Quy trình sản xuất và cấu tạo của tấm pin năng lượng mặt trời – GIVASOLAR

Tấm pin là một trong những thành phần chính quan trọng, giúp chuyển đổi năng lượng từ ánh sáng mặt trời thành nguồn điện cung cấp cho hệ thống điện, các thiết bị sử dụng công nghệ mặt trời.

Bài viết sau đây sẽ chia sẻ những thông tin chi tiết về quy trình sản xuất, các thành phần cấu tạo tấm pin mặt trời, để cho bạn có thể biết rõ hơn về thành phần quan trọng này.

Nguyên liệu làm Solar Cell

Nguyên liệu chính là silicon tinh khiết thế nhưng trong trạng thái tự nhiên thì thường rất thô, chúng có nguồn gốc từ silicon đioxit chẳng hạn như đá thạch anh (silica tinh khiết nhất) hay thạch anh nghiền.

Các quy trình tạo ra các tế bào quang điện

Quá trình làm sạch silicon

Để tạo ra tế bào quang điện, đầu tiên sẽ đặt các nguyên liệu thô trên vào lò nung quang điện hình cung, là nơi cacbon hình cung được sử dụng để giải phóng oxy.

Sản phẩm của quy trình này là carbon dioxide và silicon nóng chảy. Silicon lúc này có tạp chất 1 %, chưa có tinh khiết để tạo tế bào quang điện, cần phải trải qua quy trình làm sạch thêm .

99 % silicon tinh khiết còn lại được tinh chế hơn nữa bằng cách sử dụng kỹ thuật floating zone. Thanh silicon không tinh khiết sẽ truyền qua khu vực được gia nhiệt nhiều lần trong cùng một hướng .Mỗi lần trải qua, khu vực này sẽ kéo các tạp chất hướng tới một đầu. Vào thời gian này, silicon đã được làm sạch, trọn vẹn tinh khiết, còn đầu chứa tạp chất được vô hiệu .

Làm silicon đơn tinh thể

Các pin quang điện được làm từ các thỏi silicon hình tròn trụ, có cấu trúc nguyên tử đơn tinh thể, được làm từ tiến trình Czochralski .

Trong quy trình tiến độ này, một hạt đơn tinh thể silicon được nhúng vào silicon đa tinh thể nóng chảy. Khi hạt tinh thể rút lại và xoay vòng, một phôi hình tròn trụ hay boule của silicon được hình thành. Phôi thu được chưa chắc tinh khiết, chính bới tạp chất có lẽ rằng vẫn còn trong chất lỏng .

Làm tấm bán dẫn silic

Từ phôi hình tròn trụ, người ta sử dụng cưa tròn có đường kính bên trong, cắt bên trong thỏi hình tròn trụ thành từng tấm bán dẫn silic hay có thể cắt nhiều lát cùng một lúc bằng cưa đa dây ( chiếc cưa hình kim cương tạo ra các vết cắt rộng và dày 5 milimet .Chỉ khoảng chừng một nửa silicon bị mất từ phôi hình tròn trụ đến lát hình tròn trụ đã hoàn thành xong hay nhiều hơn nếu sau đó tấm bán dẫn silic được cắt thành hình chữ nhật hay hình lục giác .

Các tấm bán dẫn hình chữ nhật hay hình lục giác đôi lúc được sử dụng để tạo ra cell quang điện vì chúng có thể được gắn với nhau một cách tuyệt đối, nhờ đó tận dụng tổng thể khoảng trống có sẵn trên mặt phẳng phía trước của pinSau đó, các tấm bán dẫn được đánh bóng để vô hiệu các dấu cưa. Thời điểm gần đây, người ta nhận ra các tế bào thô ráp hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu suất cao hơn, do đó có vài nhà sản xuất đã bỏ lỡ quy trình đánh bóng tấm bán dẫn .

Quá trình pha tạp (doping)

Các Silicon tinh khiết được pha tạp với phốt pho và boron để tạo ra lượng electron dư thừa và sự thiếu vắng electron tương ứng sẽ tạo chất bán dẫn có năng lực dẫn điện .Sau quy trình Czochralski, các tấm bán dẫn được hàn kín lại và đặt trong lò nung để gia nhiệt nhẹ nhàng dưới điểm nóng chảy của silic ( 2.570 độ F hay 1.410 độ C ) với sự hiện hữu của khí photpho .

Các nguyên tử photpho đào bên trong silicon xốp hơn vì nó gần như trở thành chất lỏng. Nhiệt độ và thời hạn cho quy trình này được trấn áp cẩn trọng để bảo vệ đường nối giống hệt và có độ sâu thích hợp .Thời gian gần đây, người ta pha tạp silicon với photpho bằng cách sử dụng máy gia tốc hạt nhỏ để bắn các ion phốt pho vào thỏi. Bằng việc trấn áp vận tốc của các ion, có thể trấn áp được độ sâu xâm nhập của chúng. Tuy nhiên tiến trình mới này không được đơn vị sản xuất thương mại đồng ý .

Đặt các tiếp điểm điện

Các tiếp điểm điện liên kết từng tế bào năng lượng mặt trời với nhau và đến đầu thu của dòng điện hiện tại. Các tiếp điểm phải rất mỏng mảnh ( tối thiểu là ở phía trước ) để không chặn ánh sáng mặt trời vào tế bào .Các sắt kẽm kim loại như paladi / bạc, niken hay đồng được hút chân không trải qua quy trình quang khắc ( photoresist ), in lụa hay chỉ và lắng đọng trên phần tiếp xúc của các tế bào đã được phủ một phần bằng sáp .

Cả ba chiêu thức đều tương quan đến một mạng lưới hệ thống với bên trong gồm một phần của tế bào có tiếp điểm không yên cầu được bảo vệ, trong khi phần còn lại tiếp xúc với sắt kẽm kim loại .Sau khi đặt các tiếp điểm, các miếng mỏng mảnh được đặt giữa các tế bào. Miếng mỏng mảnh sử dụng phổ cập được làm từ đồng bọc thiếc .

Phủ lớp chống phản quang

Bởi vì silicon tinh khiết rất sáng bóng loáng, có thể phản xạ tới 35 % ánh sáng mặt trời. Để làm giảm lượng ánh sáng mặt trời bị mất, trên các tấm bán dẫn silicon được phủ lớp chống phản chiếu .Lớp phủ thường được sử dụng nhất làm bằng titan dioxit và silicon oxit. Chất liệu được sử dụng cho lớp phủ hoặc là nóng lên cho đến khi các phân tử của nó bay hơi, vận động và di chuyển đến silicon và ngưng tụ, hoặc là trải qua quy trình phún xạ ( sputtering ) .

Trong quy trình phún xạ, điện áp cao đập các phân tử ra khỏi vật liệu và để chúng vào silicon ở điện cực. Một chiêu thức khác được cho phép silicon phản ứng với các khí có chứa oxy hay nitơ để hình thành silicon dioxit hay silicon nitride .

Đóng gói tế bào thành tấm pin

Các tế bào quang điện đã triển khai xong thường được đóng gói lại tạo thành các module và được đặt vào khung sắt kẽm kim loại bằng nhôm có tấm ốp mặt sau tạo nên sự chắc như đinh cho pin cùng tấm kính bằng nhựa siêu nhẹ, có độ bền cao .Bên trong khung sắt kẽm kim loại là vật tư bảo vệ gồm cao su đặc chứa silicon trong suốt hay nhựa butyryl ( thường được sử dụng trong kính chắn gió xe hơi ) link xung quanh các tế bào, sau đó nhúng trong etylen vinyl axetat .

Chất silicon được sử dụng tựa như xi-măng để ghép toàn bộ các thành phần bên trên lại với nhau .

Tấm Năng Lượng Mặt Trời Được Tạo Ra Như Thế Nào ? – Danh Sách các vật tư cấu trúc

Bạn đã khi nào tự hỏi những vật tư nào được sử dụng để tạo ra một tấm pin mặt trời ? Tất nhiên, rất nhiều công nghệ tiên tiến tiên tiến và phát triển và một số ít kỹ thuật mưu trí sẽ làm cho tổng thể trở nên khả thi .Cùng chúng tôi tìm hiểu và khám phá thêm và đi sâu vào 1 số ít chi tiết thực tế về những gì cấu trúc nên các tấm pin của tất cả chúng ta .

Tóm Tắt Nhanh Về Cách Hoạt Động Của Các Tấm

Mặt trời phóng ra một lượng lớn năng lượng dưới dạng các photon. Đây là những sóng / hạt hoạt động nhanh mang năng lượng đến toàn cầu dưới dạng nhiệt, ánh sáng và bức xạ. Solar cell quy đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện bằng cách sử dụng một thứ gọi là hiệu ứng quang điện

Mỗi tấm pin được tạo thành từ nhiều tế bào quang điện và mỗi tấm này là một bộ chuyển đổi điện mặt trời riêng không liên quan gì đến nhau. Bên trong mỗi tế bào quang điện là hai đĩa silicon tích điện khác nhau được kẹp với nhau theo cách tạo thành điện trường .Khi các photon từ mặt trời va vào các lát silicon này, một phản ứng phá vỡ các hạt nhỏ gọi là electron. Các electron mang điện tích và đây là những gì tạo ra dòng điện mà tất cả chúng ta thu và quy đổi để sử dụng trong mái ấm gia đình .

Thành phần cấu trúc của tấm pin năng lượng mặt trời :

Sau khi biết quy trình tiến độ hoạt động giải trí như thế nào, cần xem xét về những gì cần để tạo ra một tấm pin năng lượng mặt trời đẻ chúng hoạt động giải trí. Để khởi đầu, tất cả chúng ta cần một tế bào quang điện dựa trên silicon .

Sau đó, tất yếu, tất cả chúng ta cần một cái gì đó để chứa và bảo vệ các cell. Và vì tất cả chúng ta có 1 số ít tế bào này trong mỗi tấm pin, tất cả chúng ta sẽ cần một chất nền và khung để liên kết mọi thứ .Cuối cùng, tất cả chúng ta cần làm điều gì đó với toàn bộ điện năng tất cả chúng ta tạo ra vì thế phải có mạng lưới hệ thống cáp để liên kết toàn bộ các tế bào và luân chuyển điện để tất cả chúng ta có thể sử dụng nó .

Bây giờ chúng ta hãy liệt kê và kiểm tra từng bộ phận thành phần của pin mặt trời của bạn và xem xét các vật liệu được sử dụng để cấu tạo nó.

Solar cell :

Silicon mà chúng tôi sử dụng trong các tấm pin mặt trời ở dạng tinh thể silicon ( c-Si ). Silicon là nguyên tố phân phối nhu yếu của solar cell vì nó là chất bán dẫn. Nói cách khác, nó là một vật tư dẫn điện .Bản chất dẫn điện / không dẫn điện này của silicon và các chất bán dẫn khác có nghĩa là chúng được sử dụng thoáng đãng trong sản xuất các thiết bị điện tử như bóng bán dẫn, điốt và mạch điện .

Silicon là một trong những nguyên tố nhiều mẫu mã nhất trên toàn cầu. Chúng ta có được nó bằng cách khai thác đá có chứa các hợp chất silic và sau đó trải qua một quy trình phức tạp để phá vỡ nguyên vật liệu thô này thành silic tinh thể tinh khiết .

Sau khi tách, silicon được xử lý và cắt thành các lát siêu mỏng. Nhưng nó vẫn chưa sẵn sàng để đi vào cell pin của chúng ta cho đến khi trải qua quá trình pha tạp chất.

Doping là một quy trình phức tạp vận dụng một điện tích vào mỗi mặt của tấm silicon để mặt trên mang điện tích dương và mặt dưới là điện tích âm. Chính trường điện được tạo ra bởi các điện tích này sẽ thôi thúc quy trình quang điện và tạo ra điện từ các tấm pin mặt trời của tất cả chúng ta .

Lớp Phủ Chống Phản xạ

Sự phản xạ là quân địch của các tấm pin vì bất kể ánh sáng nào bị phản xạ khỏi tấm pin đều không hề được hấp thụ và quy đổi thành năng lượng. Đó là nguyên do tại sao các tấm pin có vẻ bên ngoài mờ hơn là bóng .Để triển khai xong tế bào quang điện, một lớp mỏng dính của lớp phủ chống phản xạ được phủ lên. Lớp phủ này làm giảm sự phản xạ và mang lại cho các tế bào silicon màu hơi xanh dễ phân biệt .Silicon nitride là lớp phủ chống phản xạ được sử dụng phổ cập nhất trong các tấm pin

Vật liệu đóng gói solar cell

Một solar cell đã triển khai xong phải được niêm phong để bảo vệ. Các hợp chất thường được sử dụng để bọc là cao su đặc silicon hoặc ethylene-vinyl axetat. Cao su silicon là một chất đàn hồi hoặc vật tư giống như cao su đặc. Nó được tạo ra bằng cách tích hợp silicon với carbon, oxy và hydro .Cao su silicon được sử dụng thoáng đãng trong công nghiệp. Chất trám silicon bạn sử dụng xung quanh nhà cũng giống như vậy. Hợp chất này tuyệt vời và hoàn hảo nhất để phủ bọc các tấm pin vì nó không phản ứng và chịu được nhiệt độ rất cao. Nó cũng trong suốt, điều thiết yếu để được cho phép các tế bào nhận được ánh sáng mặt trời tối đa .Ethylene-vinyl acetate hoặc PEVA là một loại polymer tổng hợp có các đặc tính tương tự như như cao su đặc silicon và là vật tư sửa chữa thay thế tốt được sử dụng để làm kín các cell pin

Lắp Các Tế Bào quang điện Lại Với Nhau

Bây giờ tới bước lắp ráp toàn bộ các thành phần của cell, cần tập hợp chúng lại với nhau thành tấm pin bằng cách sử dụng vật tư đủ bền để cho phép nó hoạt động giải trí với tuổi thọ dự kiến ​ ​ khoảng chừng 25 năm .

Tầm nền

Tiếp theo, các tế bào kín được tập hợp lại với nhau trên một tấm mặt sau. Cấu trúc tương hỗ này thường được làm bằng Mylar hoặc Tedlar .Tedlar là một tên gọi khác của polyme polyvinyl florua, và mylar là viết tắt của vật tư polyester polyethylene terephthalate xu thế hai trục .Đây đều là những vật tư được sản xuất tổng hợp với các đặc tính độc lạ khiến chúng trở nên tuyệt vời để cung cấp độ bền của pin năng lượng mặt trời. Chúng có năng lực chống chọi với thời tiết và vững chắc cũng như nhiệt độ khắc nghiệt .

Khung :

Tấm pin mặt trời có khung sắt kẽm kim loại. Do pin không hề thực sự ở vị trí dễ tiếp xúc hơn, nên điều quan trọng là phải sử dụng vật tư không ăn mòn và chắc như đinh cho khung. Kim loại có giá tốt nhưng điều thiết yếu là phải sử dụng sắt kẽm kim loại không bị ăn mòn dưới mưa và không có năng lực bị làm hại bởi bụi và các vật tư lạ khác .Điều quan trọng là khung các tấm pin không quá nặng vì khối lượng là một yếu tố cho thấy chúng cần đủ nhẹ cho mái nhà của bạn .Kim loại tương thích nhất với tổng thể các tiêu chuẩn này là nhôm .

Bề Mặt Của tấm pin

Nếu bạn đã từng nhìn thấy một tấm pin bị nứt hoặc vỡ, bạn sẽ nhận thức rõ rằng một tấm kính sẽ che mặt trước của tấmMột loại kính cường lực chống va đập đặc biệt quan trọng, được gọi là kính cường lực chống va đập, được sử dụng để làm pin. Kính cường lực chống va đập là vật tư tuyệt đối cho việc làm này vì nó cứng hơn gấp 4-5 lần so với kính thường thì, cung ứng cho bảng một lớp bảo vệ chắc như đinh và bền chắc .

Kính cường lực chống va đập cũng rất tốt cho sự bảo đảm an toàn vì khi vỡ nó không tạo ra các mảnh vỡ lởm chởm nguy hại như các loại kính thường thì. Thay vào đó, kính cường lực chống va đập vỡ thành nhiều mảnh nhỏ và bảo đảm an toàn hơn. Điều này rất quan trọng nếu một tấm pin trên mái nhà bị hỏng và kính vỡ rơi xuống mặt đất bên dưới .Kính cường lực chống va đập được sản xuất theo quy trình tiến độ công nghiệp, trong đó kính thường được gia nhiệt nhanh gọn và làm nguội nhiều lần, giúp tăng độ bền của kính .

Dây cáp điện

Các tấm pin sẽ không có ích gì nếu tất cả chúng ta không có cách tích lũy và chuyển điện mà chúng tạo ra. Vì vậy, toàn bộ các tấm pin đều cần dây cáp để thực thi việc làm này .Nhôm và đồng là vật tư được sử dụng để làm cáp cho các tấm pin mặt trời. Nhôm rẻ hơn trong hai sắt kẽm kim loại. Nó không mạnh bằng đồng và cũng không dẫn điện, thế cho nên các tấm pi tốt hơn sử dụng mạng lưới hệ thống cáp đồng .Như tổng thể các loại cáp khác, cáp sắt kẽm kim loại cần được bảo vệ bởi một lớp nhựa bên ngoài. Vì các tấm được đặt ở vị trí ngoài trời và nhận được nhiều mưa và nhiệt độ cao, nên lớp phủ nhựa của chúng được làm từ nhựa nhiệt dẻo siêu bền và chịu nhiệt ( THWN ). Các đơn vị sản xuất tấm pin phải phân phối các nguyên tắc khắt khe về loại cách nhiệt mà họ sử dụng cho mạng lưới hệ thống cáp điện

Tóm Tắt List Các Vật Liệu Trong tấm Năng Lượng Mặt Trời :

Vì vậy, sau tổng thể những chi tiết cụ thể đó, tất cả chúng ta có thể viết ra list vật tư tấm pin mặt trời .

• Solar cell – Tinh thể silicon (c-si), Silicon Nitride
• Chất bịt kín – Cao su silicon hoặc Ethylene-Vinyl axetat
• Tấm nền – Mylar Hoặc Tedlar
• Khung – nhôm
• Bìa – Kính
• Cáp – Nhôm hoặc đồng, nhựa nhiệt dẻo chịu ẩm và nhiệt

Lưu ý rằng đây là danh sách các thành phần cấu tạo nên các tấm pin. Một số tấm thương mại hoạt động theo một cách hơi khác và được sản xuất từ ​​các vật liệu khác.

Điều quan trọng cần chú ý quan tâm là công nghệ tiên tiến năng lượng mặt trời luôn tăng trưởng. Trong tương lai gần, tất cả chúng ta có thể không cần nhờ vào quá nhiều vào silicon cho các tấm pin vì các chất bán dẫn khác cho thấy nhiều hứa hẹn

Source: https://dvn.com.vn
Category: Sản Xuất