Technologia produkcji krzemowych modułów fotowoltaicznych

 

Moduł fotowoltaiczny składa się z połączonych równolegle lub szeregowo ogniw fotowoltaicznych. Moduły fotowoltaiczne są urządzeniami służącymi do przemiany promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Ogniwa fotowoltaiczne produkowane są na bazie krzemu krystalicznego (c-Si), występującego w postaci płytek mono lub polikrystalicznych. Krzem jest półprzewodnikiem. Produkcja pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego przebiega w kilku etapach.

 

Ogniwa fotowoltaicznePierwszym etapem jest chemiczne oczyszczenie płytek krzemowych z zanieczyszczeń powstałych podczas cięcia bloku krzemowego. Z bloku wycina się cienkie płytki o grubości od 160 do 220 µm. W następnej kolejności powierzchnia płytek zostaje poddana teksturowaniu. Zabieg ten ma na celu zwiększenie powierzchni, na którą działać będzie promieniowanie słoneczne.

Za pomocą dyfuzji fosforu na powierzchni ogniwa tworzy się złącze positive – negative. Półprzewodnik typu negative (n) tworzy się poprzez dodanie w procesie wzrostu kryształu domieszek pięciowartościowych. Domieszki pięciowartościowe posiadają o 1 elektron walencyjny więcej niż krzem. Należą do nich np.: fosfor (P), Arsen (As) lub Antymon (Sb). Niesparowany elektron nie będzie brał udziału w tworzeniu wiązania kowalencyjnego, a jego wiązanie z jądrem będzie bardzo słabe. Półprzewodnik positive (p) tworzy się analogicznie jak n, z tym że do reakcji używa się pierwiastków trójwartościowych typu Bor (B), Ind (In), Glin (Al). Jedno z wiązań kowalencyjnych zostaje zdekompletowane i powstanie dziury elektronowej. Połączenie dwóch przewodników powoduje, że powstaje między nimi różnica potencjałów.

Aktywna strona ogniwa fotowoltaicznego pokrywana jest powłoką antyrefleksyjną, która ma za zadanie zwiększyć pochłanianie promieniowania słonecznego oraz poprawę właściwości elektrycznych ogniwa. Powłoka antyrefleksyjna to osadzony na powierzchni ogniwa azotek krzemu (Si3N4).

Ostatnim etapem jest nałożenie na powierzchnię ogniwa metalowej siatki. Zostaje ona nałożona metodą sitodruku. Zadaniem siatki jest zbieranie ładunków elektrycznych z powierzchni ogniwa. Do spodniej i wierzchniej strony ogniwa mocuje się szyny zbiorcze, do których w późniejszych etapach produkcji lutuje się taśmy przyłączeniowe.

produkcja modułów fotowoltaicznych

Ogniwa fotowoltaiczne łączy się szeregowo lub równolegle za pomocą miedzianych taśm przyłączeniowych. Na tym etapie ważna jest ciągła kontrola, ponieważ nie można dopuścić do uszkodzenia ogniw podczas ich łączenia. Złączone ogniwa układa się na szybie hartowanej, która pokryta jest folią EVA (Ethylene Vinyl Acetale). Ogniwa i szybę łączy się ze sobą elektrycznie. Następnie na tak przygotowany moduł nakłada się kolejne warstwy folii EVA i folii elektroizolacyjnej. Warstwy zapewniają odizolowanie modułu od czynników zewnętrznych, na które będą narażone panele fotowoltaiczne podczas ich użytkowania. Pokryty foliami moduł poddaje się procesowi laminacji w temperaturze 150 st. C.

Na koniec hermetyczne moduły osadza się w aluminiowych ramach i montuje się puszkę przyłączeniową. Ogniwa fotowoltaiczne poddawane są testom na symulatorze promieniowania. Dzięki testom w standardowych warunkach testowania, można określić parametry elektryczne, m.in. moc maksymalną, prąd zwarcia oraz napięcie obwodu otwartego.

Moduły fotowoltaiczne powinny spełniać szereg norm europejskich i być opatrzone odpowiednimi certyfikatami.

 
Źródło: www.selfa-pv.comselfa-logo