные элементы.

Производители могут повысить эффективность фотоэлектрических элементов, добавляя в них контролируемое количество бора и фосфора. Эффективность солнечной панели измеряет количество солнечного света, которое солнечный элемент может преобразовать в энергию.

Добавленные элементы действуют как полупроводники: фосфор дает кремний n-типа, а бор — кремний p-типа.

Другими словами, этот процесс преобразует солнечный свет в электроэнергию.

Солнечные панели состоят из нескольких фотоэлементов, соединенных между собой серебряными проводниками и медным припоем. Существует множество размеров панелей, но большинство солнечных панелей для жилых домов имеют 60 или 72 ячейки. Некоторые производители выпускают солнечные панели со 120 или 144 полуэлементами, которые имеют примерно те же размеры, что и панели с 60 и 72 ячейками.