Производство солнечных батарей: Топ 10 солнечных панелей российского производства

Содержание

Производство солнечных модулей (панелей) в Санкт-Петербурге

Приветствуем вас на страницах официального сайта компании Aurinko!

Острый дефицит природных ресурсов чувствуется уже сейчас, что приводит к постоянному росту их стоимости. Запасы нефти и газа истощаются, а потому с каждым днем все более актуальным становится освоение альтернативных источников энергии. В будущем именно энергии ветра, приливов/отливов и солнца станут главенствующими.

Cолнечные модули Aurinko помогут вам получить возобновляемый и экологически чистый источник энергии для своего дома, офиса, производства. В финском языке «aurinko» означает «солнце». Именно с этим небесным светилом древние люди ассоциировали жизнь и все, что с ней связано. Наша компания с солнцем связывает будущее человечества, а также те технологии, которые сделают его более комфортным и безопасным.

Мы наладили производство солнечных панелей в России с учетом специфики их применения именно в нашей стране. Солнечные электростанции не всегда учитывают особенности нашего климата, а потому могут быть недостаточно эффективны. Модули солнечных батарей,

производство которых налажено в Aurinko, извлекут максимум пользы из той энергии, что поступает к ним. Специальные технологии дают возможность превращать в электричество как прямой солнечный луч, так и косвенный. Даже в непогоду панели будут функционировать и вырабатывать электричество при низкой освещенности.

Почему стоит выбрать Aurinko?

Солнце – неисчерпаемый источник энергии. Он мало зависит от деятельности человека, а потому предельно надежен. Производство солнечных батарей и их дальнейшая эксплуатация позволяют превращать энергию солнца в электрическую энергию без дополнительных затрат. Компания Aurinko поможет вам собрать максимально эффективный солнечный модуль по разумной цене.

Наши преимущества:
  • 12-летняя гарантия на продукцию и в целом продолжительный срок службы. Солнечные модули Aurinko сохраняют рабочие характеристики долгие годы. Можете не сомневаться, что приобретение окупится прежде, чем вам придется его заменить.

  • Усиленный профиль. Наше производство солнечных панелей для России налажено с учетом тех фактов, что электростанциям придется выдерживать сильный ветер, перепады температуры, атмосферные осадки и другие разрушительные факторы.

  • Эстетичный внешний вид. Солнечные модули Aurinko выполнены в классическом черном цвете, что подчеркивает универсальность.

  • Положительное значение толеранса. Толеранс – это отклонение реальной мощности модуля от паспортной. Его положительное значение указывает на то, что вы всегда будете обладать высокой выходной мощностью без переплат.

  • Хорошая герметичность модулей. Aurinko использует высоко адгезионный герметик, а также герметизирующую пленку, что позволяет сохранять целостность всех солнечных элементов предельно долго.

  • Автоматизированная пайка. Современное оборудование защищает солнечные модули и от образования трещин, и от наличия не пропаянных участков.

Разберем пару популярных вопросов, с которыми сталкиваются будущие потребители солнечной энергии.

В России мало солнца, часто пасмурная погода и идут дожди

Технологии совершенствуются, а значит, сегодня современные солнечные модули aurinko® позволяют генерировать электричество даже в пасмурную погоду, так как они преобразовывают в электричество не только прямые солнечные лучи, но и косвенные.

Россия обладает довольно высоким уровнем инсоляции, которой вполне достаточно, чтобы солнечные модули aurinko® могли обеспечить не только бытовые нужды, но и промышленные.

Со временем солнечные системы теряют свою эффективность, при этом выработка электроэнергии становится меньше

Конечно, на это влияет не только деградация солнечных модулей, но и  остальных элементов солнечной системы, однако нас в данном вопросе интересует именно деградация солнечных модулей. Деградация солнечных модулей традиционно обусловлена двумя причинами. В первую очередь, это нарушение герметичности модуля из-за разрушения пленки и герметика, которые защищают солнечные элементы от попадания влаги. Вторая причина - замутнение защитной пленки из между элементами и защитным стеклом.

Опираясь на это знание, мы создали солнечные модули aurinko®, которые в меньшей степени подвержены деградации и служат свыше 20-25 лет. Широкий диапазон рабочих температур этиленвинилацетатной пленки и герметика с высокой адгезией сделали солнечные модули aurinko® долговечнее.

Солнечная энергетика с каждым днем всё больше и  больше проникает в нашу повседневную жизнь. Поэтому очень важна технологичность солнечных модулей aurinko®, ведь чем доступнее энергия и высокие технологии, тем выше уровень жизни общества.

При использовании солнечных модулей aurinko® каждый найдет для себя индивидуальные особенности

О пользе и выгодах использования солнечной энергетики уже даже и не спорят, с каждым днем солнечная энергетика становится серьезной альтернативой сырьевой энергетике и, по прогнозам специалистов, вытеснит сырьевую энергетику к 2050-му году.
Зачем так долго ждать? Свяжитесь с нашими специалистами, и они помогут вам рассчитать солнечную систему с использованием солнечных модулей aurinko®.


Компания Aurinko открыта к сотрудничеству с монтажными и торговыми компаниями

сферы солнечной энергетики, ведь именно вы оказываете сервис для наших потребителей при реализации проектов по обустройству солнечных систем.

Производство и применение солнечных батарей

Основная идея солнечных батарей

 


Принцип действия солнечной батареи заключается в прямом преобразовании света от Солнца в электрический ток. И при этом происходит генерация постоянного тока. Эта энергия может быть использована напрямую разными нагрузками постоянного тока или может запасаться в аккумуляторных батареях для использования в будущем при необходимости. Использование солнечных батарей – отличная бизнес-идея. Но к сожалению, в России солнечная энергетика практически не развита из-за отсутствия политики поддержки в этой области. И поэтому большое количество крыш и других открытых солнцу территорий не приносят электричества и прибыли. Заняться освоением данной сферы – выгодное решение.

В первую очередь, нужно связаться с владельцами и лицами, которые заинтересованы в получении дополнительной прибыли с арендуемых крыш и других подходящих поверхностей.

Хозяевам предоставляется специально разработанный бизнес план с полным расчётом всех расходов на монтаж солнечных батарей и прибыли, получаемой в форме электроэнергии.

В бизнес-плане стоит учитывать также расчёты солнечной активности, скорости ветра, метеорологической ситуации региона. Риск такого бизнеса совсем мал.

Солнечная энергетика будет успешной, потому что зависит только от активности солнца, которого на ближайшие годы уж точно хватит. В будущем можно рассчитывать и на поддержку со стороны государства, потому что солнечная энергетика – эта отрасль будущего. Альтернативные источники энергии пользуются все большей популярностью, они незаменимы в частных домах, на тех объектах, где часто происходят сбои в поставке электрической энергии. Надежное, качественное и проверенное временем оборудование даст возможность производить солнечные батареи и расширить возможности и горизонты для своего бизнеса.

 

 

 

Производство солнечных батарей

 


На сегодня есть несколько основных технологий производства солнечных батарей, которые основаны на применении какого-либо материала при создании пластины. Базируется это на разном поглощении различными материалами солнечного излучения.

Наибольшей популярностью среди используемых материалов пользуются поли- и монокристаллический кремний, CdTe, GaAs, аморфный кремний и другие. В зависимости от выбранного материала используется определенная технология, отличающаяся стадиями производства и комплексом оборудования.

Чаще всего как сырье применяется поли- и монокристаллический кремний. КПД пластин из данного материала колеблется в диапазоне от 12 до 19%. Данные пластины довольно хрупкие, им необходима дополнительная защита, но они намного дешевле, чем пластины из других материалов. Тонкопленочная технология базируется на применении таких материалов: GaAs, аморфный кремний и CdTe. КПД этих пластин тоже не выше 20%, хотя в будущем есть планы повышения его до 22%. В зависимости от подложки, которая используется, эти батареи могут гнуться, герметичны, устойчивы к механическим воздействиям. Но и их стоимость превышает стоимость кремниевых систем.

Сегодня производство солнечных батарей в масштабе промышленности наиболее рентабельно осуществлять по кремниевой технологии, эта технология производства – самая изученная и дающая самый большой выход. Цепочка производства на основе мультикристаллического кремния включает в себя такие стадии:

 

 

 

 

  • Подготовка пластины из кремния, очистка и промывка ее после резки;
  • Структурирование всей поверхности пластины, создание топологии на поверхности, ее травление;
  • Нанесение фосфора, легирование;
  • Вжигание, диффузия фосфора;
  • Создание P-n-перехода, изолирование, удаление лишних слоев;
  • Нанесение антиотражающего слоя;
  • Металлизация;
  • Сушка;
  • Создание контактов на лицевой стороне пластины;
  • Выравнивание пластины;
  • Проверка и тестирование.

 

 

 

 

Применение солнечных батарей

 


С недавнего времени солнечные батареи пользуются популярностью во всем мире. Применение солнечных батарей в микроэлектронике: (как зарядное устройство) для обеспечения электричеством аккумуляторов разной бытовой электроники — плееров, калькуляторов, фонариков и других, для подзарядки электромобилей.

Например в автомобиле Skoda Superb в одной из комплектаций можно установить солнечную батарею на крышу автомобиля - и тогда в жаркие дни, салон автомобиля будет проветриваться встроенным вентилятором, работающим от этой батареии, пока автомобиль находится на стоянке. Применение солнечных батарей для энергообеспечения зданий – большие батареи работают как солнечные коллекторы, особенно популярны в субтропических и тропических регионах с большим числом солнечных дней.

Пользуются большим спросом в Средиземноморских странах, там их размещают на крышах домов. Очень много применяют солнечные батареи на крышах домов в Турции. Новые здания Испании оборудованы солнечными водонагревателями. Применение солнечных батарей в космосе: является один из главных способов получения электроэнергии на космических аппаратах, они длительное время работают без расхода материалов, и при этом экологически безопасные.

 

 

 

 

Солнечные батареи в России

 


В России солнечные батареи уже не новинка, существуют заводы по их производству в Москве, Краснодаре, Зеленограде, Новочебоксарске и Брянске. Их используют как в электронике, так и в быту и других сфера жизнедеятельности. Но они всё ещё слабодоступны из-за высокой стоимости: базовый элемент солнечной батареи – это дорогой монокристаллический кремний, и поэтому цена киловатт-часа этой электроэнергии больше, чем полученной из каких-либо других источников.

 

 

 

 

Производство солнечных батарей - видео

 

 

 

 

Производство солнечных батарей


В этом видео показан технологический процесс производства и сборки солнечных батарей

 

 

 

 

Такое ли "зеленое" производство электроэнергии солнечными модулями?: engineering_ru — LiveJournal


SF:Болтовня об экологической опасности или безопасности производства солнечных панелей на уровне «слышал» и «мне сказал эксперт» достала поэтому с радостью прочитал сие:


Photo: Imaginechina/Corbis.
Контроль качества на китайском предприятии.

Производство электроэнергии солнечными модулями совсем не такое «зеленое» как многие думают.

Источник.

Солнечные панели мерцающие на солнце являются иконой для всех «зеленых». Но является ли генерация электроэнергии с помощью солнечных батарей действительно более щадящей для окружающей среды, чем сжигание ископаемого топлива? Несколько инцидентов загрязнения окружающей среды связаны с производством этих сияющих символов «зеленых». И оказывается, что время, необходимое для компенсации энергии и парниковых газов, затрачиваемой и выбрасываемых в производстве панелей существенно варьируется в зависимости от технологии и географии.

(SF: в статье (см. ссылку) указывается, что минимальная эмиссия у CdTe и главное, что по меньшей мере 89% вредных выбросов могут быть сокращены при производстве электроэнергии применением фотовольтаики.)

Это была плохая новость. Хорошей новостью является то, что промышленность может легко устранить многие из побочных эффектов, которые существуют. Это возможно отчасти потому, что, начиная с 2008 года, производство фотовольтаики переехало из Европы, Японии и Соединенных Штатов Америки в Китай, Малайзию, на Филиппины и Тайвань. Сегодня почти половина солнечных модулей в мире производится в Китае. В результате, хотя в целом послужной список в отрасли хорош, те страны которые сегодня производят основную массу, как правило, меньше всего заботятся о защите окружающей среды и рабочих на производстве.

Чтобы понять в чем именно проблемы, и как они могут быть решены, необходимо знать кое-что о том, как фотоэлектрические панели изготовлены. В то время как солнечная энергия может быть получена с помощью различных технологий, подавляющее большинство солнечных батарей сегодня берут начало с получения кварца, как наиболее распространенной формы кремнезема (диоксида кремния), которая перерабатывается в кремний. На этом этапе возникает первая проблема: кварц добывается из шахт, где шахтеры рискуют приобрести силикоз легких.

В начале переработки кварц превращается в металлургический кремний, вещество используемое в основном для упрочнения стали и других металлов. Это происходит в гигантских печах, и держать их горячими требует большого количества энергии (подробности - ниже). К счастью, на этом этапе выбросы, в основном диоксида углерода и диоксида серы, не могу навредить людям, работающим на таких заводах или находящимся вблизи предприятий.

Следующим шагом является переработка металлургического кремния в более чистый – поликремний. В ходе процесса производится кремниевый тетрахлорид - очень токсичное соединение кремния. Процесс очистки включает реакцию соляной кислоты с металлургическим кремнием, чтобы получить трихлорсилан. Трихлорсилан затем реагирует с водородом, получая поликремний вместе с жидким кремниевым тетрахлоридом - три или четыре тонны тетрахлорида на каждую тонну поликремния.

Большинство производителей перерабатывают эти отходы, чтобы произвести больше поликремния. Получение кремния из тетрахлорида кремния требуется меньше энергии, чем его получение из сырого диоксида кремния, таким образом утилизация этих отходов помогает сэкономить деньги производителеям. Но такое оборудование может стоить десятки миллионов долларов. Таким образом, побочный продукт часто просто выбрасывается. При взаимодействии с водой, а это трудно предотвратить, в окружающей среде оказываются: соляная кислата и вредные испарения.

Когда промышленность фотовольтаики была меньше, производители солнечных элементов приобретали кремний у производителей микроэлектроники, которые отбраковывали этот кремний в связи с недостаточной чистотой. Но бум в солнечной энергетике потребовал болше кремния, и большое количество производства поликремния были построено в Китае. Немногие страны в то время имели строгое законодательство, требуещего хранения и утилизации тетрахлорида кремния, и Китай не стал исключением, как это обнаружили репортеры Washington Post.

Расследование газеты, опубликованное в марте 2008 года, о китайском производителе поликремния, принадлежащий High-Technology Co. , и расположенный недалеко от реки Хуанхэ в провинции Хэнань. Этот объект поставляет поликремний в Suntech Power Holdings, крупнейшему в мире производителю солнечных элементов, а также ряда других громким компаниям в этом бизнесе.

После публикации в Washington Post, цены на акции компаний упали. Инвесторы опасались, что откровения подорвут доверие к отрасли. В конце концов, защита окружающей среды это то, что привлекает привлекает поддержку общественности и следовательно поощряется например такми документами как Residential Renewable Energy Tax Credit в Соединенных Штатах. Те, кто приобретает для дома солнечные системы могут сократить свои налоговые отчисления на 30 процентов до 2016 года.

Чтобы защитить репутацию отрасли, производители "солнечных" панелей начали "давить" в области природоохранной деятельности на поставщиков поликристаллического кремния. Следовательно, в настоящее время ситуация улучшается. В 2011 Китай устанавил стандарты требующие, чтобы компании перерабатывать по меньшей мере 98,5 процента выбросов кремниевого тетрахлорида. Новые правила легко осуществить если заводы установят соответствующее оборудование. Тем не менее, нам еще предстоит увидеть, насколько хорошо проводится в жизнь эти стандарты.

Проблема может полностью исчезнуть в будущем. Так, исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в Голден, штат Колорадо ищут способы, чтобы получать поликремний при реакции с этанолом вместо применения химических веществ на основе хлора, что позволяет избежать создания кремния тетрахлорида в целом.

Борьба за превращение фотовольтаики в истинно «зеленую» отрасль на этом не заканчивается. Производители солнечных элементов формируют куски поликристаллического кремния для формирования квадратообразных слитков, а затем режут слитки на пластины. Затем они легируют кремниевые пластины, создавая необходимую архитектуру солнечной батареи.

Все эти шаги требуют участия опасных химических веществ. Например, производители используют HF (фтористоводородная или плавиковая кислота) для очистки пластин, удаления дефектов, полировки и текстуризации. Плавиковая кислота прекрасно подходит для всех этих вещей, но однако это весьма агрессивная жидкость которая при контакте с человеческим телом разрушает ткани и декальцифицирует кости. Работа с плавиковой кислотой требует крайней осторожности, и она должна быть утилизированы должным образом.

Но несчастные случаи случаются, и, чаще всего, в местах, которые имеют ограниченный опыт изготовления полупроводников или имеют не достаточно жесткие стандарты связанные с охраной окружающей среды. В августе 2011 года завод в китайской провинции Чжэцзян, принадлежащей Jinko Solar Holding Co., одиной из крупнейших компаний в мире, сбросил плавиковую кислоту в находящуюся рядом реку, погибла рыба. Фермеры, обрабатывающие соседние земли, использовали загрязненную воду - случайно погибли десятки свиней.

При исследовании мертвых животных, китайские власти обнаружили, что уровни фтористоводородной кислоты в реке в 10 раз превышали допустимый предел, и вероятно эти значения получены уже после того как основная масса фтористоводородной кислоты ушла вниз по течению. Сотни местных жителей, в бешенстве из-за инцидента, штурмовали и временно заняли производственные мощности. Опять же, инвесторы отреагировали негативно: когда СМИ сообщили о происшествии, акции Jinko упали более чем на 40 процентов.

Процессы на основе HF - это угроза для окружающей среды. Исследователи Rohm & Haas Electronic Materials, дочерняя компания Dow Chemical, предложили заменитель фтористоводородной кислоты, используемой в производстве солнечных элементов. Хорошим кандидатом является гидроксид натрия (NaOH). Хотя NaOH сам довольно едкий химикат, он легче при обработке и утилизации и персонал поджержен гораздо более низкому риску. Кроме того, сточные воды с NaOH гораздо легче в очистке.

Хотя более 90 процентов «солнечных» панелей, сделанных сегодня производятся из поликремния, давно существует новый подход: тонкопленочная технология солнечных элементов. Доля таких модулей, скорее всего, будет расти на рынке в течение следующего десятилетия, потому что они могут быть столь же эффективным, как на основе кремния, но дешевле в производстве, так как они потребляют меньше энергии и материалов.

Создатели тонкопленочных модулей осаждают слои полупроводникового материала непосредственно на подложку из стекла, металла или даже пластика вместо нарезки пластин из слитка кремния. Это означает меньше отходов и полностью исключает такие операции как плавка и нарезка кремния которые используются, чтобы сделать традиционные солнечные модули. В сущности, кусок стекла поступает на «вход» такого завода и полностью функционирующий модуль «выходит».

Переход к тонкопленочным солнечным элементам устраняет многие риски связанные с традиционным производством, потому что нет необходимости в проблемных - химических веществах: нет плавиковой кислоты и нет соляной кислоты. Но это вовсе не означает, что вы можете автоматически маркировать тонкопленочные солнечные батареи, как «зеленые».

Сегодня доминирующие технологии в этой области -это на основе теллуридакадмия CdTe и более поздний конкурент на основе полупроводника из меди, индия иселенида галлия (CIGS). В первом случае один полупроводниковый слой изготовлен из теллурида кадмия, а второй из сульфида кадмия. В последнем случае основной полупроводниковый материал CIGS, но второй слой, как правило, это сульфид кадмия. Таким образом, в каждой из этих технологий используются соединения, содержащие тяжелый металл - кадмий, который является одновременно канцерогенным и может привести к наследуемым мутациям.

У таких производителей как First Solar есть большой опыт защиты работников от воздействия кадмия в процессе производства. Но есть информация о риске для работников, занятых кадмием на ранних стадиях обработки, в частности на рудниках, откуда поступает бОльшая часть кадмия. Воздействие кадмия после утилизации солнечных панелей также вызывает беспокойство. Большая часть теллурида кадмия которую надо обезвредить из-за поломок или дефектов изготовления, утилизируются в безопасных, контролируемых условиях. Фирма активно обеспечивает сбор и переработку в Европе старых и сломаных панелей. Отдельные компании также разработали схожие программы утилизации. Но многое еще предстоит сделать - не каждый потребитель имеет доступ к бесплатной программе по возврату, да и многие потребители даже не знают о том, что утилизация таких панелей дело не простое.

Солнечные модули производятся благодаря энергии, которая в свою очередь ведет к выбросам СО2. Т.к. китайская энергетика больше полагается на производство энергии за счет угля  выбросы СО2 гораздо выше чем в Европе.

Лучший способ избежать риска отравления для работников и окружающей среды кадмием это минимизировать количество или не использовать кадмий вообще. Уже два основных CIGS производителей-Avancis и Solar Frontier заявили об использовании сульфида цинка, намного менее токсичного материала, вместо сульфида кадмия. Исследователи из University of Bristol и University of Bath, в Англии, Калифорнийский университет в Беркли и многие другие научные и государственные лаборатории пытаются разработать тонкопленочных элементы которые не требуют токсичных веществ, таких как кадмий или редких элементов, таких как теллур. First Solar тем временем неуклонно уменьшает количество кадмия, используемого в его солнечных батареях.

Но дело не только в токсичности. Создание солнечных батарей требует много энергии. К счастью, продукт вырабатывает электроэнергию которой он оплачивает обратно первоначальные инвестиции энергии. Большинство из модулей "расчитываются" уже после двух лет эксплуатации, а некоторые компании сообщают об "энергоокупаемости" (SF: EROI) в шесть месяцев.

Аналитики часто сравнивают затраты энергии, необходимой, чтобы произвести солнечную панель и количество углерода, образующихся в производстве этой энергии - величина которая может изменяться в широких пределах. Чтобы сделать это, нужно представить энергию как значение в виде килограммов выбросов CO2 полученого при генерации киловатт-часа. Страна, которая в значительной степени зависят от угля и имеет наибольший показатель СО2/кВтч- это Китай. В Китае этот показатель почти в два раза выше чем в США. Это согласуется с результатами исследователей в штате Иллинойс Аргоннской национальной лаборатории и Северо-западного университета. В докладе, опубликованном в июне этого года, они обнаружили, что СО2/кВтч фотоэлектрических панелей, сделанных в Китае вдвое выше, чем те, которые производятся в Европе.

Если фотоэлектрические панели, изготовленные в Китае были бы установлены в Китае, то из-за высокого СО2/кВтч, эффект компенсации выброса СО2 производством энергии солнечной панелью и энергоокупаемость совпадают по времени. Но это не то, что происходило в последнее время. Производства в основном расположены в Китае, а панели часто устанавливают в Европе или в Соединенных Штатах. В этом случае для компенсации высокого китайского СО2/кВтч требуется в два раза больше времени, чтобы компенсировать выбросы парниковых газов, чем для энергоокупаемости.


Source: Silicon Valley Toxics Coalition
Silicon Valley Toxics Coalition оценила производителей солнечных панелей в области защиты персонала и защиты окружающей среды.

Конечно, если вы производите панели из энергии с низким СО2/кВтч (например, завод получающий энергию от солнечных панелей) и установаете их в области с высоким СО2/кВтч, время "окупаемости" парниковых газов будет меньше, чем "энергоокупаемость". Так что, возможно, когда-нибудь, питание таких заводов "зеленой" энергией снимет обеспокоенность выбросами СО2.

Расход воды является еще одним важным вопросом. Производители используют много воды: в том числе для охлаждения, как химический реагент и контроля загрязненности атмосферного воздуха (фильтруют). Самый большой расход воды приходится на очистку оборудования во время установки и в ходе производства. Для производство на 230- 550 МВт в год может потребоваться до 1,5 млрд литров воды для борьбы с пылью в процессе строительства и еще 26 миллионов литров в год для мытья панелей. Тем не менее, количество воды, используемой для получения, установки и эксплуатации фотоэлектрических панелей значительно ниже, чем требуется для охлаждения обычных электростанций и АЭС.

Выбор инвесторов и потребителей может, в принципе, иметь большое влияние на производителей солнечных модулей. Но чаще всего трудно сказать, насколько эти компании отличаются в экологичности. Солнечная энергетика не имеет формального экологического стандарта, как в случае этикеток на бытовую технику и электронику, которые помогают покупателям определить энергоэффективность продуктов. И большинство людей не покупают солнечные модули сами. Они делают это через фирмы сторонних инсталляторов. Таким образом, даже если бы схема таких наклеек была, многое будет зависеть от готовности монтажников.

В настоящее время, потребители могут заставить производителей улучшить их экологичность и безопасность, требуя от монтажников больше информации о модулях, которые они используют. Это, в свою очередь, заставит монтажников надавить на производителей для получения дополнительной информации.

Исследователи из National Photovoltaics Environmental Research Center в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптон, Нью-Йорк, уже давно публикации исследования о возможных экологических проблемах при производстве фотовольтаики. Недавно, официальные рейтинги экологической эффективности для солнечной энергетики начали появляться.

Организации, как Center for International Earth Science Information Network, пытаются установить некоторые средства мониторинга окружающей среды, здоровья и техники безопасности у производителей в развивающихся странах. Эта группа, в которую входят ученые из Йельского и Колумбийского, предлагает такой параметр как китайский индекс экологической деятельности, который будет работать на провинциальном уровне, чтобы помочь Китаю отслеживать прогресс в достижении целей экологической политики.

Между тем, “Solar Energy Industries Association" и национальная торговая организация США предложили новые экологические "рамки" для промышленности в документе под названием "Solar Industry Environment & Social Responsibility Commitment», направленного на предотвращение профессиональных травм и заболеваний, предотвращение загрязнения, а также сокращения природных ресурсов используемых в производстве. Документ призывает компании требовать от поставщиков представить информацию о безопасности производства и о выбросах парниковых газов.

Кроме того, Silicon Valley Toxics Coalition, которая оценивает экологическую эффективность компании в области электроники, исследовала и оценила экологичность производства работающие в Китае, Германии, Малайзии, на Филиппинах и в Соединенных Штатах. Участие является добровольным и до сих пор включает в себя такие крупные производители, как First Solar, SolarWorld, SunPower, Suntech, Trina, и Yingli; Китайские производители Trina и Yingli последовательно входит в число трех ведущих мировых наиболее экологически ответственных компаний. Sharp, SolarWorld и SunPower тщательно отслеживают количество выбрасываемых парниковых газов, и химических веществ, используемых в производстве своих панелей в течение нескольких лет.

Такие инициативы не преждевременн. Многие люди сегодня видят солнечную энергетику как панацею от наших энергетических бед, учитывая то, какой грязной предстает сегодня традиционная энергетика. Но это не значит, что мы должны закрывать глаза на темную сторону этой новой технологии. В самом деле, мы должны рассматривать нововведения очень тщательно. И только, с постоянными усилиями со стороны потребителей, производителей, исследователей в один прекрасный день технология будет по-настоящему, а не символически, зеленой.

Статья оппубликована 12.11.2014 в Solar’s Green Dilemma.

Автор D. Mulvaney.

Особенности производства солнечных батарей

Солнечная фотовольтаика, по сравнению с другими альтернативными способами получения электрической энергии, обладает существенным экологическим преимуществом. Ведь для производства солнечных батарей, в первую очередь, требуется кремний. А это второй по распространённости химический элемент в земной коре.

В качестве основного сырья используют кварцевый песок определённых пород. Такой песок обладает высоким массовым содержанием двуокиси кремния и подходит для дальнейшей обработки. Получение очищенного технического кремния является отправной точкой солнечного производственного цикла.

Технология включает в себя этапы высокотемпературного плавления сырья, и процессов синтеза при добавлении различных химических веществ. В результате достигается необходимая степень очистки кремния от посторонних примесей. Массовое содержание кремния, предназначенного для солнечного производства, составляет, в итоге, не менее 99,99 %.

Солнечный кремний различают трёх основных видов – монокристаллический, поликристаллический и аморфный.

Монокристаллический кремний легко узнать по его однородному цвету, вызванному однородной структурой кристалла. Такой кремний получается выращиванием слитков в специальных печах - тиглях, при постоянном вращении. Для придания кристаллографической ориентации, которую наследует весь слиток, применяется затравочный монокристалл.

Поликристаллический кремний отличается тем, что в процессе химического осаждения паров, множество мелких кристаллов затвердевает рядом друг с другом в произвольной ориентации. Эта технология производства, как правило, менее дорогостоящая. Поэтому солнечные батареи для дома на основе поликристаллов обладают меньшей стоимостью.

Готовые слитки монокристаллического кремния имеют круглую форму в поперечном сечении, поэтому, как правило, подвергаются механической обработке для придания им псевдоквадратной формы. После этого слитки нарезаются на тонкие пластины с применением алмазных пил, или по технологии проволочной резки. Полученные пластины очищают от следов суспензии. Затем производится контроль правильности геометрических параметров пластин, и визуальная проверка поверхностей на отсутствие брака.

После тщательного окончательного тестирования, монокристаллические и поликристаллические пластины становятся основой для производства солнечных элементов, состоящих из двух слоёв кремния — p- и n-типа.

Солнечные элементы спаиваются между собой проводниками в одной плоскости. Совокупности ячеек наиболее правильно называть солнечными модулями (или фотоэлектрическими модулями). Они, как правило, имеют сплошной лист закалённого текстурированного стекла на верхней (освещаемой) стороне. Это стекло хорошо пропускает свет, в том числе рассеянный, одновременно обеспечивая герметизацию и защиту полупроводниковых пластин от механических повреждений и влажности.

Последовательное подключение солнечных ячеек, позволяет добиться определённого уровня напряжения. Параллельное подключение увеличивает силу возникающего тока. Объединяя последовательно и параллельно соединённые элементы, можно добиться необходимых электрических параметров всего фотоэлектрического модуля.

Сами фотоэлектрические модули, могут также объединяться между собой последовательно, параллельно, или последовательно-параллельно для получения требуемых параметров по силе тока и напряжению.

Возникающий ток используется для питания различных приборов, а также для накопления электроэнергии в аккумуляторах.

Солнечные батареи: оборудование по производству, Китай

Особенности основного агрегата:

LJUCWCZY-A Автоматический ламинирующий станок
 


 

Основные параметры и технические характеристики:

Источник электропитания: 220V 50HZ

Площадь ламинирующей доски: 3500*2200мм

Электроэнергия: трехфазное AV 50HZ 380V

Мощность агрегата: 95 кВт

Способ нагрева: масленый нагрев, номинальная мощность нагревательной части – 72кВт

Пределы регулирования температуры: 30 -180 градусов

Погрешность температуры: ±1 градус

Равномерность температуры нагрева плит: ±2 градуса

Вес: примерно 15 тонн

Скорость выкачивания воздуха: 70л. /сек.

Внешняя среда: температуры внешней среды: 0 - 45 градусов
относительная влажность <90%
высота над уровнем моря: 2000м

 
Автоматическое оборудование, вставляющие солнечные батареи в раму LSUWBZ-2000 (соединяющее их вместе)
 

Основные параметры и технические характеристики:

Максимальные внешние размеры рам: 1200*2100мм

Минимальные внешние размеры рам: 700*700мм

Максимальные внешние размеры: 3000*2100*1000мм

Погрешность рамы: погрешность размера кромки: ±1мм

Погрешность размера уголков: ±1.5мм

Погрешность углового градуса четырех углов: ±0.5 градусов

Рабочее атмосферное давление: 0.4Мпа-0.7Мпа

Вес: примерно 1 500кг

 

 Разрезающий пленку станок LBUMBQ1000

Нарезание происходит автоматически

Используется фотоэлектрическое управление

Автоматическая подача материала

Основные параметры и технические характеристики:

Максимальная ширина нарезки: 1000мм

Максимальная длина нарезки: 2500мм

Скорость нарезания: 3-10сек./кусок

Общая мощность: ≤2.5кВт

Внешний размер: 5000*1300*1550мм

Диаметр рулона: ≤ 550мм

Вес: примерно 600кг

 

Автоматическая машина нанесения клея

Используется масляное давление.

Давление выхода клея можно регулировать.

Скорость движения транспортера регулирует преобразователь частоты.

Автоматическая подача, остановка клея регулируется фотоэлектрическим управлением.

Технические параметры:

Источник электропитания: 380V/50Hz

Мощность двигателя транспортера: 0.12кВт

Мощность станции гидропривода: 1.1кВт

Давление газа: 0.6Мпа

Размеры обработанного профильного проката: 400 – 2000мм

Внешние габариты: 5000*800*1600мм

1963 : массовое производство солнечных батарей | Sharp Corporation

Первые шаги подразделения Sharp Optoelectronics

Первые лидеры в солнечной энергетике

Солнечные батареи напрямую преобразуют энергию солнца в электричество. В некотором смысле они являются полупроводниками на кремниевой основе, генерирующими электричество. Компания Sharp впервые начала исследования солнечной энергии в 1959 г., а первые солнечные батареи были успешно запущены в массовое производство в 1963 г. Сегодня, сталкиваясь с проблемами охраны окружающей среды, солнечная энергия все чаще рассматривается как основной источник "чистой энергии" в 21-м веке. Усовершенствованные технологии компании Sharp, лидера по производству солнечных батарей, признаны как в Японии, так в других странах. Данные технологии также являются базой для разработок подразделения Sharp Optoelectronics.

Используются во всех сферах жизни и даже в космосе

Инженеры компании Sharp начали свои исследования с разработки солнечных батарей для областей, востребованных на рынке. Так солнечные батареи Sharp стали использоваться в светящемся буе No.1 района Цуруми в оживленном порту Йокогамы. На сегодняшний день данная технология и энергосберегающие устройства применяются в 500 автоматических маяках в Японии.

Помимо успешного использования в морской навигации, солнечные батареи также применяются в таких областях, как метеорологические станции и искусственные спутники, а также в качестве источников энергии в труднодоступных районах.

Электронное медицинское оборудование

Примерно в то же время, когда начались исследования солнечных батарей, значительный прогресс был достигнут в сфере медицинских технологий. Был разработан ряд новых изделий, включая монитор для рентгеновского аппарата, систему ультразвуковой очистки, многофункциональную систему мониторинга и записи, систему автоматического контроля параметров тела, переносной электрический скальпель и переносной электрокардиограф. Использование данных инноваций привело к росту уровня медицинского обслуживания.

Новая структура подразделений

В 1963 г. компания была реорганизована в три подразделения: радиотехника, бытовые приборы и промышленное оборудование. Была также учреждена новая обслуживающая компания [предшествующая современной SEK (Sharp Engineering Corporation)].

Производство солнечных батарей может быть безвредным для природы

Производство солнечных батарей можно сделать экологически безвредным. Гелиопанели позволяют отказаться от сжигания ископаемого топлива и снизить выбросы угрожающих климату парниковых газов. Тем не менее, производство традиционных кремниевых фотоэлементов также связано с выбросами CO2. Сделать сектор по-настоящему углеродно-нейтральному могут солнечные панели на основе перовскитов.

Использование возобновляемой энергии, включая солнечную, считается одним из главных способов сократить выбросы парниковых газов и предотвратить климатическую катастрофу. Тем не менее, производство солнечных батарей также связано с эмиссией CO2, отмечает Inverse.

Доля сектора в общих глобальных выбросах углерода сегодня незначительна, но по мере того, как мир переходит на ВИЭ, она может заметно увеличиться. По данным международной команды исследователей, уже в ближайшие десять лет производство солнечных панелей на основе кремния будет генерировать больше парниковых газов, чем международная авиация.

Существует технология, способная сделать солнечную энергетику по-настоящему углеродно-нейтральной. Речь о перовскитных солнечных элементах с обратным переходом. Эксперименты неоднократно демонстрировали, что такие батареи дешевле и эффективнее традиционных кремниевых, однако их коммерческому успеху препятствует низкий срок службы.

Авторы работы предложили методику, которая позволит продлить жизнь перовскитным солнечным элементам. Воспользовавшись технологией герметизации стекла, которую применяют при изготовлении лобовых стекол автомобилей, они создали воздухонепроницаемую оболочку, способную предотвратить проникновение кислорода к перовскиту и деградацию последнего.

КПД получившегося элемента составил 9,3% — рекордный уровень для перовскита, заключенного в стекло.

По словам исследователей, хотя такая методика изготовления солнечных панелей не идеальна, она генерирует в 20 раз меньше выбросов, чем производство кремниевых элементов. Это важный шаг как к коммерциализации солнечной энергетики на основе перовскитов, так и к достижению углеродной нейтральности сектора.

hightech.plus

ТОП-10 производителей солнечных батарей 2018 г.

Производство солнечных элементов в 2018 году означало изменения на многих фронтах, но это можно запомнить как год, в течение которого китайские компании предприняли дальнейшие стратегические шаги в рамках текущего мандата Пекина по позиционированию страны как глобального центра производства высоких технологий.

В этой статье объясняется, как это оказывает драматическое влияние на производство солнечных элементов, не контролируемых ведущими финансируемыми Китаем компаниями, и что это на самом деле означает с точки зрения технологий солнечных элементов и отраслевых дорожных карт технологий в течение 2019 года.

В содержании и объеме статьи также изложены темы, которые сформируют двухдневную повестку дня предстоящей конференции PV CellTech 2019 в Пенанге, Малайзия, 12-13 марта 2019 года.

Когда около десяти лет назад в Китае произошла первая волна расширения производственных мощностей, за ней последовали различные формы вертикальной интеграции, в ходе которой многие компании создали предприятия по производству ячеек и модулей в масштабе GW. В то время как это происходило, в других странах, таких как Тайвань, все еще оставалось место для производства чистых клеток.

В результате этого мировое производство аккумуляторов попало в топ-10 списков, в которые вошли различные китайские и тайваньские компании, а также более известные производители, такие как SunPower, REC Solar и Q-CELLS (впоследствии южнокорейская компания Hanwha Q-CELLS). Некоторое время Япония также предоставляла представительства через такие компании, как Kyocera и Sharp Solar.

Примерно в то же время, когда производство клеток на Тайване росло, произошло резкое сокращение производства клеток в Японии, где затраты были просто слишком высоки, чтобы конкурировать с производственными эталонами Китая и Тайваня.

Со временем китайские компании стали больше лидировать, основываясь исключительно на капитальных затратах, для масштабирования с 1 ГВт до уровня 3-5 ГВт. За пределами Китая единственной компанией, которой удалось добиться такого расширения производственных мощностей, была Hanwha Q-CELLS, с амбициозным строительством новых заводов в Южной Корее.

Однако за последние пару лет произошел дальнейший сдвиг, во время которого производство тайваньских клеток было сокращено, что совпало с ростом новых специалистов в области чистых игр в Китае, в первую очередь Tongwei и Aiko. Эти новые участники вплетены в ткань производственных устремлений Китая, занимая центральное место в каналах поставок, которые простираются до поставок пластин из таких компаний, как LONGi и Zhonghuan, а также для всех, кто производит модуль в Китае.

Примечательно, что Tongwei и Aiko не стремились изобретать велосипед: скорее, это был тот же моно и мульти-моно p-типа, но с эталоном 1 ГВт, прежде чем он стал ошеломляющим, и планами расширения, кратными 5 ГВт, которые появляются. лучше игнорировать любые красные флажки с точки зрения предложения на рынке, торговых войн и опасений избыточных мощностей в сфере добычи и сбыта.

Фактически, без действующих тарифов, некитайские компании просто не могли бы конкурировать с такими, как Tongwei и Aiko, если бы бизнес сотовой связи p-типа был последней игрой.К счастью, это не так. Однако в результате производство клеток за пределами Китая было сосредоточено на дифференциации с добавленной стоимостью, что, по сути, является еще одним способом введения n-типа в обсуждаемую здесь тему. Подробнее об этом ниже, так как в отношении ожидаемого ландшафта производства ячеек в 2019 году.

Прежде всего, следует отметить, что приведенный ниже список является предварительным и в него будут внесены некоторые незначительные изменения, когда мы узнаем больше о показателях использования клеточных линий всех основных производителей клеток за последние несколько месяцев 2018 года.

У нас есть группа из четырех компаний (JA Solar, Trina Solar, JinkoSolar и Canadian Solar), которые можно рассматривать как всемирно известные производители интегрированных элементов / модулей, которые производят несколько гигаваттных элементов (как в Китае, так и в Китае). и объекты в Юго-Восточной Азии), используя, например, внутренние китайские поставщики сотовых телефонов от таких компаний, как Tongwei и Aiko. JA Solar и JinkoSolar в значительной степени репозиционировались как производители p-моно элементов PERC, Trina Solar находится в процессе внесения изменений, а Canadian Solar по-прежнему сохраняет своего рода лояльность по многим параметрам.

Hanwha Q-CELLS - это в значительной степени единственные в своем роде, если смотреть на компании, и наиболее близкий к сегодняшнему дню в области солнечной энергии, что позволяет нам проводить параллели с деятельностью корейского конгломерата в секторе плоских дисплеев. С точки зрения глобального бренда модулей, компания похожа на четырех основных игроков Silicon Module Super League (SMSL), указанных выше.

Производство

Cell отличается тем, что в него вложен основной вклад Южной Кореи, которой в последние годы уделялось первоочередное внимание в плане капиталовложений, по сравнению с устаревшими площадками Solarfun в Китае и Q-CELLS в Малайзии.

LONGi Solar также уникальна в нашем топ-10 по многим параметрам, в первую очередь по размеру всей производственно-сбытовой цепочки (от слитка к модулю), но в частности по масштабу и позиционированию своего бизнеса по извлечению слитков в Китае. Более подробная информация о LONGi Solar будет представлена ​​в наших последующих обзорах производства поли / слитков / пластин и блогов о поставках модулей на PV-Tech в течение следующих нескольких недель.

Shunfeng (или с точки зрения производства ячеек Wuxi Suntech) является еще одним уникальным продуктом в указанной выше категории и ведущим примером устаревшего китайского центра производства ячеек / модулей (Suntech), которому удалось поддерживать уровни производства на значимых уровнях, поддерживаемых на внутреннем рынке и при отсутствии опций ячеек / модулей за рубежом или сильных глобальных уровнях модульного бизнеса.Ограничения капитальных вложений предотвратили какой-либо серьезный переход от многопрофильного производства р-типа.

Как упоминалось ранее, Тонгвэй и Айко должны быть сгруппированы вместе. Эти компании были одним из факторов упадка тайваньской индустрии ячеек, и их вклад в производство ячеек только увеличится в течение 2019 года. Еще неизвестно, вызовет ли мощность ячеек 20 ГВт на компанию с однозначной маржой просто эффект домино в размере устранение еще большего числа сотовых конкурентов, или если они будут отвлечены от своего нынешнего смысла существования из-за иллюзий величия (например, попытки стать глобальными поставщиками модулей).

Наконец, на сегодняшний день у нас есть единственный значимый производитель тонкопленочных солнечных элементов в мире - First Solar, подробнее о котором ниже.

Обычно можно было бы ожидать, что объявления о расширении GW n-типа поступят от компаний, которые потратили годы на изучение НИОКР и опытно-конструкторских работ, или от компаний, доказавших свою успешность в производстве моноэлементов p-типа с несколькими ГВт. Или действительно от компаний, которые обладали знаниями о n-типе и стремились повысить уровень своего бизнеса.

Таким образом, нет ничего безумного в том, чтобы сомневаться в расширении мощностей n-типа в Китае, которое произошло в 2018 году и будет продолжаться в течение этого года.Я еще вернусь к этому в других блогах, поскольку попытка полностью объяснить заслуживает обсуждения сама по себе.

На данный момент, однако, следует отметить, что практически ничего из топ-10 компаний, показанных выше, не исходит от n-типа в 2018 году, и стратегии почти всех новичков n-типа в Китае за последние 12-18 месяцев полностью ориентированы на удовлетворение внутренних потребностей в выделении из вариантов Top Runner.

Но для производителей оборудования это сейчас период ажиотажа по капвложениям.И почему бы нет? Ставки очень высоки, и если несколько новых ГВ-станций n-типа покажут успех, это может в одночасье изменить всю солнечную промышленность и вынудить n-тип незамедлительно войти в план действий каждого производителя солнечных элементов во всем мире.

Также в 2018 году многие лидеры ячеек p-типа сделали первые шаги на территорию n-типа, и в 2019 году здесь обязательно появятся новые мощности.

Последнее крупное расширение производства специального оборудования для осаждения в солнечной промышленности (PVD / PECVD) произошло около десяти лет назад в виде производственных линий «под ключ» на основе кремния-кремния.Несколько миллиардов долларов было потрачено на такие компании, как Applied Materials, Oerlikon и ULVAC, бесконечные ресурсы были предоставлены на маркетинговые кампании; сегодня а-си - не более чем символический жест и во всех смыслах мертв.

Текущий ландшафт n-типа, однако, сильно отличается, поскольку он по-прежнему является естественной эволюцией всего p-типа, который составляет более 90% годового потребления солнечной энергии. И сегодня моно преобладает над мульти, и у нас есть недорогая вытяжка слитков в Китае, готовая перейти на поставку дополнительных мощностей n-типа.Это меняет все, предполагая, что это вопрос времени для n-type, но, может быть, не через первую волну компаний, сделавших крупные инвестиции в 2017/2018 годах.

Если бы существовали награды за наиболее впечатляющие достижения в области технологии ячеек в массовом производстве, можно было бы решить, что First Solar была победителем здесь в 2018 году. Трудно передать, насколько впечатляющим был переход от Series 4 к Series 6, или даже просто Дело в том, что это произошло в первой инстанции.

В отличие от почти всех капвложений в Китае лидеров рынка ячеек c-Si, которые представляли собой крупномасштабное развертывание с низким уровнем риска и низким барьером для входа известных мульти- или монофонических устройств p-типа (Al-BSF или PERC), который изначально был внедрен в массовое производство западными компаниями - First Solar Series 4 - Series 6 возник благодаря 20-летним инвестициям в исследования и разработки, а также отношениям с поставщиками оборудования, которые сегодня являются уникальными в солнечной отрасли.

Добавьте к этому работающие линии Series 4, обычно с коэффициентом использования 95-99% и переносом эффективности модулей CdTe в неизведанные воды, и вы начнете видеть, как First Solar с точки зрения производства элементов не просто дифференцируется по технологии (тонкопленочные, а не c-Si), но с точки зрения производственного бизнеса.

2018 знаменует собой возвращение к тонкопленочной продукции, входящей в топ-10 рейтингов по производству ячеек, и, хотя Series 6 все еще находится в фазе наращивания, и затраты все еще необходимо полностью определить, вероятно, рейтинг First Solar улучшится. когда будет проведена сводка производства ячеек в 2019 году.

В четвертый год своего существования предстоящая конференция PV CellTech 2019 (Пенанг, Малайзия, 12-13 марта 2019 г.) снова станет главным событием года, на котором можно услышать от технических директоров топ-10 производителей ячеек, многие из которых новые компании n-типа, стремящиеся изменить основную технологию ячеек в ближайшие 12-18 месяцев, и все ведущие поставщики оборудования и материалов, которые играют ключевую роль в сокращении затрат и повышении эффективности.

PV CellTech теперь стал дорожной картой отрасли в области фотоэлектрических технологий, и для эксклюзивных участников предлагает аналитические обзоры рынка и создание сетей, которые стимулируют многие ведущие стратегии компании в будущем.В 2018 году билеты на мероприятие были распроданы, поэтому забронируйте место заранее, чтобы гарантировать участие.

Как начать производство солнечных панелей в США


См. Также:


Развитие рынка производства модулей в США за последние несколько лет является прекрасным примером печально известных солнечных горок. Так же быстро, как такие компании, как Schott, Solyndra, Solon, Suntech, Suniva и Stion (это S-вещь?), Обанкротились или ушли с рынка США, многие крупные производители в 2018 году объявили, что открывают магазины в США. Состояния.По мнению многих из тех, кто въезжает в Соединенные Штаты, говорить, что это прямой результат 30% тарифов на импортные солнечные панели из кристаллического кремния (c-Si), преждевременно. Спрос в США достаточен для того, чтобы компании строили новые производственные мощности, превышающие объемы производства Suniva и SolarWorld (ранее крупнейшие производители c-Si в стране) на пике популярности. Тарифы или нет, Соединенным Штатам нужно больше панелей, и крупные мировые бренды готовы вмешаться.

Когда компания решает, что производство в Соединенных Штатах - это хороший шаг, возникает вопрос, строить ли новое предприятие или работать с признанным производителем оригинального оборудования (OEM).Меньшие бренды Made in-USA, такие как Lumos Solar и CertainTeed Solar, производят панели через OEM в Калифорнии. Другие предпочитают работать в одиночку на новых заводах.

Завод

SolarWorld в Хиллсборо, штат Орегон, будет модернизирован для производства высокоэффективных модулей SunPower.

SunPower легко выиграла благодаря приобретению относительно современного сборочного предприятия SolarWorld в Хиллсборо, штат Орегон, которое в ближайшее время будет завершено, мощностью 530 МВт. Производительность может измениться, когда SunPower переключится на производство модулей серии P и нового технологического процесса Next Generation Technology, но все основные составляющие предприятия на месте.

Канадская Heliene также модернизирует два бывших завода по производству панелей в Миннесоте и Орегоне. Сначала Heliene использовала OEM-маршрут и производила панели на заводе в Миннесоте, принадлежащем Silicon Energy. Когда Silicon Energy обанкротилась, правительство Миннесоты попросило Хелиен вмешаться и сохранить занятость. Президент Heliene Мартин Почтарук сказал, что 60% продаж канадской компании в 2017 году приходилось на Соединенные Штаты, поэтому идея приобрести всю станцию ​​мощностью 140 МВт не была большой натяжкой.

«Мы присутствуем на рынке США с 2010 года. Мы не приходим, не зная, кому мы собираемся продавать», - сказал он. «Сейчас мы находимся в агрессивной позиции. Очевидно, что существует спрос на продукцию, произведенную в США ».

На рынке солнечной энергии США в 2017 году было установлено 10,6 ГВт новых солнечных батарей, а в 2018 году ожидается еще 10 ГВт. Если бы все производители c-Si и тонких пленок, производимые сегодня в Соединенных Штатах, работали бы на полную мощность, стране, возможно, повезло бы иметь 4 ГВт внутреннего продукта - даже не удовлетворяя половину спроса.

Рынок производства модулей в США полон возможностей. Компаниям остается только выбрать лучший план атаки.

Когда лучше всего OEM

Установщики солнечных батарей могут быть не знакомы с панелями Auxin Solar, производимыми на предприятии площадью 100 000 кв. Футов в Сан-Хосе, Калифорния. Это потому, что там производится лишь небольшое количество панелей марки Auxin; 90% станции мощностью 150 МВт используется под другими названиями. Президент компании Мамун Рашид сказал, что Auxin Solar изначально хотела производить свои собственные уникальные модули по дешевке в Азии, но более низкая цена часто означает более низкое качество, поэтому Auxin решил работать в Соединенных Штатах и ​​открыть свои двери в качестве OEM.

Объект Auxin Solar в Сан-Хосе, Калифорния.

«Мы быстро осознали проблемы качества в Азии», - сказал Рашид. «Рассматривая солнечные панели как продукт, рассчитанный на 25 лет, мы сочли это неприемлемым. Поэтому в 2008 году мы изучили бизнес-план, чтобы выяснить, что нужно для открытия в Соединенных Штатах ».

Рашид и его партнеры думали, что в будущем будет расти спрос на высококачественные солнечные панели, произведенные в США. И после прочтения отчета, в котором ожидалось, что международным компаниям потребуется создавать региональные производства из-за высоких транспортных расходов, они сделали ставку на то, что происходит в солнечной отрасли.Иностранным компаниям скоро понадобится место для производства модулей в США, и Auxin Solar хотела, чтобы это произошло на своем заводе в Калифорнии.

«Поскольку мы являемся товарным продуктом, мы не хотели тратить ресурсы на узнаваемость бренда и внутренние продажи», - сказал Рашид. «Мы были счастливы направить наши ресурсы на улучшение производственных процессов и снижение себестоимости продукции. Вот почему мы быстро перешли на OEM для других жителей США ».

Некоторые из ранних OEM-работ Auxin Solar исходили от азиатских компаний первого уровня, которые были достаточно крупными, чтобы выиграть U.S. правительственные или военные проекты, для которых требовалась продукция, произведенная в США. Бренды будут собраны на предприятии Auxin Solar для достижения соответствия. Сегодняшние OEM-вакансии разнообразны: от компании по производству панелей, которая нуждается в дополнительной помощи при выполнении крупного заказа для проекта коммунального обслуживания в США, до производителей, которые только начинают работать и которым требуется всего несколько мегаватт в год. Рашид сказал, что компания работает с 12-18 брендами и имеет возможность производить множество различных технологий производства панелей. Линии могут переключаться с 60 ячеек на 72 или двухсторонние на традиционные в течение двух часов.

«Вот почему мы существуем и поэтому можем справиться со всеми этими разными типами», - сказал он. «Это то, что мы усовершенствовали. Все наши линии разрабатываются нами по индивидуальному заказу. Мы закупили оборудование в Германии, Италии, Азии, но строим по нашему проекту ».

Рашид сказал, что он доволен решением передать оборудование Auxin Solar в основном другим брендам. У него стабильно стабильно работают 60 человек в две смены. Так же, как установка солнечных батарей носит сезонный характер, производство панелей протекает так же.Для выполнения крайних сроков в четвертом квартале может потребоваться больше панелей, в то время как производство во втором квартале замедлится. У производителя, использующего собственное производство, будут времена загруженности и простоя, но он платит за это здание в течение всего года. Auxin Solar, как OEM-компания, работает по контрактам, чтобы оставаться занятыми 12 месяцев в году.

«Поскольку я делаю много разных продуктов в разное время года, у меня нет такого риска, - сказал Рашид. «Достаточно легко купить оборудование [и запустить производство]. Но совсем другое дело - снизить эксплуатационные расходы.”

Auxin Solar - это история успеха производства солнечных батарей, которую Чарльз Буш надеется повторить в Ричмонде, штат Вирджиния. Буш купил бывший завод штамповок площадью 16 000 кв. Футов в Ричмонде и потратил 1,2 миллиона долларов на создание завода по сборке панелей и активно ищет производителей для сотрудничества.

Буш хорошо знает солнечную промышленность. Он владеет монтажной компанией Off Grid By Design и работает над сетевыми и автономными проектами в Вирджинии. По словам Буша, из-за названия «Off Grid» ему часто звонят люди, которые ищут 12-вольтовые солнечные батареи.Не имея возможности предложить хорошие продукты из США, Буш решил производить их сам. Вот почему он основал завод в Ричмонде (получивший название Solar Electric America), а также обратился к производителям первого уровня с просьбой произвести сборку на своем предприятии.

«Просто поставив рамы и распределительные коробки, он будет собран в Америке», - сказал Буш. «Я могу поставить панели по цене 0,50 доллара за Вт, и они собираются в Америке».

Хотя Solar Electric America работает уже почти полтора года, в настоящее время на объекте мощностью 60 МВт не происходит большой активности.Буш надеется наладить партнерские отношения с Solar Power International в конце этого месяца.

Крупномасштабное здание

Для более крупных компаний, которые хотят работать с мощностью более 150 МВт, запуск нового производства - разумный шаг. Джефф Джугер, директор по развитию бизнеса JinkoSolar, сказал, что решение компании построить собственное предприятие в Джексонвилле, штат Флорида, а не сотрудничать с OEM-производителем, было вызвано тем, что объем поставленных JinkoSolar целей в США превысил бы возможности существующих OEM-производителей и ограничил бы объем продаж. будущие амбиции компании.Как поставщик модулей №1 в мире, JinkoSolar не беспокоится о загруженности своей новой электростанции в США мощностью 400 МВт; в начале этого года компания подписала контракт на поставку 2,75 ГВт с NextEra Energy и контракт на поставку 1,43 ГВт с sPower.

«JinkoSolar был одним из лидеров рынка продаж модулей в США, и завод во Флориде будет поддерживать часть этого объема. Спрос в США значительно превысит производственные мощности завода », - сказал Джугер. «Хотя влияние тарифов не следует недооценивать, близость к спросу и возможность предлагать местные продукты с местными услугами являются сильными мотивами [для переезда в Соединенные Штаты].”

Объект SolarWorld в Орегоне

Завод во Флориде будет поддерживать 200 рабочих мест, и поставки панелей должны начаться до конца года. JinkoSolar провела оценку существующих солнечных установок в США при выборе площадки, но в конечном итоге компания решила строить с нуля.

«JinkoSolar создает ультрасовременное предприятие в Соединенных Штатах», - сказал Джугер. «JinkoSolar придерживается очень высоких стандартов производственных процессов и эффективности продукции, что затрудняет соответствие старых предприятий требованиям компании.Захват другого объекта мог означать сначала демонтаж устаревшей или нерелевантной инфраструктуры. Дополнительные затраты на такой шаг стали ненужными, когда компания нашла в Джексонвилле хорошее здание для настройки ».

Джон Тейлор, старший вице-президент по связям с общественностью и коммуникациям LG Electronics USA, сказал нечто подобное, объясняя, почему LG решила построить собственный завод мощностью 500 МВт в Алабаме.

«У нас есть свой секретный соус с технологией виолончели и высокопроизводительными панелями», - сказал Тейлор.«Мы считаем, что находимся в хорошем положении с точки зрения нашего лидерства в области продуктов и технологий, и не имело смысла сотрудничать с другими».

Основная цель завода LG в Алабаме - обслуживать рынок США. Даже при мощности 500 МВт и более 1 миллиона панелей, которые, как ожидается, будут производиться каждый год, спрос LG в США настолько высок, что придется импортировать дополнительные модули. Компания является ведущим поставщиком панелей как на жилом, так и на коммерческом рынках.

«Начать производство солнечных модулей в Соединенных Штатах - это разумное бизнес-решение, особенно в нынешних условиях, когда мы тратим 30% пошлин на импортные панели», - сказал Тейлор.«О том, что вы находитесь в одном часовом поясе с вашими клиентами, можно много сказать».

Центр тестирования модулей Hanwha Q CELLS в Корее

LG не пришлось долго искать место для производства солнечных батарей в США. В кампусе компании в Хантсвилле, штат Алабама, было пустое здание, в котором когда-то строились цветные телевизоры. LG решила, что объект, который когда-то использовался для старой технологии, идеально подходит для производства новой солнечной энергии.

«Круг замкнулся в Хантсвилле, запустив нашу последнюю производственную операцию, на этот раз для технологий 21 века», - сказал Тейлор.В Хантсвилле находится Центр космических полетов им. Маршалла НАСА, а также в нем много высокотехнологичных сотрудников. LG не беспокоится о том, чтобы найти в этом районе 160 высококвалифицированных технических специалистов. Линия монокристаллических модулей LG NeON 2 начнется с завода в Алабаме в первом квартале 2019 года.

И JinkoSolar, и LG имеют идеальные бизнес-планы для успеха на рынке США. Южнокорейская компания Hanwha Q CELLS, которая в основном поставляет модули для проектов коммунального масштаба, думает еще шире, планируя построить модульный завод мощностью 1600 МВт в Джорджии .Даже с учетом этих трех крупных объявлений иностранных компаний, у производителей все еще есть много возможностей присоединиться к веселью.

«Рынок большой. Здесь найдется место для всех », - сказал Почтарук из Гелиены. «Посмотрим, кто на самом деле это делает. Мы не делаем больших объявлений; мы просто строим солнечную энергию ».


Ознакомьтесь с нашим списком текущих и заявленных предприятий по сборке панелей в США на нашей специальной странице и щелкните на нашей карте местоположений.

от кремниевой пластины до элемента

В нашей предыдущей статье о цикле производства солнечных панелей мы представили общую схему стандартной процедуры изготовления солнечных фотоэлектрических модулей из второго по распространенности минерала на Земле - кварца .

С химической точки зрения кварц состоит из объединенных кристаллических структур кремнекислородных тетраэдров из диоксида кремния (SiO 2 ) , самого сырья, необходимого для производства солнечных элементов .

Процесс производства от сырого кварца до солнечных элементов включает в себя ряд этапов, начиная с выделения и очистки кремния , за которым следует его нарезка на пригодные для использования диски - кремниевые пластины - которые затем перерабатываются в готовые к использованию -собрать солнечные батареи.

Лишь немногие производители контролируют всю цепочку создания стоимости от кварца до солнечных элементов. В то время как большинство компаний, производящих солнечные фотоэлектрические модули, являются не чем иным, как сборщиками готовых солнечных элементов, закупленных у различных поставщиков, на некоторых заводах есть, по крайней мере, собственная линия по производству солнечных элементов , на которой сырье в виде кремниевых пластин дополнительно обрабатывается и очищается.

В этой статье мы подробно объясним процесс изготовления солнечного элемента из кремниевой пластины.

Структура производства солнечных батарей

В фотоэлектрической отрасли производственная цепочка от кварца до солнечной батареи обычно включает 3 основных типа компаний, специализирующихся на всех или только частях производственно-сбытовой цепочки:

1.) Производители солнечные элементы из кварца , которые в основном контролируют всю цепочку создания стоимости

2.) Производители кремниевых пластин из кварца - компании, которые осваивают производственную цепочку вплоть до нарезки кремниевых пластин, а затем продают эти пластины фабрикам с собственным оборудованием для производства солнечных батарей

3.) Производители солнечных элементов из кремниевых пластин , что в основном относится к ограниченному количеству производителей солнечных фотоэлектрических модулей, имеющих собственное оборудование для производства солнечных элементов для контроля качества и цены солнечных элементов.

В рамках данной статьи мы рассмотрим 3.) производство качественных солнечных элементов из кремниевых пластин.

Как изготавливаются кремниевые пластины?

Прежде чем даже изготавливать кремниевую пластину, необходим чистый кремний , который необходимо восстановить путем восстановления и очистки от нечистого диоксида кремния в кварце.

На этом первом этапе измельченный кварц помещается в специальную печь, а затем применяется угольный электрод для создания высокотемпературной электрической дуги между электродом и диоксидом кремния.

Этот процесс, называемый дуговой сваркой (CAW) , снижает содержание кислорода в диоксиде кремния и производит диоксид углерода на электроде и расплавленный кремний.

Этот расплавленный кремний имеет чистоту 99% , что все еще недостаточно для использования в солнечных элементах, поэтому дальнейшая очистка проводится с применением метода плавающих зон (FTZ) .

Во время ЗСТ 99% кремний многократно пропускается в одном и том же направлении через нагретую трубку . Этот процесс подталкивает 1% загрязненных частей к одному концу, а оставшиеся 100% чистые части остаются на другом конце. Тогда нечистая часть может быть легко отрезана.

Кристаллические зародыши кремния получают в так называемом процессе Чохральского (CZ). помещают в расплав поликристаллического кремния в установке для выращивания Чохральского. Путем извлечения затравок из расплава с помощью съемника они вращаются и образуют чистый цилиндрический слиток кремния , отлитый из расплава и используемый для изготовления монокристаллических кремниевых ячеек.

Для изготовления мультикристаллических кремниевых элементов существуют различные методы:

1.) метод теплообмена (HEM)
2.) Электромагнитное литье (EMC)
3.) Система направленной кристаллизации (DSS)

DSS - наиболее распространенный метод, использующий оборудование от известного производителя оборудования GT Advanced . С помощью этого метода кремний пропускают через печь для выращивания слитков DSS и перерабатывают в блоки чистого квадратичного кремния .

Во время литья слитков кремний часто уже предварительно легирован перед тем, как разрезать и продать вафельные диски производителям. Легирование - это в основном процесс добавления примесей в пластину кристаллического кремния, чтобы сделать ее электропроводящей.

Эти положительных (p-тип) и отрицательных (n-тип) легирующих материалов в основном состоят из бора, , который имеет 3 электрона (3-валентный) и используется для легирования p-типа, и фосфор , который имеет 5 электронов (5-валентный) и используется для легирования n-типа.Кремниевые пластины часто предварительно легируют бором.

Когда наши слитки готовы, они могут - в зависимости от требований к геометрической форме, для солнечных элементов, обычно компактных шестиугольных или прямоугольных форм - нарезать обычно 125 мм или 156 мм кремниевыми пластинами с помощью многопроволочная пила.

Обработка кремниевых пластин в солнечные элементы

Стандартный процесс производства солнечных элементов из кремниевых пластин включает 9 этапов от первой проверки качества кремниевых пластин до окончательного тестирования готового солнечного элемента.

Шаг 1: Предварительная проверка и предварительная обработка

Необработанные кремниевые вафельные диски сначала проходят предварительную проверку, в ходе которой проверяется их геометрическая форма , соответствие толщины и и повреждений , таких как трещины, поломки, царапины или другие аномалии.

После этой предварительной проверки пластины разделяются и очищаются промышленным мылом для удаления любых металлических остатков, жидкостей или других производственных остатков с поверхности, которые в противном случае могли бы повлиять на эффективность этой пластины.

Разница в отражении света между нетекстурированной плоской поверхностью кремниевой пластины и поверхностью кремниевой пластины со случайной текстурой пирамиды

Шаг 2: Текстурирование

После первоначальной предварительной проверки передняя поверхность кремниевых пластин имеет размер текстурирована для уменьшения потерь на отражение падающего света.

Для пластин монокристаллического кремния наиболее распространенным методом является случайное текстурирование пирамиды , которое включает покрытие поверхности выровненными пирамидальными структурами, направленными вверх.

Это достигается травлением , направленным вверх на от лицевой поверхности. Правильное расположение вытравленных пирамид является результатом правильной четкой атомной структуры монокристаллического кремния.

Регулярная аккуратная атомная структура монокристаллического кремния также способствует потоку электронов через ячейку, поскольку при меньшем количестве границ электроны проходят намного лучше. Следовательно, монокристаллический кремний имеет преимущество в электрохимической структуре, предлагая большую эффективность по сравнению с зернистыми атомными структурами мультикристаллического кремния .

Теперь, с такой пирамидальной структурой, падающий свет не отражается назад и теряется в окружающем воздухе, а отражается назад на поверхность.

Другой, менее распространенный метод текстурирования - это текстурирование перевернутой пирамиды . Вместо того, чтобы направлять вверх от передней поверхности, пирамиды вытравлены на поверхности пластины, аналогичным образом достигая потерь отражения падающего света, захваченного отверстиями перевернутой пирамиды.

Для текстурирования пластин мультикристаллического кремния требуется фотолитография - техника, включающая гравировку геометрической формы на подложке с помощью света - или механическую резку поверхности лазером или специальными пилами.

Этап 3: Кислотная очистка

После текстурирования пластины подвергаются промывке кислотой (или: кислотной очистке ). На этом этапе с поверхности удаляются любые остатки пост-текстурированных частиц.

Используя пар фтористого водорода (HF) , окисленные слои кремния на подложке могут быть вытравлены с поверхности пластины. В результате получается влажная поверхность, которую можно легко высушить.

Используя хлористый водород (HCl) , металлические остатки на поверхности могут быть поглощены хлоридом и, таким образом, удалены с пластины.

Шаг 4: Диффузия

Диффузия - это в основном процесс добавления легирующего вещества к кремниевой пластине, чтобы сделать ее более электропроводной. Существует два основных метода диффузии: твердотельная диффузия и эмиттерная диффузия .

В то время как первый метод в основном включает в себя уже упомянутое равномерное легирование пластин материалами p-типа и n-типа, диффузия эмиттера относится к нанесению на пластину тонкого покрытия , содержащего легирующий материал , путем пропускания пластины через печь для диффузионного покрытия .

Пластины, которые уже были предварительно легированы бором p-типа в процессе литья, в процессе диффузии получают отрицательную поверхность (n-типа) за счет их диффузии с источником фосфора при высокой температуре, создавая положительно-отрицательный (pn) переход .

Зачем же вафли распространять? Этот переход дефицита электронов в p-типе и высокой концентрации электронов в n-типе позволяет избыточным электронам n-типа переходить в p-тип, поток, создающий на стыке поле электронов .

Шаг 5: травление и изоляция краев

Во время диффузии фосфор n-типа диффундирует не только на желаемую поверхность пластины, но также на вокруг краев пластины, а также на задней стороне, создавая электрическое сопротивление . путь между передней и задней сторонами и, таким образом, также предотвращает электрическую изоляцию между двумя сторонами.

Целью процесса травления и изоляции краев является удаление этого электрического пути вокруг края пластины путем размещения ячеек друг над другом с помощью диска и последующего воздействия на них камеры плазменного травления с использованием тетрафторметана (CF 4 ) для протравливания открытых краев.

Шаг 6: Промывка после травления

После травления потенциал остатков частиц остается на пластине и ее краях. Поэтому пластины необходимо подвергнуть второй промывке, чтобы удалить остатки предыдущего процесса травления.

После этой второй промывки пластины можно дополнительно обработать для нанесения антибликового (AR) покрытия .

Niclas проверяет производство ячеек на машине PEVCD

Шаг 7: Нанесение антибликового покрытия

Помимо текстурирования поверхности, на поверхность часто наносят просветляющее покрытие, чтобы еще больше уменьшить отражение и увеличить количество свет поглощается клеткой.

Это антибликовое покрытие очень необходимо, так как отражение кремниевых солнечных элементов без покрытия составляет более 30%. Для тонкого просветляющего покрытия используется нитрид кремния (Si3N4) или оксид титана (TiO2) . Цвет солнечного элемента можно изменить, варьируя толщину антиотражающего покрытия.

В полупроводниковой промышленности существует три основных метода нанесения слоев на пластины, а именно:

1.) Химическое осаждение из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD) , который используется только для нескольких приложений и требует высоких температур

2 .) Химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (LPCVD) , которое включает процесс осаждения, который должен выполняться в трубчатых печах, и, как и метод APCVD, требует высоких температур.

3.) Химическое осаждение из газовой фазы, усиленное плазмой (PECVD) , который является наиболее распространенным методом нанесения просветляющего покрытия на пластину.

В процессе PECVD тонкое покрытие существует в газообразном состоянии и в процессе химической реакции затвердевает на пластине .

Шаг 8: Контактная печать и сушка

В качестве следующего шага на пластине печатаются металлических линий с целью создания омических контактов . Эти металлические вставки напечатаны на задней стороне пластины, которая называется , печать на обратной стороне .

Оборудование для контактной печати и сушки

Это достигается путем печати пасты для металла с помощью специальных устройств для трафаретной печати, которые размещают эти металлические вставки на обратной стороне.После печати пластина проходит процесс сушки.

После высыхания этот процесс сопровождается печатью передних боковых контактов , затем пластина сушится еще раз.

После того, как все контакты напечатаны на задней и передней сторонах, пластины с трафаретной печатью пропускаются через печь для спекания для отверждения сухой металлической пасты на пластинах. Тогда вафли охлаждаются и уже можно назвать солнечными батареями.

Шаг 9: Тестирование и сортировка ячеек

В этом заключительном процессе уже готовые к сборке солнечные элементы тестируются в имитируемых условиях солнечного света, а затем классифицируются и сортируются на в соответствии с их эффективностью.

Это обрабатывается устройством для тестирования солнечных элементов , которое автоматически проверяет и сортирует элементы. Затем заводским рабочим нужно только вывести ячейки из соответствующего хранилища эффективности, в которое машина сортировала ячейки.

Затем солнечный элемент становится новым сырьем, которое затем используется при сборке солнечных фотоэлектрических модулей. В зависимости от плавности производственного процесса и качества основного материала кремниевой пластины конечный результат в виде солнечного элемента затем классифицируется по различным классам качества солнечных элементов.

НАШИМ ЧИТАТЕЛЯМ:

В этой статье мы рассмотрели стандартный процесс производства от кремниевой пластины до солнечных элементов. Однако есть много проблем с качеством, которые потенциально могут возникнуть на ранней стадии этого процесса. Какие потенциальные риски для качества вы знаете при переработке кремниевых пластин в солнечные элементы? Если вы знаете о потенциальных проблемах с качеством или имеете опыт производства солнечных элементов, мы приглашаем вас поделиться своими идеями с Сообществом Sinovoltaics!

Источники:

1) Crystec
2) PV Education

Основы солнечных фотоэлектрических элементов | Министерство энергетики

Кремний

Кремний, безусловно, является наиболее распространенным полупроводниковым материалом, используемым в солнечных элементах, составляя примерно 95% модулей, продаваемых сегодня.Это также второй по распространенности материал на Земле (после кислорода) и наиболее распространенный полупроводник, используемый в компьютерных микросхемах. Кристаллические кремниевые ячейки состоят из атомов кремния, соединенных друг с другом, чтобы сформировать кристаллическую решетку. Эта решетка обеспечивает организованную структуру, которая делает преобразование света в электричество более эффективным.

Солнечные элементы, изготовленные из кремния, в настоящее время обеспечивают сочетание высокой эффективности, низкой стоимости и длительного срока службы. Ожидается, что модули прослужат 25 или более лет, и по истечении этого срока все еще будут производить более 80% своей первоначальной мощности.

Тонкопленочная фотогальваника

Тонкопленочный солнечный элемент изготавливается путем нанесения одного или нескольких тонких слоев фотоэлектрического материала на поддерживающий материал, такой как стекло, пластик или металл. Сегодня на рынке представлены два основных типа тонкопленочных фотоэлектрических полупроводников: теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди, индия, галлия (CIGS). Оба материала можно наносить непосредственно на переднюю или заднюю поверхность модуля.

CdTe является вторым по распространенности фотоэлектрическим материалом после кремния, и элементы CdTe могут быть изготовлены с использованием недорогих производственных процессов.Хотя это делает их рентабельной альтернативой, их эффективность по-прежнему не так высока, как у кремния. Ячейки CIGS обладают оптимальными свойствами для фотоэлектрического материала и высокой эффективностью в лаборатории, но сложность, связанная с объединением четырех элементов, делает переход от лаборатории к производству более сложным. И CdTe, и CIGS требуют большей защиты, чем кремний, чтобы обеспечить длительную работу на открытом воздухе.

Перовскитовые фотоэлектрические элементы

Перовскитные солнечные элементы представляют собой тип тонкопленочных элементов, названных в честь их характерной кристаллической структуры.Ячейки из перовскита состоят из слоев материалов, которые напечатаны, покрыты или нанесены в вакууме на нижележащий опорный слой, известный как подложка. Как правило, их легко собрать, и они могут достигать эффективности, аналогичной эффективности кристаллического кремния. В лаборатории эффективность перовскитных фотоэлементов повышается быстрее, чем у любого другого фотоэлектрического материала, с 3% в 2009 году до более 25% в 2020 году. Чтобы быть коммерчески жизнеспособными, перовскитные фотоэлементы должны стать достаточно стабильными, чтобы выдержать 20 лет работы на открытом воздухе, поэтому исследователи работают над тем, чтобы сделать их более долговечными и разрабатывают крупномасштабные и недорогие технологии производства.

Organic Photovoltaics

Органические фотоэлектрические элементы, или OPV, состоят из богатых углеродом (органических) соединений и могут быть адаптированы для улучшения определенных функций фотоэлектрических элементов, таких как ширина запрещенной зоны, прозрачность или цвет. Элементы OPV в настоящее время примерно вдвое менее эффективны, чем элементы из кристаллического кремния, и имеют более короткий срок службы, но могут быть дешевле в производстве в больших объемах. Их также можно наносить на различные вспомогательные материалы, такие как гибкий пластик, благодаря чему ОПВ может использоваться в самых разных целях.PV

Строительство солнечных панелей - Обзоры экологически чистой энергии

Современные солнечные панели из кристаллического кремния вырабатывают достаточно энергии, чтобы окупить вложенную энергию в течение 2-3 лет. Это подтверждается многочисленными подробными исследованиями и анализом жизненного цикла. Однако многие исследования в настоящее время устарели, поскольку эффективность солнечных фотоэлементов увеличилась с 15% до 20% (рост на 35%) за последние несколько лет, а срок окупаемости оценивается всего в 1,5 года. Учитывая, что обычная солнечная панель прослужит 20-30 лет, она легко возместит вложенную энергию в несколько раз и компенсирует тысячи тонн выбросов.

Ядовиты ли солнечные панели?

Несмотря на большое количество циркулирующей информации о токсичности солнечных панелей, современные солнечные панели из кристаллического кремния практически не содержат токсичных материалов . Заявления о «токсичных солнечных панелях» исходят от в основном устаревших тонкопленочных (теллурид кадмия - CdTe) солнечных панелей, которые действительно содержат следовые количества кадмия и теллурида. Однако, если эти (относительно редкие) панели не будут разбиты на фрагменты, следовое количество кадмия содержится в слоях EVA и не может выщелачиваться.

Современные солнечные панели из кристаллического кремния содержат лишь следовое количество свинца в припое, используемом для соединения элементов. Тем не менее, использование припоя начинает постепенно сокращаться с появлением новых технологий компрессионного соединения сборных шин и материалов с токопроводящей пастой. Стоит отметить, что припой используется в сотнях миллионов электрических устройств и приборов. В бытовых электронных устройствах, мобильных телефонах, компьютерах и телевизорах используются гораздо более токсичные элементы, поэтому электронные отходы или электронные отходы являются большой глобальной проблемой.

Примерно 98% солнечных панелей, установленных сегодня во всем мире, относятся к разновидности кристаллического кремния и не содержат кадмий или теллурид. Солнечные панели очень безвредны, и даже при повреждении элементы не вызывают загрязнения, поскольку элементы герметизированы и не содержат легко растворимых материалов. Однако, как и все устройства, солнечные панели необходимо собирать и перерабатывать в конце срока службы, что мы обсудим в следующем разделе.

Ссылки

Подробный анализ жизненного цикла солнечных фотоэлектрических систем

Новый процесс производства солнечных элементов может повысить эффективность и снизить затраты

Фотогальваника - это возобновляемая энергия, которая может уменьшить загрязнение окружающей среды и последствия изменения климата.Солнечная промышленность, являющаяся серьезной альтернативой ископаемым источникам энергии, демонстрирует экспоненциальный рост производства. В настоящее время около 90% изготавливаемых солнечных модулей изготавливаются из кристаллического кремния. Затраты на материалы составляют около 45% от общей стоимости модуля. Один из способов сделать фотоэлектрическую промышленность более конкурентоспособной - снизить потребление кремния и повысить эффективность солнечных элементов.

Подходы к снижению стоимости материалов включают замену кристаллического кремния тонкими пленками кремния, нанесенными на дешевые подложки при низких температурах.Однако эффективность солнечных элементов, изготовленных по этой технологии, ограничена низким качеством материала. Вырезание более тонких пластин кристаллического кремния из слитка также может снизить затраты, но механические проблемы ограничивают этот метод. Мы разрабатываем тонкие кремниевые пленки, которые эпитаксиально выращиваются на жертвенном слое и переносятся на дешевую инородную подложку. 1 Чтобы максимально раскрыть потенциал этого материала, мы комбинируем его с технологией солнечных батарей с задним контактом.

На рисунке 1 показан процесс, который мы используем для создания этих солнечных элементов.Сначала мы создаем жертвенный слой пористого кремния поверх подложки из монокристаллического кремния. Затем на этой поверхности методом эпитаксии выращивают высококачественную пленку монокристаллического кремния. На этой пленке создан задний контактный фотоэлемент. Все металлические контакты нанесены на тыльную сторону ячейки, чтобы избежать эффектов затенения и обеспечить высокую эффективность. Затем на тыльную сторону ячейки наклеивается недорогая подложка (стеклянная или керамическая). С помощью жертвенного слоя ячейка отделяется от исходной пластины, которую можно повторно использовать несколько раз. 2

Рисунок 1. Процесс создания солнечных элементов с более низкой стоимостью и более высокой эффективностью.

Рис. 2. Изображение на растровом электронном микроскопе (SEM) начала разделения между исходной подложкой и эпитаксиальным слоем через слой высокопористого кремния.

Пористый жертвенный слой, образованный электрохимическим анодированием кремния, на самом деле содержит два слоя: один с низкой пористостью для облегчения роста высококачественного эпитаксиального слоя, а другой с высокой пористостью для разделения в конце процесса (см. Рис. 2).Эпитаксия слоя кремния толщиной 50 мкм осуществляется либо жидкой, либо парофазной эпитаксией (1 мкм / мин). Обычная температура роста составляет 1000 ° C, но мы также изучаем возможность низкотемпературной жидкофазной эпитаксии (<900 ° C).

Сначала мы оптимизировали солнечный элемент с тыльным контактом с помощью 2D-моделирования и изготовили его с помощью фотолитографии. Чтобы упростить этот процесс, мы разработали новый процесс самовыравнивания (см. Рисунок 3), основанный на анизотропном травлении кремния после металлизации эмиттера.При создании солнечного элемента передняя поверхность тщательно пассивируется нитридом кремния. Мы оптимизировали стехиометрию нитрида кремния, чтобы получить наилучший компромисс между пассивирующими и антиотражающими свойствами слоя. Мы также изучаем возможность повышения эффективности солнечного элемента, используя эффект люминесценции кремниевых нанокристаллов, встроенных в слой нитрида кремния. Наконец, солнечный элемент прикрепляют к дешевой подложке и механически отделяют от исходной кремниевой подложки.Его можно повторно использовать в новом цикле. Процесс был протестирован несколько раз на одной и той же исходной подложке.

Основными ограничениями развития фотоэлектрической энергии являются стоимость материалов и эффективность. Мы можем преодолеть эти проблемы, создав высокоэффективные солнечные элементы на эпитаксиально выращенном монокристаллическом кремнии на жертвенном слое пористого кремния. Мы продемонстрировали возможность этого процесса на 2in. вафли и сейчас переводим на 4in. вафли. Это позволит изучить процесс на солнечных элементах большой площади и, возможно, передать его в промышленность.

Рис. 3. Слева: Самовыравнивающийся задний контактный солнечный элемент (освещенная поверхность внизу рисунка). Справа: SEM-изображение задних контактов.

Мустафа Лемити, Энн Камински, Ален Фаве и Эрванн Фурмонд

Laboratoire de Physique de la Matière, Национальный институт прикладных наук, Лион (INSA-Lyon)

Виллербан, Франция

Мустафа Лемити - профессор Лаборатории физики матери. Исследования его группы в основном сосредоточены на производстве и описании кристаллических кремниевых солнечных элементов.

Энн Камински - доцент INSA-Lyon. Она специализируется на дизайне, технологиях и характеристиках солнечных элементов.

Ален Фаве - доцент INSA-Lyon. Он занимается эпитаксией кремния и технологиями солнечных элементов.

Эрванн Фурмонд - доцент INSA-Lyon. Он работает над системами плазменного напыления, а также над технологиями и характеристиками солнечных элементов.

Обработка солнечных элементов - Kinetics Corporate: Kinetics Corporate

«Чистота» - это нечто большее, чем просто произведенная энергия, как наглядно демонстрирует успешное производство миллионов элементов Kinetics.

Обработка фотоэлектрических элементов требует все более тонких подложек для выработки энергии, необходимой для установленных элементов. В то же время необходимые инструменты химической обработки должны уравновешивать стоимость владения и эксплуатации, продолжая повышать урожайность на каждом этапе и этапе. Kinetics, как лидер в области автоматизации инструментов, разработала три руководящих принципа, которые помогают клиентам в достижении их целей.

ПРИНЦИП №1: Примите «вызов кусков»

Протравливание и очистка «кусков» сырого кремния - более важный этап, чем ожидают многие компании.Эта многоступенчатая обработка обычно требует разбавленного чистящего раствора с ультразвуковым перемешиванием, поэтому она должна быть тщательной и эффективной. Часто упускаются из виду более тонкие моменты этой «грубой» очистки, в том числе целостность этапов заключительного полоскания и сушки.

ПРИНЦИП № 2: Поддерживайте движение с помощью держателей

Для последующих этапов обработки кремниевых (Si) подложек, выполняемых на пустых подложках из поли или монокристаллического Si после резки проволочной пилой, технологические кассеты поддерживают движение.Как выяснила компания Kinetics, эффективность и точность этого шага влияют на результат, независимо от того, используется ли технологическая станция с ручной загрузкой, или более высокие объемы диктуют необходимость использования робототехники: выравнивание является ключевым моментом, поток остается важным, а химический состав может иметь решающее значение.

ПРИНЦИП № 3: «Выполнено» не означает готово.

После того, как схема солнечного элемента напечатана или иным образом нанесена на пустые кремниевые подложки, часто требуется специальная очистка или обработка. Здесь необходимость достижения целей по пропускной способности может поставить под угрозу целостность обработки и отрицательно повлиять на урожайность.Различное время, химический состав и методы обращения помогают оптимизировать производство фотоэлектрических модулей, уменьшая объем обременительной переделки или дорогостоящего брака целых панелей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *