Jakie są różne materiały paneli słonecznych

Jeśli chodzi o panele słoneczne, każdy je zna. Jeśli jednak chcesz rozróżnić materiały paneli słonecznych, ci, którzy nie są zaznajomieni z branżą fotowoltaiczną, niekoniecznie muszą być tego nieświadomi, ponieważ nadal istnieją znaczne różnice między różnymi materiałami. Oto popularyzacja nauki, która pomoże każdemu szybciej zrozumieć materiały i różnice w panelach słonecznych.

Zanim omówię różnice, pozwólcie, że najpierw wyjaśnię morfologię krzemu jako surowca. Krzem ma dwa rodzaje alotropów: krystaliczny i amorficzny. Krzem krystaliczny dzieli się dalej na krzem monokrystaliczny i krzem polikrystaliczny. Różnica między krzemem monokrystalicznym a krzemem polikrystalicznym zależy głównie od utworzonej struktury. Kiedy stopiony krzem elementarny krzepnie, atomy krzemu układają się w sieć diamentową, tworząc wiele jąder krystalicznych. Jeśli te jądra kryształów rozwiną się w ziarna o tej samej orientacji płaszczyzny kryształu (tj. każde ziarno ma jednolitą płaszczyznę kryształu, a ziarna te są równoległe i połączone), powstaje krzem monokrystaliczny. Jeśli te jądra kryształów rozrosną się w ziarna o różnej orientacji kryształów, powstanie krzem polikrystaliczny, zawierający wiele zanieczyszczeń i defektów strukturalnych.

Dlatego w istocie krzem monokrystaliczny i krzem polikrystaliczny są w zasadzie tym samym materiałem, oba mają siatkę diamentową, twarde i kruche kryształy, metaliczny połysk i mogą przewodzić prąd, ale ich przewodność jest niższa niż w przypadku metali i wzrasta wraz z temperaturą. Mają właściwości półprzewodnikowe i są materiałami półprzewodnikowymi. Jednak ze względu na różnice w strukturze kryształu i zawartości zanieczyszczeń tekstura kryształu jest inna. W rezultacie współczynnik załamania światła i przewodnictwo prądu również się różnią. Przyjrzyjmy się konkretnym funkcjom poniżej.

Monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne produkowane są z monokrystalicznych płytek krzemowych. W monokrystalicznych materiałach krzemowych atomy krzemu są rozmieszczone w przestrzeni w sposób uporządkowany okresowo, wykazując uporządkowanie dalekiego zasięgu. Ten porządek jest korzystny dla poprawy wydajności konwersji ogniw słonecznych. Obecnie sprawność konwersji monokrystalicznych krzemowych ogniw słonecznych wynosi 14% -17% i może sięgać nawet 24%. Proces produkcyjny jest dojrzały, a produkty są przeważnie zaokrąglone, prostokątne, w kolorze czarnym, bez wzorów na powierzchni. Są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i produktach zaawansowanych technologicznie. Jednak proces produkcji ogniw słonecznych z krzemu monokrystalicznego jest złożony, czasochłonny, wymaga dużego zużycia energii i wiąże się z wysokimi kosztami.

Ogniwa słoneczne z krzemu polikrystalicznego wykonane są z materiałów z krzemu polikrystalicznego, które są agregatami wielu cząstek monokrystalicznych. Rozmiar i orientacja kryształów każdej cząstki pojedynczego kryształu różnią się od siebie. Dlatego w strukturze krystalicznej występują defekty i zanieczyszczenia, co skutkuje wydajnością konwersji energii słonecznej na poziomie około 13% do 15%, która może sięgać nawet 20%. Produkty to przeważnie prostokąty o kącie prostym, koloru niebieskiego, a po bliższym przyjrzeniu się na powierzchni znajdują się wzory przypominające lodowe kwiaty. Ogniwa słoneczne z krzemu polikrystalicznego charakteryzują się mniejszą liczbą procesów produkcyjnych, krótszym czasem produkcji i relatywnie niższymi kosztami wytworzenia w porównaniu do produktów z krzemu monokrystalicznego, dzięki czemu również zajmują ważną pozycję na rynku.

Ogniwa słoneczne z amorficznego krzemu, ogniwa słoneczne z krzemu krystalicznego, to wszystko. Czy masz ogniwa słoneczne, które nie wymagają krzemu krystalicznego? Ten typ ogniw słonecznych nazywany jest amorficznym krzemowym ogniwem słonecznym. Amorficzne krzemowe ogniwa słoneczne są produkowane przy użyciu bardzo cienkiej warstwy amorficznego krzemu (o grubości około 1 mm), która zużywa bardzo mało materiału krzemowego. Cienkie warstwy półprzewodników krzemowych można nakładać bezpośrednio na duże płytki szklane. Proces i sprzęt do wytwarzania amorficznego krzemu są proste, charakteryzują się krótkim czasem wytwarzania i niskim zużyciem energii, dzięki czemu nadają się do masowej produkcji. Jednakże, dla kontrastu, sprawność konwersji ogniw słonecznych z amorficznego krzemu wynosi tylko 5% -8% i sięga aż 13%, przy nieco słabej stabilności i oczywistych wadach.