¿Quién sabe acerca de las células solares?

La energía solar generalmente se refiere a la energía radiante de la luz solar, que generalmente se utiliza para generar electricidad en los tiempos modernos. Desde la formación de la Tierra, los seres vivos han dependido principalmente del calor y la luz proporcionados por el sol. Desde la antigüedad, los humanos también han aprendido a utilizar la luz solar para secar cosas como método de conservación de alimentos, como hacer sal y secar pescado salado. Sin embargo, a medida que los combustibles fósiles disminuyen, la energía solar se desarrolla intencionalmente. Hay dos formas de utilizar la energía solar: utilización pasiva (conversión fototérmica) y conversión fotoeléctrica. La energía solar es una nueva fuente de energía renovable. A grandes rasgos, la energía solar es la fuente de gran parte de la energía de la tierra, como la energía eólica, la energía química, la energía potencial del agua, etc.

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Historia

La palabra "fotovoltaica" proviene del griego y significa luz, voltios y electricidad. Proviene del nombre del físico italiano Alessandro Volta. Después de Alessandro Volta, se utilizó "voltio" como unidad de voltaje.

Células solares (18 fotos)

En la historia del desarrollo de la energía solar, el comportamiento de "encender electricidad" causado por la irradiación de luz sobre los materiales se descubrió ya en el siglo XIX. .

El efecto fotovoltaico fue descubierto por primera vez por el físico francés A.E. Becquerel en 1839. La palabra "photovoltaic" sólo apareció en inglés en 1849.

1883 Charles Fleet preparó con éxito la primera célula solar. Charles formó una unión semiconductor-metal cubriendo un semiconductor de germanio con una capa extremadamente delgada de oro. La eficiencia del dispositivo era sólo del 1%.

En la década de 1930, el principio de generación de energía fotovoltaica se utilizaba ampliamente en los exposímetros de las cámaras.

1946 Russell Ohl solicita una patente para fabricar células solares modernas.

En la década de 1950, con la comprensión gradual de las propiedades físicas de los semiconductores y el avance de la tecnología de procesamiento, cuando los Laboratorios Bell en Estados Unidos descubrieron que el silicio se volvía más sensible a la luz después de ser dopado con una cierta cantidad. De impurezas, nacieron las primeras células solares en los Laboratorios Bell. Por fin ha llegado la era de la tecnología de células solares.

Desde los años 60, los satélites lanzados por Estados Unidos utilizan células solares como energía.

Durante la crisis energética de la década de 1970, países de todo el mundo se dieron cuenta de la importancia del desarrollo energético.

Cuando se produjo la crisis del petróleo en 1973, la gente comenzó a trasladar la aplicación de células solares a fines generales de subsistencia.

En la actualidad, en Estados Unidos, Japón, Israel y otros países, los dispositivos de energía solar se han utilizado ampliamente y están avanzando hacia su comercialización.

Entre estos países, Estados Unidos construyó en California en 1983 la planta de energía solar más grande del mundo, con una capacidad de generación de energía de hasta 160.000 vatios. Países de África meridional como Sudáfrica, Botswana y Namibia también han establecido proyectos para fomentar la instalación de sistemas de generación de energía con células solares de bajo costo en zonas rurales remotas.

Japón es el país más activo en la promoción de la generación de energía solar. En 1994, Japón implementó una ley de subsidios e incentivos para promover "sistemas solares fotovoltaicos paralelos conectados a la red" de 3.000 vatios por hogar. El gobierno subsidia el 49% de los fondos en el primer año y luego el subsidio disminuye año tras año. El "sistema de energía solar fotovoltaica en paralelo conectado a la red" consiste en que, cuando hay suficiente luz solar, las células solares proporcionan energía para sus propias cargas y, si hay exceso de energía, se almacena por separado. Cuando la generación de energía sea insuficiente o no se genere, la energía requerida será proporcionada por la compañía eléctrica. En 1996, 2.600 hogares en Japón habían instalado sistemas de generación de energía solar, con una capacidad instalada total de 8 millones de vatios. Un año después, se instalaron 9.400, para una capacidad instalada total de 32 millones de vatios. En los últimos años, debido al aumento de la conciencia ambiental y al sistema de subsidios gubernamentales, se estima que la demanda interna de células solares en Japón también aumentará rápidamente.

En China, la industria de la energía solar también está fuertemente fomentada y subvencionada por el gobierno. En marzo de 2009, el Ministerio de Finanzas anunció planes para subvencionar proyectos solares a gran escala, como los edificios solares fotovoltaicos.

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El principio de las células solares

La luz del sol brilla sobre la unión pn del semiconductor para formar nuevos pares hueco-electrón. Bajo la acción del campo eléctrico de la unión pn, los huecos fluyen desde la región P a la región N, y los electrones fluyen desde la región N a la región P. Cuando se conecta un circuito, se forma una corriente eléctrica. Así funcionan las células solares de efecto fotovoltaico. Hay dos formas de generación de energía solar con energía solar verde, una es la conversión de luz-calor-electricidad y la otra es la conversión directa de luz-electricidad.

Conversión luz-calor-electricidad

(1) El modo de conversión luz-calor-electricidad utiliza la energía térmica generada por la radiación solar para generar electricidad. Generalmente, la energía térmica absorbida se convierte en vapor de fluido de trabajo a través de un colector solar y luego se acciona la turbina de vapor para generar electricidad. El primer proceso es un proceso de conversión fototérmica; el segundo proceso es un proceso de conversión termoeléctrica, que es el mismo que la generación de energía térmica ordinaria. Las desventajas de la generación de energía solar térmica son su baja eficiencia y su alto costo. Se estima que su inversión es al menos entre 5 y 10 veces más cara que la de las centrales térmicas ordinarias. Una central termosolar de 1.000 MW requiere una inversión de 2.000 a 25.000 millones de dólares estadounidenses, y la inversión media para 1 kW es de 2.000 a 25.000. Por lo tanto, actualmente solo se puede utilizar a pequeña escala para ocasiones especiales, y su utilización a gran escala es económicamente antieconómica y no puede competir con las centrales térmicas o nucleares ordinarias.

Conversión fotoeléctrica directa

(2) Modo de conversión fotoeléctrica directa Este modo utiliza el efecto fotoeléctrico para convertir directamente la energía de la radiación solar en energía eléctrica. El dispositivo básico para la conversión fotoeléctrica es una célula solar. .

Una célula solar es un dispositivo que convierte directamente la energía solar en energía eléctrica debido al efecto fotovoltaico. Es un fotodiodo semiconductor. Cuando la luz del sol incide sobre un fotodiodo, el fotodiodo convierte la energía solar en energía eléctrica, produciendo una corriente eléctrica. Cuando se conectan varias baterías en serie o en paralelo, puede convertirse en un conjunto de células solares con una potencia de salida relativamente grande. Las células solares son una nueva fuente de energía prometedora que tiene tres ventajas: permanente, limpia y flexible. Las células solares tienen una larga vida útil y pueden utilizarse durante mucho tiempo mientras exista el sol. En comparación con la generación de energía térmica y la generación de energía nuclear, las células solares no causan contaminación ambiental. Las células solares se dividen en grandes, medianas y pequeñas, desde centrales eléctricas de tamaño mediano con un millón de kilovatios hasta células solares que solo pueden ser utilizadas por una persona; hogar.La fuente de alimentación es incomparable.

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Estado actual de la industria de las células solares

En la actualidad, las células solares de película fina que funcionan con el efecto fotoeléctrico son la corriente principal, mientras que Las células solares húmedas que funcionan con el efecto fotoquímico aún se encuentran en una fase embrionaria.

Estado actual de la industria mundial de células solares

Según las estadísticas de Dataquest, actualmente hay 136 países en el mundo que están sufriendo una locura por popularizar las células solares, de los cuales 95 países están llevar a cabo trabajos de I+D a gran escala y producir activamente diversos nuevos productos relacionados con el ahorro de energía. La generación total de energía de células solares producidas en el mundo alcanzó los 100 MW en 1998 y los 2.850 MW en 1999. Según el pronóstico de 2008 de la Asociación Europea de la Industria Fotovoltaica (EPIA), si la capacidad instalada global fue de 2,4 GW en 2007, la capacidad instalada anual global alcanzará 6,9 GW, 56 GW y 281 GW en 2020 y 2030, respectivamente. La capacidad instalada global acumulada en 2010. era de 25,4GW. La producción mundial de células solares está creciendo a una tasa de crecimiento anual compuesta del 47%, alcanzando 6,9 GW en 2008.

Actualmente, muchos países están formulando planes de desarrollo de energía solar a mediano y largo plazo para prepararse para el desarrollo a gran escala de la energía solar en el siglo XXI. El Departamento de Energía de Estados Unidos lanzó el Plan Nacional Fotovoltaico y Japón lanzó el Plan Sunshine. El plan fotovoltaico NREL es una parte importante del Plan Fotovoltaico Nacional de EE. UU. El plan lleva a cabo trabajos de investigación en cinco áreas: silicio monocristalino y dispositivos avanzados, tecnología fotovoltaica de película delgada, PVMaT, módulos fotovoltaicos y rendimiento de sistemas, automóviles e ingeniería de células solares, y aplicaciones fotovoltaicas y desarrollo de mercado.

Estados Unidos también ha puesto en marcha el "Proyecto de alumbrado público solar", que tiene como objetivo convertir el alumbrado público de algunas ciudades estadounidenses a energía solar. Según el plan, cada farola puede ahorrar 800 kilovatios hora de electricidad cada año. Japón también está implementando el “Proyecto de Energía Solar 70.000”. El sistema de generación de energía solar residencial que se popularizará en Japón consiste principalmente en equipos de generación de energía con células solares instalados en el techo de la casa. El exceso de energía utilizado por los hogares también se puede vender a las compañías eléctricas. Una casa estándar puede instalar un sistema que produzca 3000 vatios. En Europa, la investigación y el desarrollo de células solares se han incluido en el famoso plan de alta tecnología "Eureka" y se ha lanzado el "plan de proyecto de 654,38 millones de unidades". Estos "proyectos solares", que se centran principalmente en la promoción y aplicación de células fotovoltaicas, son una de las fuerzas impulsoras importantes que actualmente promueven el desarrollo de la industria de las células solares fotovoltaicas.

Japón, Corea del Sur y ocho países europeos decidieron recientemente cooperar para construir las centrales de energía solar más grandes del mundo en el interior de Asia y en las zonas desérticas de África. Su objetivo es utilizar eficazmente los recursos solares a largo plazo en las zonas desérticas, que representan aproximadamente 1/4 de la superficie terrestre del mundo, para proporcionar 10.000 kilovatios de electricidad a 300.000 usuarios. El plan comenzará en 2001 y tardará 4 años en completarse.

En la actualidad, Estados Unidos y Japón tienen las mayores cuotas de mercado fotovoltaico del mundo. Estados Unidos tiene la central fotovoltaica más grande del mundo, con una potencia de 7MW, y Japón también ha construido una central fotovoltaica con una potencia de 1MW. Hay 230.000 equipos fotovoltaicos en el mundo, con Israel, Australia y Nueva Zelanda a la cabeza.

Desde la década de 1990, la industria mundial de células solares ha seguido desarrollándose, con una tasa de crecimiento anual del 15%. Según las últimas estadísticas y el informe de pronóstico publicado por Dataquest, la inversión total en investigación y desarrollo de energía solar en los Estados Unidos, Japón y los países industrializados de Europa occidental alcanzó los 57 mil millones de dólares entre 65438 y 2098. Fue de 654,38+64,6 mil millones de dólares en 1999; de 70 mil millones de dólares en 2000; llegará a 82 mil millones de dólares en 2001; se espera que supere los 654,38 billones de dólares en 2002;

Situación actual de la industria de células solares en China

China concede gran importancia a la investigación y el desarrollo de células solares. Ya en el período del Séptimo Plan Quinquenal, la investigación sobre semiconductores de silicio amorfo figuraba como un tema nacional importante. Durante los planes quinquenales octavo y noveno, la investigación y el desarrollo de China se centraron en células solares de gran superficie. El 5438+00 de junio de 2003, la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma y el Ministerio de Ciencia y Tecnología formularon un plan de desarrollo de recursos de energía solar para los próximos cinco años. El "Proyecto Brillante" de la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma recaudará mil millones de yuanes para promover la aplicación de la tecnología de generación de energía solar. Está previsto que la capacidad instalada total del sistema nacional de generación de energía solar alcance los 300 MW en 2015. China se ha convertido en el mayor productor mundial de productos fotovoltaicos. En el próximo plan de revitalización energética, se prevé que la capacidad instalada de generación de energía fotovoltaica de mi país alcance los 20 GW en 2020, más de 10 veces los 1,8 GW originales del "Plan de Medio y Largo Plazo de Energías Renovables".

En 2002, los ministerios y comisiones nacionales pertinentes lanzaron el "Plan de electrificación de zonas rurales sin electricidad en Occidente", que resolvió el problema energético de las células solares de silicio policristalino en zonas rurales sin electricidad en siete provincias occidentales mediante generación de energía solar y pequeña eólica. El lanzamiento de este proyecto ha estimulado enormemente la industria de generación de energía solar. Se han construido varias líneas de envasado de células solares en China, lo que ha aumentado rápidamente la producción anual de células solares. Según las predicciones de los expertos, la demanda actual del mercado fotovoltaico de China es de 5 MW por año, y entre 2001 y 2010, la demanda anual alcanzará los 100 MW. A partir de 2011, la demanda anual del mercado fotovoltaico de China será superior a los 20 MW.

En la actualidad, los fabricantes nacionales de silicio monocristalino solar incluyen principalmente la fábrica de silicio monocristalino de Luoyang, la base de silicio monocristalino de Hebei Ningjin y la fábrica de materiales semiconductores de Sichuan Emei. Entre ellos, la base de silicio monocristalino de Hebei Ningjin es la más grande del mundo. La base de producción de silicio monocristalino solar representa aproximadamente el 25% de la cuota de mercado mundial de silicio monocristalino solar.

En el mercado downstream de materiales para células solares, las empresas nacionales actuales que producen células solares incluyen principalmente Hongwei Group, Wuxi Suntech, Hairun Photovoltaics, Nanjing Zhongdian, Baoding Yingli, Hebei Jingao, Jenny New Energy y Suzhou Canadian Solar. , Changzhou Trina, Tuori New Energy, Yunnan Tianda Photovoltaic Technology, Ningbo Solar, Kyocera (Tianjin) Solar y otras empresas tienen una capacidad de producción anual total de más de 800 MW.

En 2009, según un informe proporcionado por Gong Xin, el Consejo de Estado señaló que la capacidad de producción de polisilicio era un exceso de capacidad, pero la industria real no lo reconoció. El Ministerio de Ciencia y Tecnología ha declarado que no hay exceso de capacidad en polisilicio [1].

Un breve análisis de las perspectivas de las células solares y la generación de energía solar

En la actualidad, la aplicación de las células solares ha pasado del campo militar y aeroespacial al campo de la industria, el comercio , agricultura, comunicaciones, electrodomésticos e instalaciones públicas, especialmente en áreas remotas, montañas, desiertos, islas y áreas rurales para ahorrar costosas líneas de transmisión. Sin embargo, su costo sigue siendo muy alto en esta etapa, ya que requiere una inversión de decenas de miles de dólares para generar 1 kW de electricidad, por lo que su uso a gran escala aún es económicamente limitado.

Pero a largo plazo, con la mejora de la tecnología de fabricación de células solares y la invención de nuevos dispositivos de conversión fotoeléctrica, la protección del medio ambiente y la enorme demanda de energía renovable y limpia en varios países, las células solares seguirán siendo la tecnología más importante que utiliza el sol. Un método factible de energía radiante, que abrirá amplias perspectivas para que los seres humanos utilicen la energía solar a gran escala en el futuro.

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Clasificación de las células solares

Introducción a la clasificación de las células solares

Según el estado de cristalización, las células solares Se puede dividir en películas cristalinas. Hay dos categorías: tipo de película monocristalina y amorfa (en lo sucesivo, a-), y la primera se divide en monocristalina y polimórfica.

Según los materiales, se puede dividir en películas de silicio, películas semiconductoras compuestas y películas orgánicas, y las películas semiconductoras compuestas se pueden dividir en amorfas (a-Si:H, a-Si:H:F, a-SixGel -x:H, etc.), grupo III V (GaAs, InP, etc.), grupo II VI (serie Cds) y fosfuro de zinc (Zn 3 p 2).

Según los diferentes materiales utilizados, las células solares también se pueden dividir en: células solares de silicio, células solares de película fina multicompuestos, células solares de electrodos modificados multicapa de polímero, células solares nanocristalinas, células solares orgánicas , entre las cuales las células solares de silicio son las más maduras y dominantes en su aplicación.

(1) Células solares de silicio

Las células solares de silicio se dividen en células solares de silicio monocristalino, células solares de película fina de silicio policristalino y células solares de película fina de silicio amorfo.

Las células solares de silicio monocristalino tienen la mayor eficiencia de conversión y la tecnología más madura. La eficiencia de conversión más alta en el laboratorio es del 24,7% y la más alta en la producción en masa es del 15%. Todavía domina las aplicaciones a gran escala y la producción industrial, pero el costo del silicio monocristalino es alto y es difícil reducirlo significativamente. Para ahorrar materiales de silicio, se desarrollaron películas de silicio policristalino y películas de silicio amorfo como alternativas a las células solares de silicio monocristalino.

En comparación con el silicio monocristalino, las células solares de película fina de silicio policristalino son más económicas y más eficientes que las células solares de película fina de silicio amorfo. La eficiencia de conversión más alta en el laboratorio es del 18% y la eficiencia de conversión en producción a escala industrial es del 10%. Como resultado, las células de película delgada de silicio policristalino pronto dominarán el mercado de la electricidad solar para los paneles solares de la Estación Espacial Internacional.

Las células solares de película delgada de silicio amorfo tienen bajo costo, peso ligero, alta eficiencia de conversión, fácil producción en masa y un enorme potencial. Sin embargo, debido al efecto de reducción de la eficiencia fotoeléctrica provocado por su material, su estabilidad no es alta, lo que afecta directamente a su aplicación práctica. Si se puede resolver aún más el problema de estabilidad y mejorar la tasa de conversión, las células solares de silicio amorfo serán sin duda uno de los principales productos de desarrollo de las células solares.

(2) Célula solar de película delgada multicompuestos

Los materiales de células solares de película delgada multicompuestos son sales inorgánicas, que incluyen principalmente compuestos de arseniuro de galio III-V, sulfuro de cadmio y sulfuro de cadmio. , Batería de película fina de seleniuro de indio y cobre.

Las células solares de película delgada policristalinas de sulfuro de cadmio y telururo de cadmio son más eficientes que las células solares de película delgada de silicio amorfo, tienen un costo menor que las células de silicio monocristalino y son fáciles de producir en masa. Sin embargo, debido a que el cadmio es altamente tóxico y puede causar una contaminación grave al medio ambiente, no es el sustituto más ideal de las células solares de silicio cristalino.

La eficiencia de conversión de las baterías compuestas de arseniuro de galio (GaAs) III-V puede alcanzar el 28%. El material compuesto de GaAs tiene una banda prohibida óptica muy ideal, alta eficiencia de absorción, fuerte resistencia a la radiación y no es sensible al calor, lo que lo hace adecuado para la fabricación de celdas de unión simple de alta eficiencia.

Sin embargo, el alto precio de los materiales de GaAs ha limitado en gran medida la popularidad de las baterías de GaAs.

Las celdas de película delgada (CIS) de seleniuro de indio y cobre son adecuadas para la conversión fotoeléctrica, no hay problema de fotodegradación y la eficiencia de conversión es la misma que la del silicio policristalino. Tiene las ventajas de bajo precio, buen rendimiento y proceso simple, y se convertirá en una dirección importante para el desarrollo de células solares en el futuro. El único problema es de dónde viene el material. Dado que el indio y el selenio son elementos relativamente raros, el desarrollo de este tipo de batería será limitado.

(3) Células solares de electrodos modificados multicapa de polímero

La sustitución de materiales inorgánicos por polímeros orgánicos es una nueva dirección de investigación en la fabricación de células solares. Los materiales orgánicos son de gran importancia para la utilización a gran escala de la energía solar y el suministro de electricidad barata debido a sus ventajas como buena flexibilidad, fácil fabricación, amplia fuente de materiales y bajo costo. La investigación sobre células solares preparadas con materiales orgánicos apenas ha comenzado. Ni la vida útil ni la eficiencia de las células pueden compararse con las de materiales inorgánicos, especialmente las de silicio. Si se puede desarrollar en productos de importancia práctica requiere más investigación y exploración.

(4) Células solares de nanocristales

Las células solares de energía química de nanocristales de dióxido de titanio son el último desarrollo. Sus ventajas son el bajo costo, el proceso simple y el rendimiento estable. Su eficiencia fotoeléctrica es estable en más del 10%, su costo de fabricación es sólo de 1/5 a 1/10 del de las células solares de silicio y su vida útil puede alcanzar más de 20 años.

La investigación y desarrollo de este tipo de baterías acaba de empezar y poco a poco irán entrando en el mercado en un futuro próximo.

(5) Células solares orgánicas

Las células solares orgánicas son células solares con materiales orgánicos como núcleo. La gente está menos familiarizada con las células solares orgánicas y eso tiene sentido. Hoy en día, más del 95% de las células solares producidas en masa están basadas en silicio, y menos del 5% restante están hechas de otros materiales inorgánicos.

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Tecnología de producción de células solares (módulos)

Embalaje

La línea de montaje también se llama línea de envasado, y El embalaje es la producción de células solares. Sin un buen proceso de embalaje, por muy buena que sea la batería, no podrá producir una buena placa de montaje. El embalaje de la batería no solo puede garantizar la vida útil de la batería, sino también mejorar su resistencia. La alta calidad y la larga vida útil del producto son las claves para lograr la satisfacción del cliente, por lo que la calidad del embalaje del tablero componente es muy importante.

Proceso:

1. Inspección de batería-2. Soldadura frontal-inspección-3. Conexión de serie trasera-tendido (limpieza de vidrio, corte, pretratamiento de vidrio, colocación). -5. Laminación-6. Desbarbado (recorte, limpieza)-7. Enmarcado (pegado, ajuste de esquinas, etc.).

Cómo garantizar una alta eficiencia y una larga vida útil de los componentes;

1. Alta eficiencia de conversión, batería de alta calidad;

2. Materias primas de alta calidad, como EVA altamente reticulada, encapsulante de alta fuerza de unión (pegamento de silicona neutro), alta transmitancia. y vidrio templado de alta resistencia, etc.

3. Tecnología de embalaje razonable

4 Estilo de trabajo riguroso de los empleados;

Porque las células solares son para alta tecnología. Productos, algunos detalles en el proceso de producción, como usar guantes o no, aplicación desigual de reactivos, graffiti, etc. son enemigos importantes que afectan la calidad del producto, por lo que además de formular un proceso de producción razonable, es muy importante. que los empleados sean serios y rigurosos

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Introducción al proceso de ensamblaje de células solares:

Aquí hay solo una breve introducción al papel de la tecnología. Para usted. Una comprensión perceptiva.

1. Prueba de batería:

Debido a la aleatoriedad de las condiciones de fabricación del chip de batería, las baterías producidas tienen diferentes rendimientos, por lo que para compararlas de manera efectiva. El rendimiento de baterías iguales o similares se agrupa y clasifica según sus parámetros de rendimiento. Las pruebas de batería se utilizan para clasificar las baterías probando sus parámetros de salida (corriente y voltaje) con el fin de mejorar la utilización de la batería y fabricar componentes de batería calificados. p>2. Soldadura frontal:

La barra colectora está soldada a la línea de rejilla principal en el lado frontal de la batería (electrodo negativo). La máquina de soldadura que utilizamos puede utilizar la tira de soldadura. La forma puntual está soldada por puntos en la rejilla principal. La fuente de calor para soldar es una lámpara de infrarrojos (utilizando el efecto térmico de los rayos infrarrojos. La longitud de la tira de soldadura es aproximadamente el doble de la longitud del lado de la batería cuando se suelda en la parte posterior). La conexión del electrodo posterior.

3. La soldadura posterior consiste en conectar 36 baterías en serie para formar una cadena de ensamblaje. El posicionamiento de la batería se basa principalmente en una placa de película con 36 ranuras para colocar la batería. El tamaño de la ranura corresponde al tamaño de la batería, y la posición de la ranura se ha diseñado utilizando diferentes plantillas. El operador utiliza un soldador y un alambre de soldadura para soldar el electrodo frontal (electrodo negativo) de la "batería frontal". a la "batería trasera"

4. Colocación laminada:

Después de conectar la parte posterior en serie y después de pasar la inspección, unir los componentes, el vidrio y cortar EVA. , fibra de vidrio y láminas de respaldo se colocan en ciertas capas y están listas para la laminación. El vidrio está recubierto previamente con una capa de imprimación para aumentar la fuerza de unión entre el vidrio y el EVA. Al colocarlo, asegúrese de que las cadenas de la batería estén conectadas. Espere la posición relativa de los materiales, ajuste la distancia entre las baterías y coloque las bases para la laminación (nivel de colocación: de abajo hacia arriba: vidrio templado, EVA, batería, EVA, fibra de vidrio, panel posterior).

5. Laminación de componentes:

Coloque la batería colocada en la laminadora, extraiga el aire del módulo aspirando, luego caliente y derrita el EVA, y coloque la batería, el vidrio. y el respaldo se pegan entre sí; finalmente, al enfriarse se extraen los ingredientes. El proceso de laminación es un paso clave en la producción de módulos y la temperatura y el tiempo de laminación se determinan de acuerdo con las propiedades del EVA. Cuando utilizamos EVA de curado rápido, el tiempo del ciclo de laminación es de aproximadamente 25 minutos. La temperatura de curado es 65438±050℃.

6. Recorte:

Al unir, el EVA se derretirá y solidificará debido a la presión para formar rebabas, por lo que se debe cortar después de la unión.

7. Marco:

Similar a colocar un marco sobre vidrio; se instala un marco de aluminio en el módulo de vidrio para aumentar la resistencia del módulo, sellar aún más el módulo de batería y prolongar la vida útil de la batería. El espacio entre el marco y el componente de vidrio se rellena con silicona. Los marcos están conectados mediante llaves angulares.

8. Caja de conexiones para soldar:

Soldar una caja en el cable de la parte posterior del componente para facilitar la conexión entre la batería y otros dispositivos o baterías.

9. Prueba de alto voltaje:

La prueba de alto voltaje se refiere a la aplicación de un cierto voltaje entre el marco del módulo y los cables del electrodo para probar el voltaje soportado y la resistencia del aislamiento. el módulo para garantizar que no se dañe en condiciones naturales adversas (rayos, etc.). ).

10. Prueba de componentes:

El propósito de la prueba es calibrar la potencia de salida de la batería, probar sus características de salida y determinar el nivel de calidad del módulo. Actualmente, las condiciones de prueba estándar (STC) se utilizan principalmente para simular la luz solar. En términos generales, el tiempo de prueba requerido para el panel es de unos 7-8 segundos.

Pasos de diseño del panel solar

1. Calcular la capacidad de consumo de la carga en 24 horas p

P=H/V

v -Fuente de alimentación nominal de la carga

2. Seleccione el horario de insolación diario T(H).

3. Calcule la corriente de funcionamiento del panel solar.

IP=P(1+Q)/T

Q——Según el coeficiente de superávit de la temporada de lluvias, q = 0,21 ~ 1,00.

4. Determine el voltaje de flotación de la batería VF.

Los voltajes de carga flotante de las baterías de níquel-cadmio (GN) y plomo-ácido (CS) son de 1,4 ~ 1,6 V y 2,2 V respectivamente.

5. Tensión de compensación de temperatura de la célula solar.

VT=2.1/430(T-25)VF

6. Calcule el voltaje de funcionamiento VP del conjunto de células solares.

VP=VF+VD+VT

Donde VD = 0,5 ~ 0,7

Aproximadamente igual a VF

7. ¿Cuál es la potencia de salida WP? Paneles solares de panel plano.

WP=IP×UP

8. Según la tabla de series combinadas de VP y WP en el panel solar de silicio, determine el número de bloques en serie y grupos paralelos en las especificaciones estándar.

Mercado de desarrollo de células solares

Nuevas células solares

La eficiencia promedio de las células solares de silicio monocristalino y policristalino actualmente producidas en masa en el mercado es de aproximadamente el 15%. es decir Se dice que este tipo de célula solar sólo puede convertir el 15% de la energía solar incidente en energía eléctrica utilizable, y el 85% restante se desperdicia como energía térmica inútil. En sentido estricto, las células solares actuales también son un "desperdicio de energía". Por supuesto, en teoría, siempre que se pueda suprimir eficazmente el intercambio de energía entre portadores y fonones en las células solares, en otras palabras, se pueda suprimir eficazmente la liberación de energía dentro o entre las bandas de energía de los portadores, se puede evitar eficazmente la energía solar. Al eliminar la generación de energía térmica inútil en la batería, la eficiencia de la célula solar se puede mejorar enormemente e incluso se puede lograr un funcionamiento ultraeficiente. Sin embargo, una idea teórica tan simple se puede implementar de diferentes maneras en la tecnología real. El desarrollo tecnológico de células solares de ultra alta eficiencia (células solares de tercera generación) no sólo intenta superar sus limitaciones físicas mediante el uso de diseños novedosos de estructuras de componentes, sino que también puede mejorar significativamente la eficiencia de conversión gracias a la introducción de nuevos materiales. .

Las células solares de película delgada incluyen células solares de silicio amorfo, células de CdTe y CIGS (seleniuro de galio indio de cobre). Aunque la eficiencia de conversión de la mayoría de las células solares de película delgada producidas en masa no puede competir con las células solares de silicio cristalino, sus bajos costos de fabricación aún les permiten ocupar un lugar en el mercado y su participación en el mercado seguirá creciendo en el futuro.

Célula solar sensibilizada por tinte

La célula solar sensibilizada por tinte (DSSC) es un nuevo tipo de célula solar desarrollado recientemente. DSsC también se conoce como Gr? ¿La celda de Tzel, porque fue construida por Gr en 1991? La estructura publicada por Tzel et al. es diferente a la de las células fotovoltaicas ordinarias. Su base suele ser de vidrio, pero también puede ser una lámina de polímero transparente y flexible. Generalmente se fabrica una capa de óxido conductor transparente (TCO) a partir de FTO (SnO2:F), y luego se hace crecer sobre el vidrio una capa de partículas porosas de TiO2 de tamaño nanométrico (de aproximadamente 10 micrones de espesor). Luego, se recubre una capa de tinte y se une a las partículas de TiO2. Normalmente, como colorantes se utilizan complejos de rutenio y polipiridina. Además de vidrio y TCO, el electrodo superior también está recubierto con una capa de platino como catalizador para la reacción del electrolito, y entre los dos electrodos se inyecta un electrolito que contiene yoduro/triyoduro.

Aunque la eficiencia de conversión máxima de las baterías DSC es de aproximadamente el 12% (teóricamente el 29%), el proceso de fabricación es simple, por lo que generalmente se cree que el costo de producción se reducirá considerablemente y la factura de electricidad por kilovatio hora también se reducirá.

Células en tándem

Las células en tándem son una estructura original novedosa de células Al diseñar múltiples capas de células solares con diferentes espacios de energía, se logra un diseño estructural que optimiza la eficiencia de absorción. Según los cálculos teóricos actuales, si se colocan más capas de baterías en la estructura, la eficiencia de la batería aumentará gradualmente y la eficiencia de conversión puede llegar incluso al 50%.

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Células solares transparentes

Según un informe reciente del sitio web de la Organización Estadounidense de Físicos, investigadores del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. y Los Alamos Los científicos del Laboratorio Nacional Moss han desarrollado una nueva película transparente que absorbe la luz y la convierte en electricidad en un área grande. La película está hecha de semiconductores y fullerenos y tiene una estructura de micropanal. Una investigación relevante fue publicada en el último número de la revista Materials Chemistry. El artículo afirma que esta tecnología se puede utilizar para desarrollar paneles solares transparentes e incluso utilizar este material para fabricar ventanas que puedan generar electricidad. El material consiste en un polímero semiconductor dopado con fullerenos de carbono. En condiciones estrictamente controladas, el material puede autoensamblarse a partir de estructuras hexagonales de escala micrométrica en superficies planas cubiertas con microporos de unos pocos milímetros de tamaño.

Mircea Cartwright, química física del Centro de Nanomateriales Multifuncionales del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Estados Unidos y responsable de esta investigación, afirmó que aunque esta película alveolar se fabrica mediante una polimerización similar a la tradicional, se ha Se fabrican con materiales como el poliestireno, pero esta es la primera vez que se utilizan semiconductores y fullerenos como materias primas, que pueden absorber la luz y generar cargas eléctricas.

Según los informes, la razón por la que el material puede mantener una apariencia transparente es porque las cadenas de polímero solo están estrechamente conectadas a los bordes de los hexágonos, mientras que la estructura del resto de las piezas es relativamente simple. con más y más formas hacia afuera desde los puntos de conexión. Esta estructura tiene la función de conectar, tiene una gran capacidad para absorber la luz y también es propicia para conducir corriente, mientras que otras partes son relativamente delgadas y más transparentes y desempeñan principalmente el papel de transmitir luz.

Los investigadores tejieron esta película en forma de panal de una manera única: primero, se añadió una capa muy fina de gotas de agua del tamaño de una micra a una solución que contenía polímeros y fullerenos. Estas gotas de agua se autoensamblan en una gran matriz al entrar en contacto con la solución de polímero, formando un gran plano de panal hexagonal cuando el disolvente se evapora por completo. Además, los investigadores descubrieron que la formación de polímeros está estrechamente relacionada con la tasa de evaporación del disolvente, que a su vez determina la tasa de transferencia de carga en el material final. Cuanto más lentamente se evapora el disolvente, más compacta será la estructura del polímero y más rápida será la transferencia de carga.

“Este es un método de preparación significativo y de bajo costo con un gran potencial para aplicaciones desde el laboratorio hasta la producción comercial a gran escala”.

Utilizando microscopía electrónica de sonda de barrido y microscopía de barrido de fluorescencia, los investigadores confirmaron la uniformidad de la estructura alveolar del nuevo material y probaron las propiedades ópticas y la generación de carga de diferentes partes (bordes, centros y nodos).

Cartwright dijo: "Nuestro trabajo proporciona una comprensión más profunda de las propiedades ópticas de las estructuras de panal. A continuación, planeamos aplicar este material para fabricar células solares flexibles transparentes y otros dispositivos, con el fin de promover esta película de panal. entrar en la fase práctica lo antes posible.

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