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太阳能电池板是由什么制成的

2022-09-30发布,浏览次数:62

  太阳能电池板是由多种组件和材料制成的精密设备。就一般结构而言,太阳能电池板或太阳能光伏组件由太阳能电池、玻璃、EVA(乙烯醋酸乙烯酯)、背板和框架组成。

  确切的材料取决于太阳能电池板的类型,三种市售材料是:

  单晶太阳能电池板

  多晶太阳能电池板

  薄膜太阳能电池板

  其中每一个都涉及不同的材料和制造工艺,尽管前两者有很多相似之处,都是晶体太阳能电池板的类型。这些类型的太阳能电池板主要由硅制成。

  迄今为止,结晶硅板也是最常见的,约占太阳能电池板的95%。目前市售

  单晶太阳能电池板由单晶硅制成,而多晶太阳能电池板则由含有多个硅晶的硅锭制成。前者是一种更纯净的硅,在将太阳能转化为电能方面效率更高,并且比多晶硅更昂贵。

  太阳能电池板的各种组件与EVA结合在一起。EVA必须是高质量的,以避免损坏电池并帮助面板经受极端天气。

  另一方面,薄膜太阳能电池板由非晶硅制成,它比多晶太阳能电池板更灵活但效率更低。

  什么是太阳能电池?

  尽管有不同类型的太阳能电池板,但绝大多数是晶体,由硅晶体电池组成。电池是主要组成部分,将太阳能转化为电能,数十个电池共同组成一个太阳能电池板。

  硅太阳能电池现代晶体硅太阳能电池(正反面)

  资料来源:维基媒体/WhistlingBird

  每个太阳能电池本质上是一个被半导体覆盖的硅晶片。当阳光照射到半导体上时,它会激发它们的电子,从而产生电能。

  这被称为光伏效应,是太阳能的基础。这也是太阳能电池的技术名称是光伏(PV)电池的原因。

  为了将太阳能电池变成可以用来为家用电器供电的东西,还需要许多其他元素,例如布线、保护框架和背衬。

  还需要抗反射涂层以使其尽可能有效地吸收太阳光线。

  整个太阳能电池板由多种材料制成,包括:

  硅(这是构成太阳能电池基础的主要材料)

  硼赋予硅正极性

  覆盖面板前部的薄玻璃

  聚合物基材料背衬

  用于负电荷的磷涂层

  抗反射涂层通常由氮化硅或氧化钛制成

  塑料/聚合物框架

  太阳能电池板是如何生产的?

  尽管单晶和多晶品种之间存在一些差异,但所有晶体太阳能电池板的制造方式或多或少都是相同的。这是如何制造晶体硅太阳能电池板的分步指南,因为这些是迄今为止最常见的太阳能电池板类型。

  以下是该过程中的关键步骤:

  1.从沙子中提取硅

  晶体太阳能电池板主要由硅制成,硅是世界上最丰富的元素之一。与其他类型的制造一样,这种硅是从作为原材料的沙子中提取的。

  然而,与为许多其他产品提取的有机硅相比,这个过程更加密集和专业。太阳能电池板需要高品质、非常纯的硅,通常由石英在电弧炉中高温生产。

  2.硅被熔化成锭或“晶体”

  在电弧炉中提取后,硅是固体岩石的形式。在该过程的下一步中,这些岩石被熔化在一起形成一个圆柱形的锭。

  这又需要一个温度非常高的炉子,这次是一个钢制圆柱形炉子,以形成正确的形状。

  在该过程的这个阶段,还添加了硼以使硅具有正极性。这有助于确保所有原子在熔化后以正确的结构排列。

  在熔炉中烧制会产生一个硅锭,或者是用于单晶电池板的单晶硅,或者是用于多晶太阳能电池板的许多硅晶体熔化在一起。后者具有来自组合晶体的特征“碎玻璃外观”。

  在这两种情况下,铸锭都会在冷却后进行研磨和抛光,使其侧面平整。

  3.锭切成圆片

  接下来,用精密线锯将铸锭切成不比一张纸厚的圆盘,也称为晶片。硅晶片涂有抗反射涂层,以确保尽可能多的阳光被吸收,而不是从闪亮的硅胶上反射。

  4.增加金属导体

  在这个阶段,硅晶片经过处理后开始变成太阳能电池板,金属导体以网格状矩阵的形式添加到表面。这些导体将阳光转化为电能。

  晶片被放入类似烤箱的腔室中,磷在表面上扩散成薄层。磷提供负电荷,该负电荷与在该过程的第二步中添加的硼的正电荷一起工作。

  这种正负电荷对于光伏电池的功能至关重要。当阳光照射到光伏电池上时,它会激发磷和硼电子,当电子在周围移动时会产生电流,电流通过电线传输到您的电池或直接传输到您的设备。

  5.将电池连接在一起形成太阳能电池板

  在这一点上,我们有一个太阳能光伏电池,但需要合并这些电池才能制成太阳能电池板。将多个太阳能电池(通常在48到72个电池之间)焊接到由导电金属制成的基体上,以矩阵状结构制成一个太阳能电池板。

  一个标准的太阳能电池板通常包含60个电池,而较小的住宅电池板可以有48个电池,而大型太阳能装置中的电池板通常有72个电池。

  为了完成太阳能电池板的构建,前面固定了一层6-7毫米的薄玻璃,并添加了非常耐用的聚合物基材料的背板。这些有助于保护太阳能电池并防止灰尘、水或其他污染物进入面板。

  通过添加保护框架和接线盒来进一步加强面板以实现电气连接。框架保护太阳能电池板免受冲击和元件的影响,也可以根据需要用于安装太阳能电池板。

  6.测试

  该过程的最后一步是测试太阳能电池板,以确保在它们离开制造设施之前一切正常。通常,将面板置于闪光测试仪中,使其暴露于1000W/m2的辐照度、77华氏度的电池温度和1.5g的空气质量——这构成了标准测试条件或STC。

  每个面板都附带一份技术规格表,其中显示了这些测试的结果,并显示了面板在功率输出、电流、电压和效率以及温度和冲击耐受性等一系列因素上的额定值。

  每个太阳能电池板还经过标称工作电池温度测试(NOCT),旨在模拟真实世界的条件。这会在800W/m2的辐照度、68度的环境温度和1m/s的风速下测试面板,并且额定值也显示在面板的技术规格表上。

  测试完成后,对太阳能电池板进行清洁、检查,然后就可以发货了!

  

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