Quy trình sản xuất pin năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời đã trở thành nguồn năng lượng rẻ nhất thế giới, khiến nhiều người tự hỏi làm thế nào nguồn năng lượng này có thể hiệu quả và không tốn kém như vậy mà vẫn cung cấp năng lượng “xanh”. Trả lời câu hỏi đó có nghĩa là hiểu cách hoạt động của năng lượng mặt trời, cách làm pin năng lượng mặt trời và các bộ phận cấu tạo nên chúng là gì. Hầu hết các tấm có sẵn trên thị trường được làm bằng silicon đơn tinh thể và đa tinh thể. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích các cách khác nhau được tạo ra từ các tế bào quang điện và những bộ phận nào cần thiết để sản xuất một tấm pin

Danh mục

Pin mặt trời được làm như thế nào?

Quang điện mặt trời được chế tạo với một số bộ phận, trong đó quan trọng nhất là các tế bào silicon. Silic – nguyên tử số 14 trong bảng tuần hoàn, là một phi kim có đặc tính dẫn điện nên nó có khả năng biến đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Khi ánh sáng tương tác với tế bào silicon, nó khiến các electron chuyển động, tạo ra dòng điện. Đây được gọi là “hiệu ứng quang điện”.

Tuy nhiên, chỉ riêng các tế bào silicon không thể cung cấp điện cho ngôi nhà của bạn. Chúng được ghép nối với vỏ kim loại và hệ thống dây điện, cho phép các electron của tế bào thoát ra và cung cấp năng lượng hữu ích. Silicon có nhiều dạng cấu trúc tế bào khác nhau: dạng tế bào đơn (monocrystalline), dạng đa tinh thể (Polocrystalline) hoặc dạng vô định hình thường được kết hợp với các tấm pin màng mỏng .

Quy trình sản xuất pin năng lượng mặt trời

Các tấm pin đơn tinh thể được sản xuất từ một khối silicon lớn và được sản xuất ở định dạng tấm silicon. Quá trình sản xuất liên quan đến việc cắt các tấm silicon riêng lẻ có thể được dán vào một tấm năng lượng mặt trời. Các tế bào silicon đơn tinh thể hiệu quả hơn các tế bào đa tinh thể hoặc vô định hình. Sản xuất các tấm wafer đơn tinh thể riêng lẻ đòi hỏi nhiều thời gian hơn, và do đó, chúng cũng đắt hơn để sản xuất so với các tế bào đa tinh thể.

Tế bào đa tinh thể cũng là những tế bào silic, nhưng thay vì được hình thành trong một khối lớn và cắt thành tấm, chúng được sản xuất bởi nhiều tinh thể silicon với nhau. Nhiều phân tử silicon được nấu chảy và sau đó được hợp nhất lại với nhau thành tấm. Tế bào đa tinh thể kém hiệu quả hơn tế bào đơn tinh thể, nhưng chúng cũng ít tốn kém hơn.

Cuối cùng, các tế bào silicon vô định hình thường được sử dụng trong các tấm pin màng mỏng. Các tế bào silicon vô định hình không kết tinh và thay vào đó được gắn vào chất nền như thủy tinh, nhựa hoặc kim loại. Vì lý do này, các tấm pin dạng màng mỏng đúng với tên gọi của chúng: chúng mỏng và có thể uốn cong, không giống như một tấm tiêu chuẩn. Các tế bào vô định hình rất kém hiệu quả so với các tế bào đơn tinh thể hoặc đa tinh thể, chúng cũng ít phổ biến hơn.

Bước 1: Tinh chế nguyên liệu thô

Silicon là nguyên tố phong phú thứ hai trên Trái đất sau Oxy. Các hợp chất silic được tìm thấy trong đá, cát, đất sét, nước, thực vật và thậm chí một số động vật. Để làm sạch silicon, nó được nung nóng đến nhiệt độ sôi của nó (1.410°C). Tinh thể được tạo ra bằng cách chiết xuất các tinh thể hình trụ từ silicon nóng chảy.

Bước 2: Sản xuất tế bào quang điện

Trong khi silicon là vật liệu hoạt động trong tế bào quang điện. Thông thường, silicon được cắt thành các tấm mỏng có chiều rộng gần bằng một mảnh giấy. Một lớp phủ được áp dụng cho các tấm silicon giúp cải thiện sự hấp thụ ánh sáng mặt trời và giảm thiểu bất kỳ sự phản xạ nào. Các dây dẫn kim loại sau đó được thêm vào để tạo điều kiện cho dòng electron dịch chuyển. Mỗi cell chứa một phiến silicon tích điện dương (boron) và âm (phốt pho) gặp nhau tại một điểm nối dẫn để tạo ra dòng điện.

Bước 3: Sản xuất tấm pin

Điều thú vị cần lưu ý là một số quy trình của nhà sản xuất tấm pin mặt trời sẽ chỉ bắt đầu từ bước này và họ mua cell pin được sản xuất trước từ các nhà sản xuất khác. Mỗi tấm sẽ có tấm thủy tinh trên cùng để bảo vệ các cell, một vật liệu bao bọc như EVA giữa mỗi lớp và một tấm mặt sau để bảo vệ silicon khỏi độ ẩm và bẩn. Các tấm pin thường được giữ với nhau bằng khung nhôm và có hộp nối đầu ra / đầu vào khi các nhà lắp đặt có thể dễ dàng kết nối chuỗi các tấm pin mặt trời với nhau thành một hệ thống

Bước 4: Kiểm tra và kiểm định

Các quốc gia khác đều có các yêu cầu khác nhau để tấm năng lượng mặt trời được công nhận và đưa vào sử dụng. Mỗi loại có các yêu cầu thử nghiệm khác nhau cho phép Nhà sản xuất thể hiện các thông số kỹ thuật khác nhau của họ trong bảng dữ liệu sản phẩm. Tại Úc, Hội đồng Năng lượng Sạch là cơ quan được giao nhiệm vụ thử nghiệm và công nhận các tấm pin mới. Ngoài ra còn có một nhà kiểm tra độc lập . Họ có một quy trình kiểm tra nghiêm ngặt và công bố danh sách những thương hiệu hoạt động tốt nhất mỗi năm để giúp người tiêu dùng xác định các nhà sản xuất chất lượng cao.

Các thành phần cấu tạo nên tấm pin

Các vật liệu được sử dụng để sản xuất các tế bào chỉ là một phần của bản thân tấm pin. Quy trình sản xuất pin mặt trời thường kết hợp sáu thành phần khác nhau. Nếu bạn tò mò về vật liệu của pin, dưới đây là các bộ phận chính cấu tạo nên tấm pin:

Khung nhôm
Kính cường lực
Vật liệu đóng gói
Tế bào silicon
Tấm lưng
Hộp nối bao gồm dây 12v

Ngoài các cell, một tấm tiêu chuẩn bao gồm một lớp thủy tinh ở phía trước để tăng thêm độ bền và khả năng bảo vệ cho PV silicon. Bên dưới lớp kính bên ngoài, tấm có lớp vỏ để cách nhiệt và tấm lưng bảo vệ, giúp hạn chế tản nhiệt và độ ẩm bên trong tấm. Lớp cách nhiệt đặc biệt quan trọng vì nhiệt độ tăng sẽ dẫn đến giảm hiệu suất, dẫn đến sản lượng tấm pin thấp hơn. Do đó, các nhà sản xuất PV phải đi thêm độ dài để đảm bảo rằng ánh sáng được thu nhận mà công nghệ không bị quá nóng.