Quels ingrédients sont nécessaires pour fabriquer des panneaux solaires ? Qui produit des panneaux solaires et comment ? Qui nous fournit des panneaux solaires ?

Original tiré de front_solaire c La production d'électricité à partir de modules solaires n'est pas du tout « verte ».

FS : Les bavardages sur les dangers environnementaux ou la sécurité de la production de panneaux solaires au niveau de « entendu » et « un expert m'a dit » suffisaient, alors j'ai été heureux de lire ceci :

Photo : Imaginechina/Corbis.
Contrôle qualité dans une entreprise chinoise.

Produire de l’électricité à partir de modules solaires n’est pas aussi « vert » qu’on le pense.

Les panneaux solaires scintillants au soleil sont une icône pour tous les gens verts. Mais produire de l’électricité à l’aide de panneaux solaires est-il vraiment plus respectueux de l’environnement ? environnement que de brûler des combustibles fossiles ? Plusieurs incidents pollution de l'environnement associés à la production de ces symboles « verts » brillants. Et il s'avère que le temps nécessaire pour compenser l'énergie et gaz à effet de serre Le montant dépensé et jeté dans la production de panneaux varie considérablement en fonction de la technologie et de la géographie.

C'était une mauvaise nouvelle. La bonne nouvelle est que l’industrie peut facilement éliminer bon nombre des effets secondaires qui existent. Cela est possible en partie parce que, depuis 2008, la fabrication photovoltaïque s'est déplacée de l'Europe, du Japon et des États-Unis vers la Chine, la Malaisie, les Philippines et Taiwan. Aujourd'hui, près de la moitié des modules solaires mondiaux sont produits en Chine. En conséquence, même si le bilan global de l'industrie est bon, les pays qui produisent aujourd'hui l'essentiel de la production ont tendance à être les moins soucieux de la protection de l'environnement et des travailleurs impliqués dans la production.

Pour comprendre exactement quels sont les problèmes et comment les résoudre, vous devez savoir comment sont fabriqués les panneaux photovoltaïques. Bien que l'énergie solaire puisse être produite grâce à diverses technologies, la grande majorité des cellules solaires commencent aujourd'hui par la production de quartz, la forme la plus courante de silice (dioxyde de silicium), qui est transformée en silicium. À ce stade, un premier problème se pose : le quartz est extrait des mines, où les mineurs risquent de développer une silicose pulmonaire.

Lors de son premier traitement, le quartz est converti en silicium métallurgique, une substance utilisée principalement pour durcir l'acier et d'autres métaux. Cela se produit dans des fours géants et nécessite beaucoup d’énergie pour les maintenir au chaud (détails ci-dessous). Heureusement, à ce stade, les émissions, principalement de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre, ne peuvent pas nuire aux personnes travaillant dans ces usines ou situées à proximité de celles-ci.

La prochaine étape consiste à transformer le silicium métallurgique en polysilicium plus pur. Le processus produit du tétrachlorure de silicium, un composé de silicium hautement toxique. Le processus de purification consiste à faire réagir de l’acide chlorhydrique avec du silicium métallurgique pour produire du trichlorosilane. Le trichlorosilane réagit ensuite avec l'hydrogène pour produire du polysilicium ainsi que du tétrachlorure de silicium liquide, soit trois ou quatre tonnes de tétrachlorure pour chaque tonne de polysilicium.

La plupart des fabricants recyclent ces déchets pour produire davantage de polysilicium. La fabrication de silicium à partir de tétrachlorure de silicium nécessite moins d'énergie que sa fabrication à partir de dioxyde de silicium brut. Le recyclage de ces déchets permet donc aux fabricants d'économiser de l'argent. Mais un tel équipement peut coûter des dizaines de millions de dollars. Ainsi, le sous-produit est souvent simplement jeté. Lors de l'interaction avec l'eau, et cela est difficile à éviter, de l'acide chlorhydrique et des fumées nocives sont libérées dans l'environnement.

Lorsque l’industrie photovoltaïque était plus petite, les fabricants de cellules solaires achetaient du silicium auprès des fabricants de microélectronique, qui le rejetaient en raison d’une pureté insuffisante. Mais le boom de l’énergie solaire a nécessité davantage de silicium, et grand nombre des installations de production de polysilicium ont été construites en Chine. À l’époque, peu de pays avaient des réglementations strictes exigeant le stockage et l’élimination du tétrachlorure de silicium, et la Chine ne faisait pas exception, ont découvert les journalistes du Washington Post.

La Russie produit relativement peu de panneaux solaires et la part de la production d’énergie solaire en Russie est également faible. Cependant, la production de panneaux existe et il faut probablement s’attendre à ce qu’elle augmente en raison des sanctions.

La Russie exporte ses produits ( panneaux solaires) vers l'Allemagne et la République tchèque. C'est quelque peu étrange, puisque la Russie importe également des produits similaires des pays suivants : Allemagne, Chine, Taiwan, Thaïlande. On pourrait penser que la plupart des importations proviennent de Chine, mais la source affirme que ce n'est pas le cas, la plupart des importations proviennent d'Allemagne.

Listons les entreprises russes produisant panneaux solaires(ces informations proviennent de diverses sources, les entreprises peuvent avoir été renommées ou fermées) :

1. Moscou, Zelenograd : CJSC Télécom-STV.
2. Moscou, Zelenograd : SolarInnTech LLC.
3. Krasnodar : SARL "Éolienne Solaire"
4. Moscou: Entreprise de Moscou JSC Institut panrusse de recherche scientifique pour l'électrification de l'économie (JSC VIESKh).
5. Krasnodar : JSC "Saturne"
6. Riazan : SARL "Solex"
7. Riazan : Usine de produits métallo-céramique OJSC Ryazan.
8. Moscou: Centrale nucléaire "Kvant"

Production de silicium technique :

1. Ousolie-Sibirskoye, région d'Irkoutsk : Nitol Solar (société Nitol), projet Sibérie Silicium (RUSAL et RosNano).
2. Novocheboksarsk, Tchouvachie : Khimprom.
3. Volgograd : Volgograd JSC Khimprom.
4. Abakan, Khakassie : Usine de matériaux semi-conducteurs d'Abakan (AZPM).
5. Jeleznogorsk, Région de Krasnoïarsk: Usine de silicium semi-conducteur de Jeleznogorsk sur la base de l'entreprise unitaire d'État fédérale « Combinaison minière et chimique ».
6. Région de Léningrad : POLISIL, projet international La Silicon Valley balte.

Quelque chose a été préservé en Ukraine et au Kazakhstan.

Entreprises manufacturières

Batterie solaire de la société « Kvant »

"Kvant" (Moscou). Cette entreprise produit des panneaux solaires, notamment pour le spatial.

Cette entreprise produit des panneaux solaires à base de silicium amorphe à trois étages. Ses produits peuvent fonctionner à des températures de -40 à +75 degrés Celsius.

Il s’agit d’un indicateur important car à mesure que la température augmente, les performances des panneaux solaires diminuent. C'est pourquoi généralement limite supérieure La plupart des fabricants indiquent 60 degrés.

"Kvant" produit des modèles de batteries solaires des séries : BSA (pliantes), EPS.

Puissance de la batterie BSA : d'environ 642 W, à une tension de 3,4 V à 15,408 W, à une tension de 20,4 V. Tension régime de ralenti légèrement plus élevé. De plus, plus le panneau est puissant, plus il produit de courant.

Puissance des panneaux EPS : 50 et 100 W sous une tension de 12,5 V. Différents appareils ont été créés à partir de ces batteries.

L'efficacité des panneaux de cette entreprise dépasse dix-neuf pour cent. Et sur certains modèles, une efficacité de vingt-cinq à trente pour cent a été atteinte.

Le coût est d'environ 90 roubles par watt.

"Vent solaire" (Krasnodar). L'entreprise produit des cellules solaires à base de silicium monocristallin.

Les modules sont disponibles avec des puissances de 5 à 160 Watts, mais vous pouvez également commander un module de 200 Watts. L'efficacité de ces modèles est faible - de 12 à 20 pour cent, selon le revêtement. Des panneaux double face sont également produits.

La tension sur les panneaux de la série FEM (double face) est de 12, 20 et 24 volts, mais ce n'est pour aucune puissance. La série TSM (fabriquée à Zelenograd) produit des tensions de 17, 19 et 34 volts.

Batterie solaire de Saturne

Télécom-STV (Zelenograd). L'entreprise produit des panneaux solaires d'une puissance de 30 à 250 watts de la série TSM (tensions : 16,6 ; 17 ; 19 ; 17,5 ; 30 ; 31 ; 34 ; 36 ; 38 volts). Leur efficacité varie de 24 à 26 pour cent, ce qui n'est pas mal. Ils peuvent également être flexibles et double face.

Les batteries solaires de la série FSM peuvent avoir une puissance de 300 watts. Tension maximale pour de tels panneaux : 18 ; 19 ; 24 ; 30 ; 36 ; 37 ; 38 volts.

"Ryazan ZMKP" (Ryazan). Le site Internet de l'entreprise présente deux modules avec des facteurs d'efficacité de 12 à 70 % (relativement faibles). Puissance de 200 à 240 watts pour des tensions de 28-29 volts. Le deuxième panneau produit une puissance de 105 à 145 watts et une tension de 20 à 22 volts.

"Hevel" (Novocheboksarsk). L'entreprise est engagée à la fois dans la production de panneaux solaires et dans la construction centrales solaires. La puissance des panneaux solaires produits est de 120 watts et la tension de sortie est de 100 volts.

"Saturne" (Krasnodar). L'entreprise produit des panneaux solaires, notamment pour le spatial. Pour l'orbite géostationnaire, des panneaux avec un rendement de 15,5 et 28 % sont disponibles. Densité de puissance 180 et 310 watts par mètre carré(respectivement).

"SolarInnTech" (Zelenograd). Cette entreprise produit des modules solaires de marque Sunways pour les maisons.

Les panneaux produisent une puissance de 30 watts et une tension de 18 volts. Coûte 2200 roubles. Température de fonctionnement de moins quarante à plus quatre-vingt-cinq degrés Celsius.

Le panneau le plus cher coûte vingt-trois mille, produit une puissance de cent quatre-vingt-quinze watts et une tension de 33 volts.

Le coefficient des panneaux présentés, selon le modèle, est de quinze et vingt pour cent.

Examen des batteries produites en Russie

Une gamme assez large de panneaux solaires est produite en Russie. Ils peuvent avoir diverses finalités, notamment être produits pour l’espace.

Les modules produisent une gamme assez large de tensions et de puissances, ce qui leur permet d'être utilisés pour alimenter de nombreux appareils électroménagers et lampes. Si cela ne suffit pas, ils peuvent être connectés en parallèle et en série, augmentant ainsi soit la puissance, soit la tension.

Structurellement, les modules peuvent être simple face, double face, flexibles, pliables ou en couche mince.

Les batteries solaires produites en Russie ont un rendement relativement faible. En règle générale, il est inférieur à vingt pour cent, mais certaines entreprises produisent des panneaux solaires avec plus de haute efficacité. Il convient toutefois de noter que dans version stationnaire L'efficacité n'est pas un paramètre si critique.

Si nous prenons le pire rendement de 12 % et le rendement record actuel de 46 %, alors les dimensions linéaires des panneaux différeront de moins de deux fois. Dans une version industrielle, que l'on peut acheter pour le même prix, les dimensions linéaires différeront légèrement si le rendement du panneau solaire est d'au moins 17 %.

Marché de l'énergie solaire

Selon les statistiques, le marché de l'énergie solaire se développe très rapidement. Depuis 1990, la production de cellules solaires a été multipliée par cinq cents en vingt ans. Selon les prévisions, sur dix ans, à partir de 2008, la production de cellules solaires augmentera de deux fois et demie, et la puissance totale utilisée énergie solaire sera multiplié par cinq.

Les plus puissantes d’entre elles et les plus répandues aujourd’hui sont les centrales hydroélectriques. En plus de celles décrites, des méthodes fondamentalement différentes de production d'énergie renouvelable sont développées : produire de l'énergie à partir d'algues (parfois de la lumière, et dans d'autres cas de l'électricité ou de l'hydrogène), utiliser les différences de température de l'eau salée (et éventuellement de salinité, ou dans d'autres cas ) et ainsi de suite.

Des panneaux solaires sur l'ISS

Des panneaux solaires sont utilisés sur les vaisseaux spatiaux. Il est difficile d’obtenir de l’énergie dans l’espace ; les panneaux solaires y sont très demandés. Sur Terre, des panneaux solaires (et pas seulement des panneaux) sont utilisés pour créer des centrales électriques. À chaque fois, ils deviennent plus puissants.

Comme indiqué ci-dessus, il existe deux approches : convertir l'énergie solaire directement en électricité et convertir d'abord l'énergie solaire en chaleur. Les panneaux solaires sont un élément assez courant dans les maisons dites ECO et les maisons justes. Là, ils sont placés sur les toits.

De plus, dans ces maisons, ils utilisent l’accumulation de chaleur du soleil. Qu'il suffise de dire que si la température extérieure est d'environ zéro, alors, grâce uniquement au soleil, la température dans la maison peut atteindre dix-huit à vingt degrés Celsius. Et cela se produira 24 heures sur 24.

Récemment, ils se sont répandus luminaires, chargé à partir du soleil (à l'aide de panneaux solaires). Cela est devenu possible avec la transition vers (les ampoules). De telles installations sont utilisées dans les villes pour éclairer les rues. Mais de tels appareils sont également utilisés dans la vie de tous les jours. Traditionnellement, dans la vie de tous les jours, les cellules solaires sont utilisées pour recharger les calculatrices.

De plus, des panneaux solaires peuvent être installés sur les avions, les voitures et les yachts pour produire de l’électricité pour le moteur ou comme énergie supplémentaire.

Les politiques de l’État méritent également qu’on s’y intéresse. On ne sait pas comment cela se passe actuellement, mais en 2001, en Ukraine, il a été proposé d'introduire des avantages pour les consommateurs d'énergie qui utilisent des panneaux solaires ou d'autres sources renouvelables. Des politiques similaires sont poursuivies dans d’autres pays.

Les principaux pays producteurs d'énergie solaire sont : la Chine, les USA, la France, l'Italie, l'Allemagne, le Japon.

En Russie, la part des centrales hydroélectriques dans la production d'énergie atteint quinze pour cent. Mais la part des autres sources d'énergie renouvelables dans sa production en Russie est inférieure à 1 pour cent.

Fabricants mondiaux de panneaux solaires

La Chine a été le leader de la production de silicium et de cellules solaires au cours de la dernière décennie. Cependant, sa part est en légère baisse, si en deux mille sept elle représentait soixante-huit pour cent de la production mondiale, alors en deux mille quatorze sa part est tombée à cinquante-huit pour cent.

Si l’on considère la production de panneaux solaires, les pays suivants suivent la Chine : Japon, Taiwan, Allemagne.

Voici une liste d’entreprises leaders dans la production de silicium pour cellules solaires :

1. Corée du Sud: Dow Chemical Corporation (DCC).
2. USA: Métallurgien du monde.
3. Brésil: Cia Brasileira Carbureto de Cal-cio (CBCC), Camargo Correa Metais SA.
4. Allemagne: Eckart GmbH et Co.
5. Espagne: Sdad Espanola de Carburos Metalicos SA.
6. Norvège: Elkem A/S Division Métal Silicium.

Si vous faites attention aux toits de nombreuses maisons privées ou petites entreprises, vous pouvez y voir des panneaux solaires. La hausse des prix de l’énergie incite les gens à rechercher des sources alternatives. Dans ces conditions, la demande en panneaux solaires augmente de jour en jour.

Opportunités potentielles

Avec la popularité croissante des sources d’énergie alternatives, il est conseillé d’occuper une niche sur le marché à temps. Pour ce faire, vous devez d'abord acheter du matériel pour la production de panneaux solaires. Il peut être acheté aussi bien en Europe, aux États-Unis et dans la CEI qu'en Chine.

En fonction de la demande de ces produits dans votre région ou dans les endroits où vous pouvez fournir les produits manufacturés, vous devez décider sur quoi votre production sera axée. Actuellement sur le marché, vous pouvez trouver des panneaux conçus pour diverses applications.

Il peut s'agir d'options portables légères que vous emportez avec vous lors de randonnées, de modules fixes adaptés à une installation sur les toits d'immeubles et de bâtiments résidentiels, ou de panneaux puissants utilisés comme petites centrales électriques.

Lignes de travail

Si vous possédez une usine de fabrication, vous pouvez penser à acheter du matériel pour la production de panneaux solaires. N'oubliez pas non plus que lors de leur fabrication, vous devez toujours disposer de quantités suffisantes de composants consommables nécessaires.

Ainsi, la liste des équipements nécessaires comprend des machines qui découpent au laser le matériau des panneaux en carrés, les trient, les laminent, les insèrent dans des cadres et les relient entre eux. De plus, la production nécessite des machines qui mélangent de la colle spéciale, découpent le film sous le panneau et leurs bords. Impossible de se passer de tables, sur lesquelles il faudra ajuster les angles, insérer des fils dans les panneaux et les façonner, et de chariots conçus pour les déplacer et les presser.

Chaque machine pour la production de panneaux solaires est un élément indispensable de la ligne de production. Par conséquent, avant de commencer à commander des matériaux pour la production, calculez le coût total de l'équipement et analysez si vous pouvez vous permettre de telles dépenses. Cependant, il convient de considérer que s'il existe des canaux de vente, ils s'amortissent assez rapidement.

Processus de fabrication

Si vous n'avez vu des panneaux solaires qu'en images auparavant et que vous n'avez aucune idée de la façon dont ils sont créés, il est préférable de trouver une personne qui connaît la technologie de production de panneaux solaires. Si nous en parlons en termes généraux, il faut savoir qu'il se compose de plusieurs étapes.

La fabrication commence par le contrôle et la préparation au travail des matériaux reçus en atelier. Après avoir découpé et trié les convertisseurs photovoltaïques (PVC), ils sont fournis aux équipements où a lieu le processus de soudure de barres omnibus spéciales en cuivre étamé aux contacts du panneau. Ce n'est qu'après cela que commence le processus de connexion de toutes les cellules solaires en chaînes de la longueur requise.

L'étape suivante consiste à créer un sandwich composé de transducteurs assemblés dans une matrice, du verre, de deux couches de film d'étanchéité et de la face arrière du panneau. C'est à ce stade que l'équipement pour la production de panneaux solaires constitue le schéma électrique du module, et sa tension de fonctionnement est immédiatement déterminée.

La structure assemblée est vérifiée et envoyée au laminage - scellement, qui s'effectue sous pression à haute température. Ce n'est qu'après cela que le cadre est fixé au produit semi-fini préparé et qu'une boîte de jonction spéciale est montée.

Tests de produits

Il est presque impossible de trouver des défauts parmi des produits similaires sur le marché, car après assemblage, chaque panneau est envoyé dans un atelier de test spécial.

C'est là qu'ils sont vérifiés pour détecter la possibilité d'un claquage de tension. Après cela, ils sont triés, emballés et envoyés à la vente. Dans les magasins, vous pouvez trouver à la fois de petites options portables et des panneaux solaires pour la maison.

La production de ces espèces n'est pratiquement pas différente.

Bien entendu, seul un grand fabricant disposant de volumes de production importants et d'un nombre suffisant d'employés peut se permettre de suivre strictement toutes les étapes. Il est difficile pour les nouveaux petits fabricants de rivaliser avec les géants, car la création ponctuelle de gros lots leur permet de réduire les coûts de production.

La matière première utilisée est du sable de quartz à haute teneur massique en dioxyde de silicium (SiO 2). Il passe par une purification en plusieurs étapes pour éliminer l’oxygène. Se produit par fusion et synthèse à haute température avec ajout de produits chimiques.

Cristaux en croissance.

Le silicium purifié est simplement constitué de morceaux dispersés. Pour commander la structure, les cristaux sont cultivés selon la méthode Czochralski. Cela se passe ainsi : des morceaux de silicium sont placés dans un creuset, où ils chauffent et fondent. Une graine est plongée dans la masse fondue - pour ainsi dire, un échantillon du futur cristal. Les atomes sont disposés selon une structure claire et poussent couche par couche sur la graine. Le processus de croissance est long, mais le résultat est un cristal grand, beau et surtout homogène.

Traitement.

Cette étape commence par la mesure, le calibrage et le traitement du monocristal pour lui donner la forme souhaitée. Le fait est qu'en laissant le creuset dans coupe transversale il a une forme ronde, ce qui n'est pas très pratique pour des travaux ultérieurs. On lui donne donc une forme pseudo-carrée. Ensuite, le monocristal traité avec des fils d'acier dans une suspension de carbure de silicium ou avec un fil imprégné de diamant est découpé en plaques d'une épaisseur de 250 à 300 microns. Ils sont nettoyés, vérifiés pour les défauts et la quantité d'énergie générée.

Création d'une cellule photovoltaïque.

Pour permettre au silicium de produire de l'énergie, du bore (B) et du phosphore (P) y sont ajoutés. Grâce à cela, la couche de phosphore reçoit les électrons libres (côté de type n), tandis que la couche de bore reçoit l'absence d'électrons, c'est-à-dire trous (côté type P). De ce fait, entre le phosphore et le bore apparaît jonction p-n. Lorsque la lumière tombe sur la cellule, des trous et des électrons seront expulsés du réseau atomique et apparaîtront sur le territoire. champ électrique, ils se dispersent dans la direction de leur charge. Si vous connectez un conducteur externe, ils tenteront de compenser les trous sur l'autre partie de la plaque, une tension et un courant apparaîtront. C'est pour sa réalisation que les conducteurs sont soudés des deux côtés de la plaque.

Assemblage de modules.

Les plaques sont reliées d'abord en chaînes, puis en blocs. Généralement, une plaque a une puissance de 2 W et une tension de 0,6 V. Plus il y aura de cellules, plus la batterie sera puissante. Leur connexion série donne un certain niveau de tension, le parallèle augmente la force du courant généré. Pour obtenir les paramètres électriques requis de l'ensemble du module, des éléments connectés en série et en parallèle sont combinés. Ensuite, les cellules sont recouvertes d'un film protecteur, transférées sur verre et placées dans un cadre rectangulaire, fixé boîte de jonction. Le module fini subit le test final - mesurant les caractéristiques courant-tension. Tout peut être utilisé !

L’humanité s’efforce de se tourner vers des sources alternatives d’approvisionnement en électricité qui contribueront à maintenir l’environnement propre et à réduire les coûts de production d’énergie. La production est une méthode industrielle moderne. comprend les récepteurs soleil, batteries, appareils de contrôle, onduleurs et autres appareils conçus pour des fonctions spécifiques.

La batterie solaire est l’élément principal à partir duquel commence l’accumulation de rayons. DANS monde moderne Il existe de nombreux pièges pour le consommateur lors du choix d'un panneau, puisque l'industrie propose grand nombre produits réunis sous un seul nom.

Cellules solaires au silicium

Ces produits sont populaires auprès des consommateurs modernes. Leur production est basée sur le silicium. Ses réserves en profondeur sont étendues et sa production est relativement peu coûteuse. Les cellules au silicium se comparent favorablement en termes de performances par rapport aux autres batteries solaires.

Types d'éléments

Les types de silicium suivants sont produits :

• monocristallin;
• polycristallin;
• amorphe.

Les formes de dispositifs ci-dessus diffèrent par la façon dont les atomes de silicium sont disposés dans le cristal. La principale différence entre les éléments réside dans le taux de conversion différent de l'énergie lumineuse, qui pour les deux premiers types est approximativement au même niveau et dépasse les valeurs des dispositifs en silicium amorphe.

L'industrie d'aujourd'hui propose plusieurs modèles de capteurs de lumière solaire. La différence entre eux réside dans l’équipement utilisé pour la production de panneaux solaires. La technologie de fabrication et le type de matière première jouent un rôle.

Type monocristallin

Ces éléments sont constitués de cellules de silicone liées entre elles. Selon la méthode du scientifique Czochralski, on produit du silicium absolument pur, à partir duquel sont fabriqués des monocristaux. Le processus suivant consiste à découper le produit semi-fini congelé et durci en plaques d'une épaisseur de 250 à 300 microns. De fines couches sont saturées d'un treillis métallique d'électrodes. Malgré le coût de production élevé, ces éléments sont assez largement utilisés en raison du taux de conversion élevé (17-22 %).

Fabrication d'éléments polycristallins

Les cellules solaires polycristallines consistent en un refroidissement progressif de la masse de silicium fondu. La production ne nécessite pas d'équipement coûteux, le coût d'obtention du silicium est donc réduit. Les dispositifs de stockage solaire polycristallins ont un facteur d'efficacité inférieur (11 à 18 %), contrairement aux dispositifs monocristallins. Cela s'explique par le fait que lors du processus de refroidissement, la masse de silicium est saturée de minuscules bulles granulaires, ce qui entraîne une réfraction supplémentaire des rayons.

Éléments de silicium amorphe

Les produits sont classés comme un type spécial, car leur appartenance au type silicium provient du nom du matériau utilisé, et la production de cellules solaires est réalisée à l'aide de la technologie des dispositifs à film. Lors du processus de fabrication, le cristal cède la place au silicium-hydrogène ou silicone dont une fine couche recouvre le substrat. Les batteries ont la valeur d'efficacité la plus faible, à seulement 6 %. Les éléments, malgré leurs inconvénients importants, présentent un certain nombre d'avantages indéniables qui leur donnent le droit de rivaliser avec les types cités ci-dessus :

• la valeur d'absorption de l'optique est deux douzaines de fois supérieure à celle des dispositifs de stockage monocristallins et polycristallins ;
• a épaisseur minimale couche, seulement 1 micron ;
• le temps nuageux n'affecte pas le travail de conversion de la lumière, contrairement aux autres types ;
• Grâce à sa haute résistance à la flexion, il peut être utilisé sans problème dans des endroits difficiles.

Les trois types de convertisseurs solaires décrits ci-dessus sont complétés par des produits hybrides fabriqués à partir de matériaux à double propriété. De telles caractéristiques sont obtenues si des oligo-éléments ou des nanoparticules sont inclus dans le silicium amorphe. Le matériau obtenu est similaire au silicium polycristallin, mais s'en distingue favorablement par de nouveaux indicateurs techniques.

Matières premières pour la production de cellules solaires à film à partir de CdTe

Le choix du matériau est dicté par la nécessité de réduire les coûts de fabrication et d'augmenter les performances techniques. Le matériau absorbant la lumière le plus couramment utilisé est le tellurure de cadmium. Dans les années 70 du siècle dernier, le CdTe était considéré comme le principal concurrent pour l'utilisation spatiale ; dans l'industrie moderne, il a trouvé de nombreuses applications dans l'énergie solaire.

Ce matériau est classé comme poison cumulatif, le débat se poursuit donc sur la question de sa nocivité. Des recherches scientifiques ont établi que le niveau de substances nocives pénétrant dans l'atmosphère est acceptable et ne nuit pas à l'environnement. Le niveau d'efficacité n'est que de 11 %, mais le coût de l'électricité convertie à partir de ces éléments est inférieur de 20 à 30 % à celui des appareils de type silicium.

Accumulateurs de rayons en sélénium, cuivre et indium

Les semi-conducteurs du dispositif sont le cuivre, le sélénium et l'indium ; il est parfois possible de remplacer ce dernier par du gallium. Cela s'explique par la forte demande d'indium pour la production de moniteurs à écran plat. C’est pourquoi cette option de remplacement a été choisie, car les matériaux ont des propriétés similaires. Mais pour l'indicateur d'efficacité, le remplacement joue un rôle important : produire une batterie solaire sans gallium augmente l'efficacité de l'appareil de 14 %.

Capteurs solaires à base de polymères

Ces éléments sont classés comme technologies jeunes, car apparus récemment sur le marché. Les semi-conducteurs organiques absorbent la lumière pour la convertir en énergie électrique. Pour la production, des fullerènes du groupe carboné, du polyphénylène, de la phtalocyanine de cuivre, etc. sont utilisés. On obtient ainsi des films minces (100 nm) et flexibles qui, en fonctionnement, donnent un coefficient d'efficacité de 5 à 7 %. La valeur est faible, mais la production de panneaux solaires flexibles présente plusieurs aspects positifs :

• de grosses sommes d’argent ne sont pas dépensées pour la fabrication ;
• la possibilité d'installer des batteries flexibles dans les virages où l'élasticité est primordiale ;
• facilité et accessibilité comparatives de l'installation ;
• les piles flexibles ne fournissent pas effets nocifs sur l'environnement.

Gravure chimique pendant la production

La cellule solaire la plus chère est une plaquette de silicium multicristallin ou monocristallin. Pour une efficacité maximale, des formes pseudo-carrées sont découpées ; la même forme permet de tasser étroitement les plaques dans le futur module. Après le processus de découpe, des couches microscopiques de surface endommagée restent sur la surface, qui sont éliminées par gravure et texturation pour améliorer la réception des rayons incidents.

La surface ainsi traitée est une micropyramide située de manière chaotique, se reflétant à partir du bord de laquelle la lumière frappe les surfaces latérales d'autres saillies. La procédure de relâchement de la texture réduit la réflectivité du matériau d'environ 25 %. Pendant le processus de gravure, une série de traitements acides et alcalins sont utilisés, mais il est inacceptable de réduire considérablement l'épaisseur de la couche, car la plaque ne peut pas résister aux traitements suivants.

Semi-conducteurs dans les cellules solaires

La technologie de fabrication de cellules solaires suppose que le concept de base de l’électronique à semi-conducteurs est la jonction p-n. Si vous combinez la conductivité électronique de type N et la conductivité des trous de type P dans une seule plaque, une jonction p-n apparaît au point de contact. Principal propriété physique Avec cette définition, il devient possible de servir de barrière et de laisser passer l'électricité dans un sens. C’est cet effet qui permet le bon fonctionnement des cellules solaires.

À la suite de la diffusion du phosphore, une couche de type N se forme aux extrémités de la plaque, située à la surface de l'élément à une profondeur de seulement 0,5 microns. La production d'une batterie solaire implique une pénétration superficielle de porteurs de signes opposés qui apparaissent sous l'influence de la lumière. Leur trajet jusqu'à la zone d'influence de la jonction pn doit être court, sinon ils peuvent s'annuler lorsqu'ils se rencontrent, sans générer la moindre quantité d'électricité.

Utilisation de la gravure chimique plasma

La conception de la batterie solaire comprend une surface avant avec une grille installée pour collecter le courant et une face arrière qui est un contact continu. Lors du phénomène de diffusion, un court-circuit électrique se produit entre deux plans et se transmet jusqu'à l'extrémité.

Pour éliminer le court-circuit, on utilise un équipement pour panneaux solaires, ce qui permet de le faire par plasma-chimique, gravure chimique ou mécaniquement, laser. La méthode d'exposition plasmatique-chimique est souvent utilisée. La gravure est réalisée simultanément sur un empilement de tranches de silicium empilées entre elles. Le résultat du processus dépend de la durée du traitement, de la composition du produit, de la taille des carrés de matériau, de la direction des jets d'ions et d'autres facteurs.

Application d'un revêtement antireflet

En appliquant une texture à la surface de l'élément, la réflexion est réduite à 11 %. Cela signifie qu'un dixième des rayons sont simplement réfléchis par la surface et ne participent pas à la formation d'électricité. Afin de réduire ces pertes, un revêtement à pénétration profonde des impulsions lumineuses est appliqué sur la face avant de l'élément, qui ne les réfléchit pas. Les scientifiques, en tenant compte des lois de l'optique, déterminent la composition et l'épaisseur de la couche, de sorte que la production et l'installation de panneaux solaires avec un tel revêtement réduisent la réflexion à 2 %.

Métallisation des contacts sur la face avant

La surface de l'élément est conçue pour absorber le plus grand nombre rayonnement, c'est cette exigence qui détermine les dimensions et spécifications techniques treillis métallique appliqué. Choisir un design face avant, les ingénieurs résolvent deux problèmes opposés. La réduction des pertes optiques se produit à plus ridules et leur situation très éloignée les unes des autres. La production d'une batterie solaire avec des réseaux de plus grande taille conduit au fait qu'une partie des charges n'a pas le temps d'atteindre le contact et est perdue.

Par conséquent, les scientifiques ont standardisé la valeur de la distance et l’épaisseur des lignes pour chaque métal. Des bandes trop fines ouvrent un espace à la surface de l’élément pour absorber les rayons, mais ne conduisent pas beaucoup de courant. Méthodes modernes Les applications de métallisation consistent en la sérigraphie. En tant que matériau, la pâte contenant de l'argent est la plus justifiée. Grâce à son utilisation, l'efficacité de l'élément augmente de 15 à 17 %.

Métallisation au dos de l'appareil

Le métal est appliqué à l'arrière de l'appareil selon deux schémas, chacun effectuant son propre travail. L'aluminium est pulvérisé en une fine couche continue sur toute la surface, à l'exception des trous individuels, et les trous sont remplis de pâte contenant de l'argent, qui joue un rôle de contact. La couche d'aluminium solide sert en quelque sorte de dispositif miroir sur la face arrière pour les charges libres qui peuvent se perdre dans les liaisons brisées du réseau cristallin. Avec ce revêtement, les panneaux solaires fonctionnent 2 % plus puissamment. Les avis des consommateurs indiquent que ces éléments sont plus durables et ne dépendent pas autant du temps nuageux.

Fabriquer des panneaux solaires de vos propres mains

Tout le monde ne peut pas commander et installer des sources d'énergie solaire à la maison, car leur coût est aujourd'hui assez élevé. Par conséquent, de nombreux artisans maîtrisent la production de panneaux solaires à la maison.

Achetez des jeux de photocellules pour auto-assemblage peuvent être trouvés sur Internet sur différents sites. Leur coût dépend du nombre de plaques utilisées et de la puissance. Par exemple, les kits basse consommation, de 63 à 76 W avec 36 plaques, coûtent entre 2 350 et 2 560 roubles. respectivement. Ici, ils achètent également des articles de travail rejetés des chaînes de production pour une raison quelconque.

Lors du choix du type de convertisseur photoélectrique, tenez compte du fait que les éléments polycristallins sont plus résistants au temps nuageux et fonctionnent plus efficacement par temps nuageux que les éléments monocristallins, mais ont une durée de vie plus courte. Les monocristallins ont une efficacité plus élevée par temps ensoleillé et dureront beaucoup plus longtemps.

Pour organiser la production de panneaux solaires à la maison, vous devez calculer la charge totale de tous les appareils qui seront alimentés par le futur convertisseur et déterminer la puissance de l'appareil. Celui-ci détermine le nombre de photocellules, en tenant compte de l'angle d'inclinaison du panneau. Certains artisans prévoient la possibilité de modifier la position du plan d'accumulation en fonction de la hauteur du solstice, et en hiver - de l'épaisseur de la neige tombée.

Pour la fabrication du corps qu'ils utilisent divers matériaux. Le plus souvent, des coins en aluminium ou en acier inoxydable sont installés, du contreplaqué, des panneaux de particules, etc. sont utilisés. La partie transparente est en verre organique ou ordinaire. Il existe en vente des photocellules avec des conducteurs déjà soudés ; il est préférable de les acheter, car la tâche de montage est simplifiée. Les plaques ne s'empilent pas les unes sur les autres - celles du bas peuvent développer des microfissures. La soudure et le flux sont pré-appliqués. Il est plus pratique de souder les éléments en les plaçant directement du côté travaillant. À la fin, les plaques extérieures sont soudées aux jeux de barres (conducteurs plus larges), après quoi le « moins » et le « plus » sont émis.

Une fois le travail terminé, le panneau est testé et scellé. Les artisans étrangers utilisent pour cela des composés, mais pour nos artisans, ils sont assez chers. Les convertisseurs faits maison sont scellés avec du silicone et la face arrière est recouverte d'un vernis à base d'acrylique.

En conclusion, il faut dire que les critiques des maîtres qui l'ont fait sont toujours positives. Après avoir dépensé de l'argent pour la fabrication et l'installation d'un convertisseur, la famille le paie très rapidement et commence à économiser de l'argent en utilisant l'énergie gratuite.