Nevoia de energie electrica din surse regenerabile nu a fost niciodata mai urgenta. Cresterea productiei de surse regenerabile si stocarii de energie a devenit o prioritate globala avand in vedere incalzirea globala, fenomenele meteorologice extreme si cresterea preturilor pentru energia electrica si gaze naturale.
In acest articol ne-am propus sa va prezentam componentele si metoda de producere a panourilor fotovoltaice.
In prezent pe piata sunt prezente 3 tipuri de panouri fotovoltaice:
- Monocristaline;
- Policristaline;
- Pelicula subtire (Thin Film);
La nivel structural, celulele din care sunt fabricate difera cum ar fi: siliciul monocristalin, policristalin si siliciul amorf. Primele categorii de celule au un mod similar de productie (cititi despre celulele fotovoltaice – link).
Majoritatea celulelor dintr-un panou fotovoltaic sunt produse din siliciu fie monocristalin, fie policristalin.
Etapele producerii:
1.
Asa cum am scris si mai sus, celulele fotovoltaice sunt realizate din siliciu, un element tetravalent, metaloid si semiconductor, dar care nu se regaseste in stare pura. Primul pas este descompunerea dioxidului de siliciu (SiO2) prin sudarea cu arc de carbon. In cadrul acestui proces se formeaza dioxidul de carbon (CO2) si siliciu. Siliciu produs nu este inca suficient de pur pentru formarea celulelor fotovoltaice. Purificarea acestuia se realizeaza prin dispunerea tijelor de siliciu intr-o zona incalzita si mutarea lor in aceeasi directie pana cand toate impuritatile se afla la un capat al tijei. Partea care contine impuritatile este taiata si siliciul pur poate fi utilizat in productia celulelor.
Siliciul reprezinta al doilea element ca raspandire pe planeta noastra.
Producerea acestuia vine cu un cost ridicat si consum ridicat de energie.
2.
Siliciul este colectat de obicei in forme de roci. Sute de astfel de roci sunt topite impreuna intr-un cuptor la o temperatura ridicata pentru a forma lingouri cilindrice.
In procesul de topire, se acorda atentie atomilor care trebuie sa fie perfect aliniati in orientarea si structura dorite. Se adauga si bor in acest proces pentru a conferi siliciului o polaritate electrica pozitiva.
Celulele monocristaline contin un siliciu cristalin. Acestea au o eficienta ridicata in transformarea energiei solare in energie electrica, asadar costul unui panou fotovoltaic este mai ridicat.
Celulele policristaline sunt realizate din mai multe cristale de siliciu. Se pot diferentia dupa aspectul de sticla sparta redat de cristale.
In procesul de topire se formeaza lingouri, care dupa ce se racesc, se slefuiesc si lustruiesc, astfel devin lingouri cu partile plate.
3.
Noile forme de lingouri sunt taiate in parti subtiri denumite “napolitane” cu ajutorul unor fierastraie de sarma. Grosimea acesteia este similara cu cea a unei hartii. Aceste piese sunt folosite ca baza pentru celula fotovoltaica.
Deorece siliciul este pur in urma proceselor prin care a trecut, acesta poate reflecta lumina soarelui. Pentru reducerea cantitatii de lumina pierduta, este aplicat un strat antireflex.
Se vor realiza conexiunile intercelulare cu ajutorul unor benzi de cositor.
Dupa aceasta etapa, benzi subtiri de cupru acoperite de staniu sunt plasate intre celule.
4.
Urmatoarea etapa este transformarea “napolitanelor” in celule fotovoltaice.
Piesele subtiri de siliciu cristalin sunt tratate si metale conductoare sunt adaugate pe suprafata acestora. Acestea asigura convertirea energiei solare in electricitate si mai degraba vor absorbi energia decat sa o reflecte.
Se va adauga si fosfor intr-un strat subtire pe suprafata “napolitanelor” pentru a le incarca cu o polaritate negativa. Combinatia intre bor si fosfor este critica pentru functionalitatea unei celule fotovoltaice.
5.
Celulele sunt sudate impreuna folosind metale conductoare pentru a le conecta. Un panou fotovoltaic este realizat din celule integrate intr-o structura ca o matrice.
Conform site-ului greenmatch.co.uk, ofertele standard disponibile in piata sunt:
- Panouri cu 48 de celule – sunt recomandate pentru uz rezidential de complexitate redusa;
- Panouri cu 60 de celule – aceasta este marimea standard;
- Panouri cu 72 de celule – utilizate pentru instalatii de mari dimensiuni.
Dupa asamblarea celulelor, se adauga o sticla de protectie subtire. Spatele panoului este fabricat dintr-un material durabil pe baza de polimeri. Acest lucru va impiedica apa, solul sau alte materiale de a intra in panou prin spate. Ulterior, se va adauga si o cutie de jonctiune pentru a permite realizarea conexiunilor in interiorul panoului.
Etilen-acetat de vinil (EVA) este numele lipiciului care leaga totul impreuna. Este foarte important ca acesta sa aiba o calitate ridicata pentru a nu deteriora celulele in cazul unor fenomene meteorologice extreme.
Tot ansamblul prinde forma atunci cand rama este montata si sigilata etans. De asemenea si rama va functiona ca o protectie impotriva impactului sau a vremii. Existenta ramei permite si montarea panoului in diferite moduri.
Inainte de vanzarea panoului, acesta trebuie sa suporte o procedura de test pentru a se asigura calitatea conform standardelor. Despre testele care asigura calitatea panourilor vom vorbi intr-un alt articol.
Desi montarea si instalarea unui sistem fotovoltaic pot parea simple, nu pot fi realizate de orice persoana sau companie. Pentru montarea si instalarea sa, este nevoie de echipe specializate si autorizate in acest domeniu!
Surse:
https://www.greenmatch.co.uk/blog/2014/12/how-are-solar-panels-made
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_panel
https://sinovoltaics.com/solar-basics/production-cycle-of-solar-panels-an-introduction/
https://www.ey.com/en_gl/recai/can-decentralized-energy-get-good-enough-fast-enough
http://www.ludoterm.ro/files/userfiles/files/Testarea%20panourilor%20solare.pdf
https://ro.dsisolar.com/info/basic-understanding-of-iec-standard-testing-fo-47057753.html
