Hoe worden zonnepanelen gemaakt?

Er zijn 3 soorten zonnepanelen op de markt:

  • monokristallijne zonnepanelen
  • polykristallijne zonnepanelen
  • dunne film zonnepanelen

Op het niveau van de celstructuur zijn er dus verschillende soorten materiaal om te vervaardigen, zoals monosilicium, polysilicium of amorf silicium (AnSi). De eerste 2 soorten cellen hebben een enigszins vergelijkbaar fabricageproces. Lees hieronder over de stappen bij het maken van een kristallijn zonnepaneel.

Stap 1: Zand

Het begint allemaal bij de grondstof, in ons geval zand. De meeste zonnepanelen zijn gemaakt van silicium, het hoofdbestanddeel van natuurlijk strandzand. Silicium is in overvloed beschikbaar, waardoor het het op een na meest beschikbare element op aarde is. Het omzetten van zand in hoogwaardig silicium kost echter hoge kosten en is een energie-intensief proces. Hoogzuiver silicium wordt geproduceerd uit kwartszand in een vlamboogoven bij zeer hoge temperaturen.

Stap 2: Ingots

Het silicium wordt opgevangen, meestal in de vorm van vaste stenen. Honderden van deze rotsen worden bij zeer hoge temperaturen aan elkaar gesmolten om blokken in de vorm van een cilinder te vormen. Om de gewenste vorm te bereiken, wordt een stalen, cilindrische oven gebruikt. Tijdens het smelten wordt aandacht besteed zodat alle atomen perfect uitgelijnd zijn in de gewenste structuur en oriëntatie. Boor wordt aan het proces toegevoegd, waardoor de siliconen een positieve elektrische polariteit krijgen.

Monokristallijne cellen zijn vervaardigd uit een enkel kristal silicium. Mono Silicon heeft een hogere efficiëntie bij het omzetten van zonne-energie in elektriciteit, daarom is de prijs van monokristallijne panelen hoger.

Polysiliconencellen worden gemaakt door verschillende siliciumkristallen aan elkaar te smelten. Je kunt ze herkennen aan de verbrijzelde glaslook van de verschillende siliciumkristallen. Nadat de staaf is afgekoeld, wordt er geslepen en gepolijst, waardoor de staaf met platte kanten overblijft.

 

Stap 3: Wafers

Wafels vormen de volgende stap in het fabricageproces. De siliciumstaaf wordt in dunne schijven gesneden, ook wel wafers genoemd. Een draadzaag wordt gebruikt voor nauwkeurig zagen. De dunheid van de wafel is vergelijkbaar met die van een stuk papier.

Omdat puur silicium glanzend is, kan het het zonlicht reflecteren. Om de hoeveelheid verloren zonlicht te verminderen, wordt een antireflectiecoating op de siliciumwafel aangebracht.

 

Stap 4: Zonnecellen

De volgende processen zullen een wafer omzetten in een zonnecel die in staat is om zonne-energie om te zetten in elektriciteit

Elk van de wafers wordt behandeld en op elk oppervlak worden metalen geleiders toegevoegd. De geleiders geven de wafel een roosterachtige matrix op het oppervlak. Dit zorgt voor de omzetting van zonne-energie in elektriciteit. De coating zal de opname van zonlicht vergemakkelijken in plaats van het te reflecteren.

In een ovenachtige kamer wordt fosfor in een dunne laag over het oppervlak van de wafels verspreid. Hierdoor wordt het oppervlak opgeladen met een negatieve elektrische oriëntatie. De combinatie van boor en fosfor geeft de positief-negatieve overgang, wat cruciaal is voor de goede werking van de PV-cel.

 

Stap 5: van zonnecel naar zonnepaneel

De zonnecellen worden aan elkaar gesoldeerd met behulp van metalen connectoren om de cellen met elkaar te verbinden. Zonnepanelen zijn gemaakt van zonnecellen die samen zijn geïntegreerd in een matrixachtige structuur. Het huidige standaardaanbod op de markt is:

  • 48 celpanelen - geschikt voor kleine residentiële daken.
  • 60-celpanelen - dit is de standaardmaat.
  • Panelen met 72 cellen - gebruikt voor grootschalige installaties LG Panel 11

Het systeem met de meest gebruikelijke afmetingen in termen van kWh voor huizen in het VK is het 4kWh-zonnestelsel.

Nadat de cellen in elkaar zijn gezet, wordt aan de voorkant een dun laagje (ongeveer 6-7 mm) glas aangebracht, gericht naar de zon. De onderlaag is gemaakt van zeer duurzaam materiaal op polymeerbasis. Dit voorkomt dat water, aarde en andere materialen via de achterkant het paneel binnendringen. Vervolgens wordt de aansluitdoos toegevoegd om verbindingen binnen de module mogelijk te maken.

Het komt allemaal samen als het frame eenmaal is gemonteerd. Het frame biedt ook bescherming tegen stoten en weersinvloeden. Door het gebruik van een frame kan het paneel ook op verschillende manieren worden gemonteerd, bijvoorbeeld met montageklemmen.

EVA (ethyleenvinylacetaat) is de lijm die alles samenbindt. Het is erg belangrijk dat de kwaliteit van het inkapselingsmiddel hoog is, zodat het de cellen niet beschadigt onder barre weersomstandigheden.

Stap 6: De modules testen

Als de module klaar is, worden er tests uitgevoerd om ervoor te zorgen dat de cellen presteren zoals verwacht. STC (Standard Test Condities) worden als referentiepunt gebruikt. Het paneel wordt in de productiefaciliteit in een flashtester geplaatst. De tester levert het equivalent van 1000W / m2 instraling, 25 ° C celtemperatuur en een luchtmassa van 1,5 g. Elektrische parameters worden opgeschreven en u vindt deze resultaten op het technische specificatieblad van elk paneel. De beoordelingen zullen het vermogen, de efficiëntie, de spanning, de stroom, de impact en de temperatuurtolerantie onthullen.

 

Behalve STC gebruikt elke fabrikant NOCT (nominale bedrijfsceltemperatuur). De gebruikte parameters komen meer in de buurt van het 'real life'-scenario: bedrijfstemperatuur van de open circuit module bij 800 W / m2 instraling, 20 ° C omgevingstemperatuur, 1 m / s windsnelheid. Nogmaals, de beoordelingen van NOCT zijn te vinden op het technische specificatieblad.

Reiniging en inspectie zijn de laatste stappen van de productie voordat de module klaar is om naar huis of bedrijf te worden verzonden.

Onderzoek en ontwikkeling in de zonne-energie-industrie zijn gericht op het verlagen van de kosten van zonnepanelen en het verhogen van de efficiëntie. De industrie voor de productie van zonnepanelen wordt competitiever en zal naar verwachting populairder worden dan conventionele energiebronnen, zoals fossiele brandstoffen.