sobota, maj 25, 2024
środa, 24 listopad 2021 13:02

Jak to działa, czyli budowa panelu fotowoltaicznego

budowa panelu fotowoltaicznego budowa panelu fotowoltaicznego pixabay

Kiedy zaczyna się upalne, skąpane w słońcu lato, łatwo wyobrazić sobie, jak potężnym źródłem energii jest słońce.

Według National Geographic słońce w zaledwie 15 minut emituje tyle energii, ile ludzie zużywają we wszystkich swoich działaniach w ciągu roku. W ostatnich latach panele słoneczne stały się bardziej popularne i dostępne niż kiedykolwiek dzięki wydajności produkcji i znacznemu spadkowi ceny. Panele słoneczne są teraz widoczne na dachach wielu domów i nieruchomości komercyjnych, zwłaszcza na nowych osiedlach. Według Stowarzyszenia Przemysłu Energetyki Słonecznej przemysł fotowoltaiczny osiągał średnioroczną stopę wzrostu na poziomie kilkudziesięciu procent w ciągu ostatniej dekady.

Ale z czego są wykonane i jaka jest budowa panelu fotowoltaicznego? W tym artykule znajdziesz odpowiedzi na te pytania.

Jaka jest budowa panelu fotowoltaicznego

Z czego więc wykonane są panele słoneczne? Istnieje kilka podstawowych „składników”, które tworzą panele fotowoltaiczne: silikon, ogniwa słoneczne, szkło. Większość paneli słonecznych jest wykonana z płytek krzemowych, bardziej znanych jako piasek. Krzem jest świetnym materiałem do budowy, ponieważ jest dostępny w obfitości. W rzeczywistości krzem stanowi 30% skorupy ziemskiej. Jest drugim najbardziej dostępnym pierwiastkiem na ziemi, ustępując jedynie tlenowi.

Zasadniczo panele słoneczne są wykonane z ogniw słonecznych. Aby stworzyć ogniwa słoneczne, krystaliczny krzem jest krojony na kilkumilimetrowe wafle. Te wafle są następnie przycinane do kształtu i polerowane, aby przyczynić się do stworzenia ogólnego panelu słonecznego, który wytwarza energię elektryczną przez cząsteczki światła (fotony).

Aby odpowiedzieć na pytanie: „jaka jest budowa panelu fotowoltaicznego?”, należy bardziej szczegółowo opisać krok po kroku proces produkcji. Chociaż słońce jest odnawialnym źródłem energii, a procesy produkcyjne stały się w ostatnich latach bardziej wydajne, produkcja paneli słonecznych jest uciążliwa i dość kosztowna.

Jaka jest budowa panelu fotowoltaicznego: proces produkcji

Krok 1: Piasek jest przekształcany w skrystalizowany silikon

Teraz już wiesz, co jest używane do produkcji paneli słonecznych i co wpływa na to, jaka jest budowa panelu fotowoltaicznego. Jednak wytwarzanie krzemu z piasku zużywa dużo energii i jest procesem kosztownym. Skrystalizowany krzem wytwarzany jest z piasku w bardzo wysokiej temperaturze w specjalnie do tego zaprojektowanym piecu. Metoda podgrzewania piasku w piecu tworzy solidne skały silikonowe, które po ostygnięciu zbierane są z dna.

Krok 2: Formowanie wlewków

Kamienie skrystalizowanego silikonu, które są zbierane z dna pieca, są następnie topione. Proces ten tworzy wlewki, które są zasadniczo blokiem metalu o litym cylindrycznym kształcie. Kiedy silikon topi się razem, oprogramowanie maszyny sprawia, że ​​atomy są ułożone w jednej linii podczas całego procesu i wprowadza bor. Wlew boru nadaje sztabkom dodatnią polaryzację elektryczności, która jest niezbędna w dalszej części procesu.

Krok 3: Polerowanie wafla silikonowego

Gdy wlewki silikonowe całkowicie ostygną, są one szlifowane i polerowane w celu uzyskania gładkich, płaskich boków. Gdy sztabka jest gładka i równa, producenci kroją krążki, zwane również waflami silikonowymi, które mają tylko kilka milimetrów grubości. Wafle krzemowe są cięte tak cienko, jak to możliwe, aby zmniejszyć ilość odpadów i zwiększyć wydajność produkcji.

Krok 4: Przewodniki polaryzacyjne

Do płytek krzemowych dodaje się przewodnik metalowy, taki jak bor. Powstają dwa rodzaje silikonu:

Silikon typu N: leży na powierzchni panelu słonecznego.

Silikon typu P: znajduje się poniżej silikonu typu N.

Z fizyki wiemy, że pozytywna i negatywna energia będą się wzajemnie przyciągać lub odpychać. Obróbka silikonu typu N i silikonu typu P tworzy nierównowagę mocy w panelu słonecznym. W wyniku tej nierównowagi wafle krzemowe typu N i typu P będą próbowały wypełnić puste przestrzenie w sobie nawzajem.

Krok 5: Tkanie siatki słonecznej

Ogniwa słoneczne lub silikony typu N i typu P są niezrównoważone, aby przewodzić energię, więc podczas formowania panelu słonecznego silikony są układane warstwami i lutowane razem w matrycy przypominającej siatkę. Kiedy światło słoneczne pada na panel, brak równowagi stymuluje niezrównoważone silikonowe elektrony do poruszania się, aby się wzajemnie korygować. Ten proces zachodzi wielokrotnie i to powtarzanie generuje elektryczność.