Արևային մարտկոցների արտադրություն. տեխնոլոգիա և սարքավորումներ

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մարդկությունը ձգտում է անցնել էլեկտրամատակարարման այլընտրանքային աղբյուրների, որոնք կօգնեն մաքուր պահել շրջակա միջավայրը և նվազեցնել էներգիայի արտադրության ծախսերը: Արևային մարտկոցների արտադրությունը ժամանակակից արդյունաբերական մեթոդ է: Էլեկտրամատակարարման համակարգը ներառում է արևային ընդունիչներ, մարտկոցներ, կարգավորիչներ, ինվերտորներ և հատուկ գործառույթների համար նախատեսված այլ սարքեր։

Արևային մարտկոցը հիմնական տարրն է, որից սկսվում է ճառագայթների էներգիայի կուտակումն ու փոխակերպումը։ Ժամանակակից աշխարհում պանել ընտրելիս սպառողի համար շատ թակարդներ կան, քանի որ արդյունաբերությունն առաջարկում է մեծ քանակությամբ ապրանքներ՝ համակցված մեկ անվան տակ։

Սիլիկոնային արևային բջիջներ

Այս ապրանքները հայտնի են այսօրվա սպառողների կողմից: Սիլիցիումը դրանց արտադրության հիմքն է: Խորքում նրա պաշարները լայն տարածում ունեն, իսկ արտադրությունը՝ համեմատաբար էժան։ Սիլիկոնային բջիջները արդյունավետորեն համեմատվում են այլ արևային մարտկոցների հետ:

Էլեմենտների տեսակներ

Սիլիկոնային արևային բջիջները արտադրվում են հետևյալ տեսակներով.

• միաբյուրեղ;
• պոլիբյուրեղային;
• ամորֆ.

Սարքերի վերը նշված ձևերը տարբերվում են նրանով, թե ինչպես են սիլիցիումի ատոմները դասավորված բյուրեղում: Տարրերի միջև հիմնական տարբերությունը լույսի էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության տարբեր ցուցանիշն է, որը առաջին երկու տեսակների համար մոտավորապես նույն մակարդակի վրա է և գերազանցում է ամորֆ սիլիցիումից պատրաստված սարքերի արժեքները։:

Այսօրվա արդյունաբերությունն առաջարկում է արևային լույսի բռնող սարքերի մի քանի մոդելներ: Նրանց տարբերությունը կայանում է նրանում, թե ինչ սարքավորումներ են օգտագործվում արևային մարտկոցների արտադրության համար։ Արտադրության տեխնոլոգիան և սկզբնական նյութի տեսակը դեր են խաղում։

Մինաբյուրեղային տեսակ

Այս տարրերը բաղկացած են միմյանց ամրացված սիլիկոնե բջիջներից: Գիտնական Չոխրալսկու մեթոդով արտադրվում է բացարձակապես մաքուր սիլիցիում, որից պատրաստվում են միաբյուրեղներ։ Հաջորդ գործընթացը սառեցված և կարծրացած կիսաֆաբրիկատի կտրումն է 250-ից 300 մկմ հաստությամբ թիթեղների մեջ: Բարակ շերտերը հագեցած են էլեկտրոդների մետաղական ցանցով: Չնայած արտադրության բարձր արժեքին, նման տարրերը բավականին լայնորեն օգտագործվում են փոխակերպման բարձր տոկոսադրույքի շնորհիվ (17-22%)։

Պոլիբյուրեղային տարրերի արտադրություն

Պոլիբյուրեղներից արևային բջիջների արտադրության տեխնոլոգիան այն է, որ հալված սիլիցիումի զանգվածը աստիճանաբար սառչում է: Արտադրության համար թանկարժեք սարքավորումներ չեն պահանջվում, հետևաբար՝ կրճատվում է սիլիցիումի ստացման արժեքը։Պոլիկյուրիստական արևային պահեստներն ունեն արդյունավետության ավելի ցածր գործակից (11-18%), ի տարբերություն միաբյուրեղների: Դա բացատրվում է նրանով, որ սառեցման ընթացքում սիլիցիումի զանգվածը հագեցած է մանր հատիկավոր փուչիկներով, ինչը հանգեցնում է ճառագայթների լրացուցիչ բեկման։

Ամորֆ սիլիցիումային տարրեր

Արտադրանքները դասակարգվում են որպես հատուկ տեսակներ, քանի որ դրանց պատկանելությունը սիլիկոնային տեսակին ծագում է օգտագործվող նյութի անվանումից, իսկ արևային մարտկոցների արտադրությունն իրականացվում է ֆիլմի սարքի տեխնոլոգիայի միջոցով։ Արտադրության գործընթացում բյուրեղը իր տեղը զիջում է սիլիցիումի ջրածնին կամ սիլոնին, որի բարակ շերտը ծածկում է ենթաշերտը: Մարտկոցներն ունեն ամենացածր արդյունավետության արժեքը՝ ընդամենը մինչև 6%: Տարրերը, չնայած զգալի թերությանը, ունեն մի շարք անհերքելի առավելություններ, որոնք նրանց իրավունք են տալիս համահունչ կանգնել վերը նշված տեսակներին.

• օպտիկայի կլանման արժեքը երկու տասնյակ անգամ ավելի բարձր է, քան միաբյուրեղային և պոլիբյուրեղային կրիչներինը;
• ունի շերտի նվազագույն հաստությունը ընդամենը 1 միկրոն;
• ամպամած եղանակը չի ազդում լույսի փոխակերպման աշխատանքի վրա, ի տարբերություն այլ տեսակների;
• շնորհիվ իր բարձր ճկման ուժի, այն կարող է օգտագործվել առանց խնդիրների դժվար վայրերում:

Վերևում նկարագրված արևային փոխարկիչների երեք տեսակները լրացվում են երկակի հատկություններով նյութերից պատրաստված հիբրիդային արտադրանքներով: Նման բնութագրերը ձեռք են բերվում, եթե միկրոտարրերը կամ նանոմասնիկները ներառված են ամորֆ սիլիցիումի մեջ: Ստացված նյութը նման է պոլիբյուրեղային սիլիցիումին, բայց դրա հետ համեմատելի է նոր տեխնիկական հատկանիշներով:ցուցանիշներ.

Հումք CdTe թաղանթային արևային բջիջների արտադրության համար

Նյութի ընտրությունը թելադրված է արտադրության արժեքը նվազեցնելու և աշխատանքում կատարողականը բարելավելու անհրաժեշտությամբ: Առավել հաճախ օգտագործվող լույսը կլանող կադմիումի տելուրիդը: Անցյալ դարի 70-ականներին CdTe-ն համարվում էր տիեզերական օգտագործման հիմնական հավակնորդը, ժամանակակից արդյունաբերության մեջ այն լայն կիրառություն է գտել արեգակնային էներգիայի մեջ։

Այս նյութը դասակարգվում է որպես կուտակային թույն, ուստի դրա վնասակարության մասին բանավեճը չի հանդարտվում։ Գիտնականների հետազոտությունները հաստատել են այն փաստը, որ մթնոլորտ ներթափանցող վնասակար նյութերի մակարդակը ընդունելի է և չի վնասում շրջակա միջավայրին։ Արդյունավետության մակարդակը կազմում է ընդամենը 11%, սակայն նման բջիջներից փոխարկված էլեկտրաէներգիայի արժեքը 20-30%-ով ցածր է, քան սիլիկոնային տիպի սարքերից։

Ճառագայթային կուտակիչներ՝ պատրաստված սելենից, պղնձից և ինդիումից

Սարքի կիսահաղորդիչներն են՝ պղինձը, սելենը և ինդիումը, երբեմն թույլատրվում է վերջինիս փոխարինել գալիումով։ Դա պայմանավորված է հարթ տիպի մոնիտորների արտադրության համար ինդիումի մեծ պահանջարկով: Հետևաբար, ընտրվել է այս փոխարինման տարբերակը, քանի որ նյութերն ունեն նմանատիպ հատկություններ։ Բայց արդյունավետության ցուցանիշի համար փոխարինումը էական դեր է խաղում, արևային մարտկոցի արտադրությունն առանց գալիումի բարձրացնում է սարքի արդյունավետությունը 14%-ով։։

Պոլիմերային հիմքով արևային կոլեկտորներ

Այս տարրերը դասակարգվում են որպես երիտասարդ տեխնոլոգիաներ, քանի որ դրանք վերջերս են հայտնվել շուկայում: Օրգանական կիսահաղորդիչները կլանում են լույսըայն էլեկտրական էներգիայի վերածելու համար։ Արտադրության համար օգտագործվում են ածխածնային խմբի ֆուլերեններ, պոլիֆենիլեն, պղնձի ֆտալոցիանին և այլն, արդյունքում ստացվում են բարակ (100 նմ) և ճկուն թաղանթներ, որոնք աշխատանքի մեջ տալիս են 5-7% արդյունավետության գործակից։ Արժեքը փոքր է, բայց ճկուն արևային մարտկոցների արտադրությունն ունի մի քանի դրական կետ.

• Պատրաստումը շատ բան չի պահանջում;
• ճկուն մարտկոցներ տեղադրելու ունակություն այն ոլորաններում, որտեղ առաձգականությունը առաջնային նշանակություն ունի;
• տեղադրման հարաբերական հեշտություն և մատչելիություն;
• ճկուն մարտկոցները էկոլոգիապես մաքուր են:

Քիմիական թթուներ արտադրության ընթացքում

Ամենաթանկ արևային մարտկոցը բազմաբյուրեղ կամ միաբյուրեղ սիլիկոնային վաֆլի է: Սիլիցիումի առավել ռացիոնալ օգտագործման համար կտրված են կեղծ քառակուսի գործիչներ, նույն ձևը թույլ է տալիս սերտորեն դնել թիթեղները ապագա մոդուլում: Կտրման գործընթացից հետո մակերեսի վրա մնում են վնասված մակերեսի մանրադիտակային շերտերը, որոնք հեռացվում են փորագրման և հյուսվածքի միջոցով՝ հարվածող ճառագայթների ընդունումը բարելավելու համար:

Այս կերպ մշակված մակերեսը պատահականորեն տեղակայված միկրոբուրգեր է, որի եզրից արտացոլված լույսն ընկնում է այլ ելուստների կողային մակերեսների վրա։ Թուլացման ընթացակարգը նվազեցնում է նյութի ռեֆլեկտիվությունը մոտավորապես 25%-ով: Մարինացման գործընթացը ընդունում է մի շարք թթվային և ալկալայինվերամշակում, սակայն շերտի հաստությունը մեծապես նվազեցնելն անընդունելի է, քանի որ թիթեղը չի դիմանում հետևյալ մշակմանը։

Կիսահաղորդիչներ արևային բջիջներում

Արևային բջիջների արտադրության տեխնոլոգիան ենթադրում է, որ պինդ էլեկտրոնիկայի հիմնական հայեցակարգը p-n-հանգույցն է: Եթե n-տիպի էլեկտրոնային հաղորդունակությունը և p-տիպի անցքի հաղորդունակությունը համակցված են մեկ թիթեղում, ապա նրանց միջև շփման կետում առաջանում է p-n միացում: Այս սահմանման հիմնական ֆիզիկական հատկությունը որպես խոչընդոտ ծառայելու և էլեկտրաէներգիա մեկ ուղղությամբ անցնելու ունակությունն է: Հենց այս էֆեկտն է թույլ տալիս հաստատել արևային մարտկոցների լիարժեք աշխատանքը։

Ֆոսֆորի դիֆուզիայի արդյունքում թիթեղի ծայրերում առաջանում է n տիպի շերտ, որը հիմնված է տարրի մակերեսի վրա՝ ընդամենը 0,5 մկմ խորության վրա։ Արևային մարտկոցի արտադրությունը ապահովում է հակառակ նշանների կրիչների մակերեսային ներթափանցում, որոնք առաջանում են լույսի ազդեցության տակ։ Նրանց ճանապարհը դեպի p-n-հանգույցի ազդեցության գոտի պետք է կարճ լինի, հակառակ դեպքում նրանք կարող են հանգցնել միմյանց հանդիպելիս՝ առանց որևէ քանակությամբ էլեկտրաէներգիա առաջացնելու։

Պլազմա-քիմիական փորագրման օգտագործում

Արևային մարտկոցի դիզայնն ունի առջևի մակերես՝ տեղադրված ցանցով հոսանքը գրավելու համար և հետևի կողմը, որը ամուր շփում է: Դիֆուզիոն երևույթի ժամանակ երկու հարթությունների միջև տեղի է ունենում էլեկտրական կարճացում և փոխանցվում մինչև վերջ:

Կարճ միացումը հեռացնելու համար սարքավորումն օգտագործվում էարևային մարտկոցներ, որոնք թույլ են տալիս դա անել պլազմա-քիմիական, քիմիական փորագրման կամ մեխանիկական, լազերային օգնությամբ։ Հաճախ օգտագործվում է պլազմա-քիմիական ազդեցության մեթոդը։ Փորագրումը կատարվում է միաժամանակ սիլիկոնային վաֆլիների կույտի համար, որոնք իրար վրա դրված են: Գործընթացի արդյունքը կախված է բուժման տևողությունից, նյութի բաղադրությունից, նյութի քառակուսիների չափից, իոնների հոսքի շիթերի ուղղությունից և այլ գործոններից։

Հակառեֆլեկտիվ ծածկույթի կիրառում

Տեքստուրա կիրառելով տարրի մակերևույթին, անդրադարձումը կրճատվում է մինչև 11%: Սա նշանակում է, որ ճառագայթների տասներորդը ուղղակի արտացոլվում է մակերեսից և չի մասնակցում էլեկտրականության ձևավորմանը։ Նման կորուստները նվազեցնելու համար տարրի առջևի մասում կիրառվում է լուսային իմպուլսների խորը ներթափանցմամբ ծածկ, որը դրանք հետ չի արտացոլում: Գիտնականները, հաշվի առնելով օպտիկայի օրենքները, որոշում են շերտի բաղադրությունը և հաստությունը, ուստի նման ծածկույթով արևային մարտկոցների արտադրությունն ու տեղադրումը նվազեցնում է անդրադարձումը մինչև 2%։

Կոնտակտային ծածկույթ առջևի կողմում

Տարրի մակերեսը նախատեսված է առավելագույն քանակությամբ ճառագայթում կլանելու համար, հենց այս պահանջն է որոշում կիրառվող մետաղական ցանցի ծավալային և տեխնիկական բնութագրերը: Ընտրելով ճակատային կողմի դիզայնը՝ ինժեներները լուծում են երկու հակադիր խնդիր. Օպտիկական կորուստների նվազումը տեղի է ունենում ավելի բարակ գծերի և դրանց տեղադրման դեպքում միմյանցից մեծ հեռավորության վրա: Ցանցի մեծացված չափերով արևային մարտկոցի արտադրությունը հանգեցնում է նրան, որ որոշ լիցքեր չեն հասցնում կապ հաստատել և կորչում են։

Հետևաբար, գիտնականները ստանդարտացրել են յուրաքանչյուր մետաղի հեռավորության և գծի հաստության արժեքը: Չափազանց բարակ շերտերը տարածություն են բացում տարրի մակերեսի վրա՝ ճառագայթները կլանելու համար, բայց ուժեղ հոսանք չեն անցկացնում: Մետաղացման կիրառման ժամանակակից մեթոդները բաղկացած են էկրան տպագրությունից: Որպես նյութ, արծաթ պարունակող մածուկն ամենից շատ իրեն արդարացնում է։ Օգտագործման շնորհիվ տարրի արդյունավետությունը բարձրանում է 15-17%-ով։.

Մետաղացում սարքի հետևի մասում

Սարքի հետևի մասում մետաղի նստեցումը տեղի է ունենում երկու եղանակով, որոնցից յուրաքանչյուրը կատարում է իր աշխատանքը: Ամբողջ մակերեսի վրա շարունակական բարակ շերտը, բացառությամբ առանձին անցքերի, ցողվում է ալյումինով, իսկ անցքերը լցվում են արծաթ պարունակող մածուկով, որը շփման դեր է խաղում։ Պինդ ալյումինե շերտը ծառայում է որպես մի տեսակ հայելային սարք հետևի մասում անվճար լիցքավորման համար, որը կարող է կորչել վանդակի կախվող բյուրեղային կապերի մեջ: Նման ծածկույթով արևային մարտկոցներն աշխատում են 2%-ով ավելի հզորությամբ։ Հաճախորդների կարծիքներն ասում են, որ նման տարրերն ավելի դիմացկուն են և այնքան էլ չեն ազդում ամպամած եղանակի վրա։

Արևային մարտկոցների պատրաստում ձեր սեփական ձեռքերով

Արևի էներգիայի աղբյուրները, ոչ բոլորը կարող են պատվիրել և տեղադրել տանը, քանի որ դրանց արժեքը այսօր բավականին բարձր է: Հետևաբար, շատ արհեստավորներ և արհեստավորներ տիրապետում են տնային պայմաններում արևային մարտկոցների արտադրությանը:

Համացանցից տարբեր կայքերից կարող եք ձեռք բերել ֆոտոխցիկների հավաքածուներ ինքնահավաքման համար: Նրանց արժեքըկախված է օգտագործվող թիթեղների քանակից և հզորությունից: Օրինակ, ցածր էներգիայի հավաքածուները, 63-ից 76 Վտ 36 թիթեղներով, արժեն 2350-2560 ռուբլի: համապատասխանաբար. Այստեղ գնվում են նաև արտադրական գծերից որևէ պատճառով մերժված աշխատանքային իրերը։

Ֆոտովոլտային փոխարկիչի տեսակն ընտրելիս հաշվի առեք այն փաստը, որ պոլիբյուրեղային բջիջներն ավելի դիմացկուն են ամպամած եղանակին և ավելի արդյունավետ են աշխատում, քան միաբյուրեղները, բայց ունեն ավելի կարճ ծառայության ժամկետ: Միաբյուրեղներն ավելի արդյունավետ են արևոտ եղանակին և շատ ավելի երկար են տևելու:

Տանը արևային մարտկոցների արտադրությունը կազմակերպելու համար անհրաժեշտ է հաշվարկել բոլոր սարքերի ընդհանուր ծանրաբեռնվածությունը, որոնք սնուցվելու են ապագա փոխարկիչով, և որոշել սարքի հզորությունը։ Այստեղից հետևում է ֆոտոխցիկների քանակը՝ միաժամանակ հաշվի առնելով վահանակի թեքության անկյունը։ Որոշ արհեստավորներ նախատեսում են կուտակման հարթության դիրքը փոխելու հնարավորություն՝ կախված արևադարձի բարձրությունից, իսկ ձմռանը՝ տեղացած ձյան հաստությունից։

Պատյան պատրաստելու համար օգտագործվում են տարբեր նյութեր։ Ամենից հաճախ դնում են ալյումինե կամ չժանգոտվող անկյուններ, օգտագործում են նրբատախտակ, չիպսեր և այլն։ Թափանցիկ մասը օրգանական կամ սովորական ապակուց է։ Վաճառքում կան արդեն զոդված հաղորդիչներով ֆոտոխցիկներ, նախընտրելի է գնել այդպիսիները, քանի որ հավաքման խնդիրը պարզեցված է։ Թիթեղները միմյանց վրա դրված չեն, ստորինները կարող են միկրոճաքեր տալ: Զոդումը և հոսքը նախապես կիրառվում են:Ավելի հարմար է տարրերը զոդել՝ դրանք անմիջապես աշխատանքային կողմում դնելով։ Վերջում ծայրահեղ թիթեղները եռակցվում են անվադողերին (ավելի լայն հաղորդիչներ), որից հետո դուրս են գալիս «մինուսը» և «պլյուսը»:

Կատարված աշխատանքից հետո վահանակը փորձարկվում և կնքվում է: Արտասահմանյան արհեստավորները դրա համար օգտագործում են միացություններ, իսկ մեր արհեստավորների համար դրանք բավականին թանկ են։ Տնական փոխարկիչները կնքված են սիլիկոնով, իսկ հետևի կողմը պատված է ակրիլային հիմքով լաքով։

Ամփոփելով՝ պետք է ասել, որ սեփական ձեռքերով արևային մարտկոցներ պատրաստած վարպետների ակնարկները միշտ դրական են։ Փոխարկիչի արտադրության և տեղադրման վրա գումար ծախսելուց հետո ընտանիքը արագ վճարում է դրանց համար և սկսում խնայել՝ օգտագործելով անվճար էներգիա: