Większość paneli fotowoltaicznych produkuje się z płytek krzemowych. Krzem to bardzo cenny surowiec dla naszej planety, ponieważ jest dostępny w dużych ilościach. Proces produkcji ogniw fotowoltaicznych szczegółowo opisany został w jednym z poprzednich artykułów.
Jak powstają panele fotowoltaiczne?
Panele słoneczne wykonane są z sześciu głównych komponentów. Składane są w zaawansowanych zakładach produkcyjnych z niezwykłą dokładnością, aby zminimalizować ryzyko powstawania wad produkcyjnych.
Sześć głównych elementów panelu słonecznego:
- Ogniwa fotowoltaiczne
- Szkło hartowane – grubość od 3 do 4 mm
- Wytłaczana aluminiowa rama
- Hermetyzacja – warstwy folii EVA
- Tylna warstwa polimerowa
- Puszka przyłączeniowa – diody i złącza
Fot. Budowa modułu fotowoltaicznego
ETAPY PRODUKCJI PANELI FOTOWOLTAICZNYCH
Pierwszym krokiem w produkcji panelu słonecznego jest wydobycie i oczyszczenie krzemu.
Cylindry czystego krzemu, zwane wlewkami, są krojone na cienkie jak papier krążki lub płytki, a następnie przycinane do prostokątów lub sześciokątów. W Sposób ten pozwala na idealne dopasowanie do ramy modułu.
W wyniku obróbki polikrzemu borem i fosforem powstaje ładunek dodatni i ujemny. To złącze P/N jest miejscem, w którym powstaje prąd elektryczny. Przewody łączą maleńkie półprzewodniki z metalem, tworząc ścieżki dla elektryczności.
SZKŁO
Przednia szyba chroni ogniwa fotowoltaiczne przed wpływem warunków atmosferycznymi oraz zanieczyszczeniami unoszącymi się w powietrzu. Szkło jest zwykle hartowane o wysokiej wytrzymałości i grubości od 3,0 do 4,0 mm. Charakteryzuje się dużą odpornością na obciążenia mechaniczne i ekstremalnymi zmianami temperatury. Aby zwiększyć wydajność producenci stosują szkło o wysokiej przepuszczalności, które ma bardzo niską zawartość żelaza i powłokę antyrefleksyjną na tylnej stronie w celu zmniejszenia strat i poprawy przepuszczalności światła.
ALUMINIOWA RAMA
Aluminiowa rama odgrywa kluczową rolę. Chroni krawędzie sekcji laminatu, w której znajdują się ogniwa oraz zapewnia solidną konstrukcję do zamontowania panelu słonecznego na miejscu. Wytłaczane sekcje aluminiowe są zaprojektowane tak, aby były wyjątkowo lekkie, sztywne i odporne na ekstremalne naprężenia i obciążenia spowodowane silnym wiatrem i siłami zewnętrznymi.
HERMETYZACJA – WARSTWY FOLII EVA
EVA czyli „octan etylenowinylu”, to specjalnie zaprojektowana polimerowa, wysoce przezroczysta warstwa, która używana jest do zamykania komórek i utrzymywania ich na miejscu podczas produkcji. Materiał EVA musi być wyjątkowo trwały i odporny na ekstremalne temperatury i wilgotność, ponieważ odgrywa kluczową rolę w długoterminowej wydajności, zapobiegając wnikaniu wilgoci i brudu.
Laminacja po obu stronach ogniw fotowoltaicznych zapewnia amortyzację i ochronę ogniw i łączących je przewodów przed wibracjami i nagłym uderzeniem gradu i innych przedmiotów. Wysokiej jakości folia EVA o wysokim stopniu tak zwanego „usieciowania” może zadecydować o długiej żywotności.
TYLNA WARSTWA POLIMEROWA
Warstwa spodnia to najbardziej wysunięta do tyłu warstwa standardowych paneli słonecznych, która działa, jako bariera dla wilgoci, zapewniająca zarówno ochronę mechaniczną, jak i izolację elektryczną. Materiał warstwy spodniej jest wykonany z różnych polimerów lub tworzyw sztucznych, w tym PP, PET i PVF, które zapewniają różne poziomy ochrony, stabilność termiczną i długotrwałą odporność na promieniowanie UV.
PUSZKA PRZYŁĄCZENIOWA
To mała, odporna na warunki pogodowe obudowa umieszczona z tyłu panelu. Konieczne jest bezpieczne przymocowanie kabli wymaganych do połączenia paneli. Puszka połączeniowa jest ważna, ponieważ jest centralnym punktem, w którym łączą się wszystkie zestawy ogniw i musi być chroniona przed wilgocią i brudem.
Diody obejściowe
W skrzynce przyłączeniowej znajdują się również diody obejściowe, które zapobiegać mają prądom wstecznym, które występują, gdy ogniwa są zacienione lub brudne. Diody umożliwiają przepływ prądu tylko w jednym kierunku, a typowy panel 60-ogniwowy jest podzielony na 3 grupy po 20 ogniw fotowoltaicznych.
Złącza słoneczne MC4
Panele słoneczne połączone są ze sobą za pomocą specjalnych, odpornych na warunki atmosferyczne wtyczek i gniazd zwanych złączami MC4. Termin MC4 oznacza złącze wielostykowe o średnicy 4 mm. Ze względu na ekstremalne warunki pogodowe złącza muszą być bardzo wytrzymałe, odporne na promieniowanie UV i utrzymywać dobre połączenie przy minimalnej rezystancji zarówno przy niskich, jak i wysokich napięciach do 1000V. Złącza są przeznaczone do stosowania ze standardowym, podwójnie izolowanym kablem solarnym DC 4 mm lub 6 mm z wielożyłowym rdzeniem z ocynowanej miedzi, co zapewnia minimalną rezystancję i zwiększoną trwałość. Do prawidłowego montażu złączy służy specjalna zaciskarka, która zaciska wielożyłowy kabel do końcówki wewnętrznej, którą następnie wkłada się i zatrzaskuje w obudowie MC4.
