Солнечные батареи производство – Топ 10 солнечных панелей российского производства

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.

engineering-ru.livejournal.com

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

 

 

 

 

promplace.ru

Оборудование для производства солнечных батарей. Технология изготовления :: BusinessMan.ru

Если обратить внимание на крыши многих частных домов или небольших компаний, то там можно увидеть солнечные батареи. Подорожание энергоносителей приводит к тому, что люди начинают искать альтернативные источники. В этих условиях спрос на солнечные батареи растет день ото дня.

Потенциальные возможности

В условиях растущей популярности альтернативных источников энергии целесообразно вовремя занять нишу в рынке. Для этого необходимо для начала приобрести оборудование для производства солнечных батарей. Его можно купить как в странах Европы, США и СНГ, так и в Китае.

В зависимости от спроса на эти изделия в вашем регионе или в местах, куда вы сможете поставлять произведенный товар, необходимо определиться с тем, на что будет ориентировано ваше производство. В настоящее время на рынке можно найти панели, предназначенные для различных сфер использования.

Это могут быть как легкие переносные варианты, которые берут с собой в туристические походы, стационарные модули, подходящие для установки на крышах помещений и жилых домов, или мощные панели, которые используют в качестве небольших электростанций.

Рабочие линии

Если у вас есть помещение для изготовления, тогда можно задуматься и о том, чтобы купить оборудование для производства солнечных батарей. Также не стоит забывать, что при их изготовлении у вас должны всегда быть в достаточном количестве необходимые расходные комплектующие.

Так, в список необходимого оборудования попадают станки, которые нарезают лазером материал для панелей на квадраты, сортируют их, ламинируют, вставляют в рамы и соединяют их вместе. Помимо этого, для производства необходимы машины, которые занимаются замешиванием специального клея, обрезают пленку под панелью и их края. Не обойтись при изготовлении и без столов, на которых необходимо будет корректировать углы, вставлять в панели провода и формировать их, и тележек, предназначенных для их перемещения и прессования.

Каждый станок для производства солнечных батарей является незаменимым компонентом линии по их изготовлению. Поэтому, прежде чем начинать заказывать материалы для производства, подсчитайте общую стоимость оборудования и проанализируйте, можете ли вы позволить себе такие траты. Правда, при этом стоит учесть, что при наличии каналов сбыта, они достаточно быстро окупаются.

Процесс изготовления

Если вы видели солнечные батареи раньше только на картинках и плохо себе представляете, как идет их создание, тогда лучше найти человека, которому известна технология производства солнечных батарей. Если говорить о ней в общих чертах, то надо знать, что она состоит из ряда этапов.

Начинается изготовление с проверки и подготовки к работе поступивших в цех материалов. После нарезки и сортировки фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) они поступают на оборудование, на котором проходит процесс припайки к контактам панелей специальных луженных шинок из меди. Лишь после этого начинается процесс соединения всех ФЭП в цепочки необходимой длины.

Следующим этапом является создание сэндвича, который состоит из собранных в матрицу преобразователей, стекла, двух слоев герметизирующей пленки и тыльной стороны панели. Именно на этой стадии оборудование для производства солнечных батарей формирует схему модуля, тут же определяется его рабочее напряжение.

Собранную конструкцию проверяют и отправляют на ламинирование – герметизацию, которая проходит под давлением при высокой температуре. Лишь после этого на подготовленный полуфабрикат крепят раму и монтируют специальную коммутационную коробку.

Тестирование продукции

Встретить на рынке брак среди подобных товаров практически невозможно, ведь каждая панель после сборки попадает в специальный цех тестирования.

Именно там их проверяют на возможность пробоя напряжением. После этого они сортируются, пакуются и отправляются в продажу, в магазинах можно встреть как небольшие переносные варианты, так и солнечные батареи для дома.

Производство этих видов практически ничем не отличается.

Конечно, безукоснительно соблюдать все этапы может позволить себе только крупный производитель с большими объемами производства и достаточным количеством сотрудников. Новым мелким изготовителям тяжело конкурировать с гигантами, ведь единовременное создание больших партий позволяет уменьшить себестоимость продукции.

businessman.ru

Солнечная батарея высокой мощности: ее место в промышленности

Как всем известно, солнечные батареи представляют собой фотоэлектрические элементы, которые под воздействием солнечных лучей генерируют электрическую энергию. И не важно, где используются эти панели, на приусадебном участке или крупном предприятии, принцип их работы не изменится, различие между ними состоит лишь в размере и количестве вырабатываемого электричества, то есть для работы предприятий необходимы более мощные солнечные батареи.

 

Стоит отметить, что многие мировые производители специализируются именно на промышленных энергетических системах, наиболее известные из них Naps Systems Oy и Kyocera Solar. Объясняется это нехваткой основных источников энергии (газ, нефть, уголь), особенно заметно это в Испании, Германии, США, Объединенных Арабских Эмиратах – в странах, где солнечная энергетика уже давно развивается стремительными темпами. В России же на сегодняшний день солнечные батареи скорее редкость, чем правило, но продвижения все же есть, и очень даже заметные.

В чем выгода использования?

1. За время эксплуатации (а это более 20-25 лет) солнечные батареи генерируют электроэнергии в денежном эквиваленте гораздо больше, чем было потрачено на их изготовление и установку.
2. В странах с высокими тарифами на электрическую энергию срок окупаемости фотоэлектрических панелей составляет до 3-4 лет.
3. Удобство размещения. Солнечные панели можно разместить практически на любой поверхности, что позволит Вам сэкономить немалые площади, ведь каждый метр лишнего пространства обходится предпринимателям совсем недешево.
4. Отсутствие каких-либо расходных материалов и топлива, а также технического обслуживания и ремонта.

Области распространения солнечных батарей

В России наибольшее распространение солнечные батареи получили в малом бизнесе, например, в фермерских хозяйствах. Причина этого заключается в удаленности от центральной энергосети, ведь зачастую предпринимателям гораздо выгоднее установить фотоэлектрические батареи, чем прокладывать линии электропередач. Если же рассматривать крупные промышленные энергетические системы в России, то наиболее ярким примером выступают метеостанции, которые в рамках реализации проекта «Модернизация и техническое перевооружение сети метеостанций РФ» оснащаются солнечными панелями производства Naps Systems Oy. Помимо прочего солнечные батареи можно встретить:

• на очистных сооружениях;
• на автозаправочных станциях в различных мировых странах, в том числе и в России на одной из АЗС ЛУКОЙЛ в Красной Поляне;
• на промышленных складах и телекоммуникационных системах;
• в газовой и нефтяной промышленности на системах катодной защиты;
• на железных дорогах и т.д.

Как Вы видите, солнечные батареи могут эффективно использоваться в различных областях, но, несмотря на это, говорить о повсеместном использовании альтернативных источников энергии на крупных предприятиях пока еще рано.

Как дела обстоят в других странах…?

Швеция, Финляндия, Италия, Греция, Германия, Австрия – вот лишь некоторые из стран, которые активно пользуются энергией солнца и экономят при этом немалые деньги. К примеру, в Хельсинки на заводе АВВ солнечная энергосистема мощностью 181 кВт используется для зарядки батареи грузоподъемников, а в Италии солнечные панели разместились на крышах промышленных складов. Но лидирующие позиции занимает все-таки Германия. Немцы с их врожденной бережливостью экономят каждый Ватт. Примером может служить так называемое пассивное офисное здание nZEB, все его инженерные системы работают за счет энергии, генерируемой установленными на крыше солнечными батареями.

Как Вы уже поняли в Европе и США солнечные батареи уже давно в массовом использовании, а вот страны Средней Азии или наши соседи – дело другое. У кого-то альтернативная энергетика находится в самом зародыше, а у кого-то есть неплохие продвижения в этой области.

Так, в Узбекистане проводится широкая программа по переходу крупных хозяйственных объединений и промышленных предприятий на солнечные батареи и коллекторы с целью снижения расхода первичных топливно-энергетических ресурсов. По официальным данным за 2013 год в республике было введено в эксплуатацию 29 солнечных коллекторов и 9 фотоэлектрических станций, в нынешнем же году ведутся работы по запуску еще 88 солнечных коллекторов и 60 фотоэлектрических станций. Но это лишь «капля в море», ведь для масштабного перехода на альтернативные источники энергии требуются более высокие мощности. Хотя начало положено, а это главное!

Есть чем похвастаться и Украине. Не зря говорят: «Худа без добра не бывает», «сработала» эта поговорка и в отношении наших соседей. Регулярные перебои с другими видами топлива подвигли украинское правительство к широкому внедрению фотоэлектрических панелей в массы. Помимо крупных заводов, производящих солнечные батареи, велика доля и их использования. Например, в Одессе многие санатории, предприятия общественного питания, здравницы уже давно перешли на энергию Солнца. Чем не повод для гордости?!

Мировая практика показывает, что солнечные батареи нужно рассматривать не как коротко срочный проект, о котором скоро все забудут, а наоборот, как передовые технологии, за которыми будущее. Полезные ископаемые истощаются с каждым днем, не за горами то время, когда они иссякнут полностью, и тогда останется надежда лишь на солнце. Так зачем ждать этого времени, стоит задуматься о проблемах топливного кризиса уже сейчас.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Рижская солнечная электростанция вырабатывает электричество для нужд завода:

altenergiya.ru

Производство солнечных батарей

Технологиям, использующим солнечные элементы, уже более 60 лет. Солнечные модули, обычно называемые фотоэлектрическими панелями, использовались для выработки электричества из света с тех пор, как были изобретены полупроводники на основе кремния. Не являясь более лабораторной диковиной, солнечные батареи сами по себе стали отраслью промышленности и таким же обыденным источником энергии, как прочие традиционные способы получения электроэнергии — паровая турбина, вращающая генератор, или атомная электростанция. На сегодняшний день известно много методов использования солнечной энергии. Мы рассмотрим наиболее распространенные устройства, производящие электричество из солнечной энергии: фотоэлектрические элементы и фотоэлектрические модули.

В производстве солнечных батарей, дающих чистую энергию, используется те же технологии, что и в производстве компьютеров.

Каким образом фотоэлектрический модуль производит электроэнергию из света?

Солнечная батарея

Элементы солнечных батарей сделаны из материалов, активируемых попаданием солнечного света на их поверхность. В них нет движущихся частей, они не подвержены износу. Соедините между собой большое количество этих элементов, и вы получите солнечную батарею или фотоэлектрический модуль. Чем больше элементов, тем выше мощность, отдаваемая модулем.

Слои, из которых состоит элемент

Верхний слой солнечного элемента содержит тонкую силиконовую пластину, в которой есть свободные электроны, являющиеся отрицательно заряженными частицами. Нижний слой, легированный бором, содержит «дырки», в которые могут перескочить электроны. Рабочий процесс создает дисбаланс между этими двумя слоями внутри полупроводникового материала. Этот дисбаланс и заставляет работать солнечные элементы, которые вырабатывают электрический ток и напряжение.

Солнце бомбардирует фотоэлемент

Солнечные фотоны врезаются в поверхность фотоэлектрического элемента. Эта активность возбуждает свободные электроны в обоих слоях кремния. Некоторые электроны с нижнего уровня переходят на верхний. Поток электронов проходит через металлические контакты, расположенные спереди и сзади солнечного элемента, что и создает электричество. Электроны текут по замкнутой электрической цепи. Объединение множества солнечных ячеек дает значительный выигрыш по току или напряжению в зависимости от того, каким способом они соединены между собой. Рассматривайте каждый элемент как батарейку. Последовательное соединение элементов (минус к плюсу) складывает напряжение, сохраняя ток таким же, как у одной ячейки. Параллельное соединение складывает токи всех элементов, не изменяя напряжения.

Питание от солнечных батарей

Солнечные батареи производят электрический ток, который подается на инвертор. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, соответствующий тому электричеству, которое производит ваша компания. Приборы и силовое оборудование работает на переменном токе. В Соединенных Штатах Америки частота переменного тока составляет 60 герц, в Европе нормой является частота 50 герц.

Солнечная электроэнергия поступает в электросеть дома, производства или электростанции, чтобы затем влиться в общую электросеть. Система, работающая самостоятельно, должна работать, как небольшая электростанция. Эта автономная система должна использовать аккумуляторы, накапливающие энергию, если солнечные батареи производят ее больше, чем требует нагрузка, и отдающие энергию, когда солнечные модули не получают от солнца достаточно энергии, чтобы покрыть энергозатраты на производстве или дома.

Получение фотоэлектрических элементов из кремниевых пластин.

Индустрия производства компьютерных чипов сделала возможным производство недорогих солнечных элементов. Успехи в производительности, обработке и качестве сделали процесс производства фотоэлектрических элементов ультрасовременным и масштабируемым. Пока не научились производить элементы из кремниевых пластин, производственный процесс требовал много времени и усилий для достижений нужного результата. Кремниевую пластину получают из кремниевого слитка, распиливая на характерные круглые пластины, которые мы можем видеть в модулях солнечных батарей.

Травление пластины

Эта часть процесса производства солнечных элементов, требующая чистого помещения, включает в себя химическую и термическую обработку, которая превращает сероватые пластины в ярко-синие переливающиеся ячейки. Химическое травление снимает тонкий слой кремния. Обнажая подложку, травление выявляет кристаллическую структуру пирамидальной формы, в результате поверхность может поглощать больше света.

Диффузия

Далее кремниевые пластины помещают в гермокамеру, где фосфор проникает в поверхность пластины. На этом этапе осаждается покрытие молекулярного размера — поверхность пластины подвергается воздействию фосфорного газа при высокой температуре. Этот шаг придает поверхностному слою отрицательный электрический потенциал. Этот слой и легированная бором подложка создают положительно-отрицательный, или p-n переход, который и является основой фотоэлектрического элемента. По такой же технологии делают полупроводниковые чипы.

Просветление и нанесение проводников

Элементы помещаются в вакуумную камеру, где производится напыление нитрида кремния на ту сторону пластины, которую будет освещать солнце, чтобы уменьшить отражение. Это покрытие придает ячейкам темно-синий цвет. Элемент готов производить электричество, но все еще нуждается в сборе и передачи энергии на нагрузку. С двух сторон элемента наносятся металлические дорожки, чтобы можно было собирать электрический заряд и создать контактные площадки для присоединения проводов. По завершении этих процедур, элемент полностью готов к работе.

Сборка элементов в солнечные батареи

Элементы располагаются так, чтобы создать нужные характеристики по току и напряжению готовой солнечной батареи. Если посмотреть на разные типы солнечных батарей, представленных на рынке, то очевидно, что расположение солнечных элементов определяется обоими атрибутами как для домашних, так и для промышленных солнечных батарей. Следовательно, физический размер рамки фотоэлектрического модуля определяется расположением солнечных элементов.

Пайка солнечных батарей

Чтобы сформировать модуль солнечных батарей, элементы объединяются в последовательные цепочки, в том числе и электрически. Несколько цепочек образуют прямоугольную матрицу элементов. Каждая матрица защищается стеклом, приклеиваемым надежным способом, обеспечивая окончательно собранной солнечной батареи живучесть в условиях нормальной нагрузки.

Изготовление каркаса солнечных батарей

Внешний каркас солнечного модуля защищает его от непогоды и ударных нагрузок, а также обеспечивает электрическое соединение в виде монтажной коробки или стандартного разъема электрического кабеля, которые обычно используются в подобных устройствах.

Местоположение и монтаж солнечных батарей

Располагать солнечные модули нужно так, чтобы они могли собрать как можно больше солнечного света, особенно во время сезонных изменений яркости солнца.

Системы солнечных батарей, устанавливаемые на крышу, представляют собой готовую конструкцию, тем более что поверхность крыши часто имеет наклон в сторону солнца и не подходит ни подо что другое.

Наземные системы солнечных батарей — неплохой выход, если крыша недоступна или мала по площади. Модули монтируются на стеллажах, закрепленных прямо на земле, что делает их доступными для обслуживания или добавления дополнительных модулей.

Тентообразные системы солнечных батарей неплохо работают на крышах сооружений типа парковок и эллингов.

Системы солнечных батарей промышленного масштаба обычно представляют собой мощные энергоблоки, размер которых зависит от нагрузки и которые не стеснены по площади.

Следящие системы солнечных батарей оптимизируют выработку электроэнергии, поворачиваясь вслед за солнцем.

Итоги обсуждения солнечных батарей

Солнечные модули появились благодаря объединению солнечных элементов и технологий, которые сделали компьютерные чипы дешевле, чем всего десять лет назад. Надежность, присущая солнечным модулям, используемым в домашних солнечных батареях, достигается благодаря отсутствию движущихся частей и высокой надежности деталей и процессов, образующих солнечный модуль. Нет практически никаких ограничений на типы солнечных электрических систем, которые могут быть разработаны, и очень мало ограничений на расположение до тех пор, пока щедро светит солнце.

www.todbot.ru

Производители солнечных батарей | Альтернативные энергии

Производители монокристаллических солнечных батарей

Американская компания “Sunpower” производит самые эффективные фотоэлектрические модули в мире . В настоящее время специалисты компании добились КПД модулей 21,5%, тогда как стандартные показатели эффективности составляют до 17%. Монокристаллические и поликристаллические модули Sunpower являются также наиболее надёжными.

Производитель	SunPower	Trina Solar	Canadian Solar Inc		Suntech
Название модуля	SPR-230-WHT-U	TSM-230DA05	CS5A-190MX	SW270 mono black	STP250S-20/Vdb
Мощность номинальная	230 Вт	230 Вт	190 Вт	270 Вт	250 Вт
Напряжение холостого хода	48,7 В	37 В	44,8 В	39,2 В	37,4 В
Ток короткого замыкания	5,99 А	8,18 А	5,52 А	9,44 А	8,63 А
Напряжение максимальное	41,0 В	30 В	36,6 В	30,9 В	30,7 В
Ток максимальный	5,61 А	7,66 А	5,18 А	8,81 А	8,15 А
Эффективность	18,5%	14,1%	14,87%	16,1%	15,37%
Тип ячейки	монокристаллический	монокристаллический	монокристаллический	монокристаллический	монокристаллический
Температура рабочая	-40… +85 0С	-40… +85	-40… +85	-40… +85	-40… +85
Цена	$350	$345	$470	$299	$185

На монокристаллическую панель SPR-230-WHT-U дается 100 летняя гарантия по дефектам и качеству. Сохранение 90% мощности гарантируется в течение 12 лет и 25 лет –.80% мощности.

Компания “Trina Solar” производит одни из самых дешевых монокристаллических панелей в мире. Кроме того, эти модули одни из самых качественных китайских. Помимо монокристаллических, также, производит поликристаллические фотоэлектрические панели.

Канадская компания “Canadian Solar” производит очень качественные фотоэлектрические панели. Они отвечают самым высоким критериям, подтверждённым множеством международных сертификатов. “Canadian Solar” – первая из компаний-производителей солнечных панелей получила  намного более, чем ISO 9001 требовательный сертификат о качестве управления предназначенный  автомобильной промышленности. Она производит широкий ассортимент монокристаллических и поликристаллических модулей

“SolarWorld” – немецкий крупный производитель солнечных панелей. Имеет производственные мощности в Европе и США. В настоящее время выходит на рынок производителей поликристаллических панелей. Выпускает качественную и надёжную продукцию.

Китайская компания“Suntech” крупнейший в мире производитель солнечных панелей на основе монокристаллического и поликристаллического кремния. Благодаря массовому производству обеспечивает приемлемое отношение цена/качество.

Производители поликристаллических солнечных батарей

Компания “Sanyo” – известная японская компания-производитель электроники. Изготавливает высокоэффективные панели, и в перспективе собирается выйти на рынок энергоэффективных систем накопления энергии и решений солнечной энергетики для розничного потребителя.

“Renewable Energy Corporation” – производитель поликристаллических модулей из Норвегии. Обеспечивает хорошее качество и надёжность.

Производитель	SunPower	Sanyo	Renewable Energy Corporation	Canadian Solar Inc	Hanwha SolarOne
Название модуля	SER-235P	HIP-215NKHE5	REC230 PE-US	CS5P-255M	HSL-250
Мощность номинальная	235 Вт	215 Вт	230 Вт	230 Вт	250 Вт
Напряжение холостого хода	36,8 В	51,6 В	37,1 В	59,8 В	37,7 В
Ток короткого замыкания	8,45 А	8,42 А	8,3 А	5,55 А	8,79 А
Напряжение максимальное	29,7 В	42,0 В	29,4 В	49 В	30,4 В
Ток максимальный	7,91 А	7,83 А	7,8 А	5,21 А	8,23 А
Эффективность	14,3%	14,07%	13,94%	15%	15,5%
Тип ячейки	поликристаллический	поликристаллический	поликристаллический	поликристаллический	поликристаллический
Температура рабочая	-40… +80	-40…+80	-40… +80	-40… +80	-40… +80
Цена	$320	$340	$300	$240	$289

Компания “Hanwha Solar One” была включена в Топ-10 лучших производителей фотоэлектрических модулей 2011 года. В настоящее время производит под жестким технологическим контролем высокоэффективные монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические панели с использованием самых современных технологий.

Производители тонкоплёночных солнечных батарей

В последнее время все более широкое распространение получают так называемые пленочные фотоэлектрические панели. Это объясняется тем, что стоимость изготовления таких панелей намного ниже, чем монокристаллических и поликристаллических. Кроме того, замечательным свойством пленочных панелей является их меньшая чувствительность к падению освещенности. Абсолютным лидером в разработке пленочных панелей на основе теллурида кадмия является американская компания “First Solar”. Она занимается разработками и производством исключительно тонкопленочных панелей. И добилась снижения стоимости одного ватта до 0,5 доллара.  В настоящее время массово производит панели на основе теллурида кадмия по цене 0,74 доллара. Это самая низкая цена из имеющихся на рынке. Кроме того, им удалось добиться высокой для подобной технологии эффективности.

Производитель	First Solar	Solar Frontier	Solyndra	Avancis
Название модуля	FS-4110-2	SF155-L	SL-001-157	PowerМax Smart 130 (130W48V)
Мощность номинальная	110 Вт	155 Вт	157 Вт	130 Вт
Напряжение холостого хода	87,2 В	111 В	92,5 В	60,5 В
Ток короткого замыкания	1,75 А	2,1 А	2,73 А	2,6 А
Напряжение максимальное	69,4 В	80 В	67,5 В	46,3 В
Ток максимальный	1,59 А	1,95 А	2,33 А	2,81 А
Эффективность	15,28%	12,6%	7,99%	11%
Тип ячейки	пленочная Cadmium Telluride	пленочная CSG	пленочная CIGS	пленочная CIS
Температура рабочая	н/д	н/д	н/д	н/д
Цена	$81,40	$223	$236	$203

 

allalternativeenergy.com