Od čega se izrađuju solarni paneli? (Proizvodni proces)

Solarni paneli su naša najbolja šansa za stvaranje svijeta sposobnog za rad na obnovljivoj energiji. Unatoč golemim iskoracima u odjelu obnovljivih izvora energije, mnogi od nas još uvijek nisu svjesni kako oni rade. Na primjer, možda se pitate kako funkcioniraju solarni paneli? Ili, od čega su napravljeni solarni paneli?

Solarni paneli su izrađeni od ekstrahiranog i obrađenog silicija. Iako svi solarni paneli ne koriste silicij na isti način, silicij je glavna komponenta u svim solarnim panelima koja osigurava da solarni panel provodi električnu energiju. Osim toga, za izradu solarnih panela koriste se i metalni okviri, stakleni limovi i neke standardne žice.

Ovaj će članak pružiti kratak, ali temeljit uvod u proizvodnju solarnih panela. Ako ste znatiželjni o budućnosti obnovljive energije i želite znati više detalja o tome kako se izrađuju solarni paneli, nastavite čitati.

Od čega se izrađuju solarni paneli?

Solarni paneli izrađeni su prvenstveno od silicija koji se obrađuje i koristi za stvaranje fotoosjetljive ploče koja može pretvoriti sunčevu svjetlost u upotrebljivu električnu energiju.

Proces izrade solarnih panela je prilično složen. Kad bismo razmotrili svaki detalj i korak, mogao bi se sastaviti dugačak popis predmeta potrebnih za izradu solarnih panela. Međutim, kako bi ovaj članak bio kratak i jasan, evo nekih od glavnih komponenti potrebnih za izradu solarnih panela.

Silicij (solarne ćelije)

Solarne ćelije napravljene od silicija čine solarne panele tako učinkovitim alatom za obnovljivu energiju. Silicij je u suštini pijesak. Na sreću, pijesak je nešto što naš planet ima u izobilju, što ga čini održivim materijalom za solarne panele. Do sada, gotovo 95% svjetskih solarnih panela koristi silikonsku bazu. Ostalih 5% koristi eksperimentalni materijal kao što je organski fotonapon.

Struktura kristalne rešetke silicijevih ćelija čini ih izvrsnim poluvodičima. Energija sunca može se vrlo lako pretvoriti u električnu energiju i proći kroz silikonske ćelije kako bi osvijetlile kuće, automobile i mnoge druge stvari.

Osim što je lako dostupan, silicij je također isplativ i može trajati oko 25 godina. To čini silicij najboljim materijalom za poluvodiče ne samo za solarne panele, već i za računalne čipove i druge gadgete.

Stakleni list

Silicij je nedvojbeno glavni igrač u izradi solarnog panela. Međutim, druge komponente solarnog panela omogućuju silikonskim solarnim ćelijama da funkcioniraju jednako dobro.

Jedna takva komponenta je stakleni lim iznad kristalnog silicija. Staklo na površini solarnih panela štiti silicijsku pločicu od izravnog udara sunca. To sprječava da silicij apsorbira prekomjernu toplinu i da se ošteti.

Širina i struktura staklenog lima koji oblaže silikonsku pločicu određuju koliko je učinkovit solarni panel. Standardna staklena ploča solarne ploče debljine je oko 6-7 mm.

Ako je staklo predebelo, silikon neće primiti dovoljno sunčeve energije za pretvaranje u električnu. Alternativno, ako je staklo pretanko, silikonska pločica će dobiti previše sunčeve svjetlosti i početi se pregrijavati.

Metalni okvir

Metalni okvir održava strukturu solarne ploče. Bez metalnog okvira ne bi bilo ničega što drži različite komponente solarne ploče zajedno.

U idealnom slučaju, okvir solarne ploče trebao bi biti dovoljno čvrst da zadrži strukturu panela, a istovremeno i dovoljno savitljiv da se preoblikuje ako je potrebno. Iz tog razloga, aluminij je najčešći materijal koji se koristi za okvire solarnih panela.

Osim strukturne potpore, metalni okvir solarne ploče također štiti cijeli panel od vremenskih nepogoda. Solarni paneli se obično postavljaju na krovove gdje su osjetljivi na teške vremenske uvjete kao što su kiša, vjetar i snijeg.

Metalni okvir štiti unutrašnjost solarne ploče tijekom nepovoljnih vremenskih uvjeta. Bez odgovarajućeg okvira solarni paneli, iako učinkoviti, ne bi bili tako izdržljivi kao sada.

Žice (12V i sabirnica)

Solarni paneli bi bez sumnje bili nepotpuni bez žica koje pomažu da struja putuje od ploče do vaše kuće. Solarni paneli se sastoje od unutarnjih i vanjskih ožičenja koji im pomažu u provođenju struje.

Žice sabirnice koriste se za spajanje redova silikonskih solarnih ćelija. To povezuje linije silikonskih stanica tako da mogu postati jedna velika silikonska pločica. Bus ćelije također pomažu u kruženju električne energije u solarnoj ploči.

Za vanjsko ožičenje solarnih panela može se koristiti mnogo različitih žica. Međutim, standardna žica od 12 volti je najčešća vrsta žice koja se koristi.

Žica od 12 V povezuje solarnu ploču s inverterom koji struju prenosi do vaše kuće. 12V žice reguliraju koliko se električne energije prenosi sa solarne ploče na inverter. Električna energija proizvedena iz solarne energije može biti nedosljedna. Žice od 12 V osiguravaju ujednačenu razinu električne energije.

Kako se izrađuju solarni paneli?

U početku je proces proizvodnje solarnih panela bio vrlo eksperimentalan i imao je mnogo varijacija. Međutim, zbog sve veće potražnje za solarnim panelima, profesionalci su uspostavili standardizirani proizvodni postupak.

Tehničke aspekte izrade solarnih panela je komplicirano objasniti bez upotrebe tehničkog žargona. Međutim, osnovna premisa o tome kako se solarni paneli sastavljaju relativno je jednostavna. Kako bi postupak proizvodnje bio lak za razumijevanje, ovdje je korak po korak raščlamba načina na koji se izrađuju solarni paneli.

Korak 1: Silicij se ekstrahira iz silicijevog pijeska. Ovaj silicij se zatim kuha na visokim temperaturama (oko 2000 stupnjeva Celzija) s izvorom ugljika kako bi se izvukao sirovi materijal. Kada se sirovi silicij ekstrahira, ponovno se zagrijava kako bi se uklonile sve nečistoće.

Korak 2: Čisti silicij nakon što se ohladi rastopi se u tekuću konzistenciju i pomiješa se s malo bora i fosfora. Ova tekućina se ulije u veliki četverokutni kalup. Nakon što se silicij ponovno ohladi, vade se iz kalupa, režu na tanke oblatne i prekrivaju slojem silicijevog nitrida.

Korak 3: Silikonske oblatne se zatim malo dotaknu kako bi se dodala tekstura. To sprječava reflektiranje svjetlosti od površine silicija. Dodavanje teksture silikonskim pločicama omogućuje im da apsorbiraju više svjetla i generiraju više električne energije. Nakon toga se na vrh oblatne dodaje srebrni premaz. Gotov proizvod je ono što zovemo solarna ćelija.

Korak 4: Gotove solarne ćelije zatim prolaze rigorozni proces vizualnog pregleda. Svaka solarna ćelija se provjerava više puta kako bi se osiguralo da nema loma ili pukotina. Stanice koje prođu vizualni pregled šalju se na daljnje ispitivanje. Stanice koje ne prođu test se izrezuju i prenamjenjuju za korištenje u manjim uređajima kao što su igračke ili kalkulatori.

Korak 5: Stanice koje prođu kroz krug vizualnog pregleda zatim se testiraju kako bi se vidjelo jesu li sposobne provoditi električnu energiju. Stanice se stavljaju pod velike izvore umjetne sunčeve svjetlosti. Oni koji mogu apsorbirati svjetlost i proizvoditi električnu energiju dalje se izrađuju u solarne ploče.

Korak 6: Stanice koje su prošle drugi krug pregleda se zatim postavljaju u popločanom uzorku na tanki list kaljenog stakla. Solarne ćelije su obložene etilen-vinil acetatom (EVA) i postavljene jedna pored druge na staklenu ploču. Redovi solarnih ćelija također su povezani pomoću Bus žice kako bi se osigurali na mjestu.

Korak 7: Proizvođači pažljivo promatraju solarnu ploču i dodaju dodatne metalne prste ili sabirnicu kako žele. Ove žice i šipke pomažu u prijenosu električne energije od solarnih panela do vanjskih ožičenja koje struju prenose do utičnice. Nakon što je sve postavljeno i osigurano, na solarne ćelije se dodaje dodatni sloj EVA i stakla. Postavljanje je takvo da solarne ćelije postaju stisnute između dva sloja EVA i stakla.

Korak 8: Solarna ploča tada prolazi kroz proces koji se naziva elektroluminiscencija prije laminiranja. Tijekom ovog procesa, solarni panel se postavlja ispred intenzivne zrake svjetlosti. Proizvođači ponovno pregledavaju solarnu ploču kako bi provjerili ima li pukotina. Solarne ćelije imaju tendenciju da budu krhke. Stoga ih je potrebno nekoliko puta pregledati prije nego što budu odobreni.

Korak 9: Ako postoji bilo kakva ozbiljna oštećenja na solarnoj ploči, ona se vraća u tvornicu na ponovnu obradu. Manje pukotine se ili zanemaruju ili popravljaju na licu mjesta. Proizvod se ponovno testira na umjetnu sunčevu svjetlost kako bi se provjerilo može li proizvoditi električnu energiju. Solarni paneli koji prođu ovaj test zatim se uzimaju za uokvirivanje i oblaganje.

Korak 10: Nakon što se solarna ploča smatra upotrebljivom, prolazi kroz proces laminiranja. Ovaj proces uključuje zatvaranje solarne ploče između dvije ravnine stakla. Veliki laminator primjenjuje veliku toplinu i pritisak na ploču kako bi je zatvorio unutar vanjskog stakla. Ovo staklo štiti silikonske stanice od daljnjeg lomljenja. Također osigurava da se žice u solarnoj ploči ne pomiču.

Korak 11: Metalni okvir se postavlja oko laminiranog solarnog panela. Metalni okvir sastoji se od dodatnog ožičenja. Ovaj ožičenje povezuje unutarnje ožičenje solarne ploče s vanjskom žicom koja se spaja na inverter. Gotov proizvod se ponovno provjerava na pukotine postavljanjem panela ispred intenzivnog naleta svjetlosti.

Korak 12: Razvodna kutija se dodaje na stražnju stranu solarne ploče. Ova razvodna kutija pohranjuje električnu energiju i povezuje solarnu ploču s električnim utičnicama. Nadalje, razvodna kutija također djeluje kao dioda. Energija na solarni pogon je nepredvidljiva. Razvodna kutija osigurava da struja teče u jednom smjeru i pomaže vanjskoj žici regulirati koliko struje ide od ploče do utičnice.

Korak 13: Konačna solarna ploča se ponovno testira prije slanja. Prvo se testira solarna ploča kako bi se osiguralo da može proizvoditi električnu energiju. Zatim se testira kako bi se vidjelo kako će izdržati u teškim vremenskim uvjetima. Ako solarni panel prođe oba testa, oni se otpremaju i postavljaju za upotrebu.

Kako solarni paneli pomažu okolišu?

Solarni paneli pomažu okolišu smanjujući ovisnost o fosilnim gorivima za dobivanje energije. Umjesto toga, oni nam omogućuju da prikupimo obilnu energiju sunca.

U ovom trenutku većina svjetske električne energije dolazi iz sagorijevanja fosilnih goriva. Ovo je opasno iz dva glavna razloga. Prvo, fosilna goriva su ograničen resurs. To znači da nakon što potrošimo svo fosilno gorivo koje svijet može ponuditi, budućim generacijama neće preostati nijedno fosilno gorivo za proizvodnju električne energije.

Drugo, sagorijevanje fosilnih goriva vrlo je opasno za okoliš. Spaljivanjem fosilnih goriva oslobađaju se otrovni plinovi i kemikalije u atmosferu. Ti se plinovi obično sastoje od ugljičnog dioksida i stakleničkih plinova. Kada se ti plinovi pomiješaju s atmosferom, putuju gore i uzrokuju oštećenje ozonskog omotača.

Ozonski omotač je bitan u zaštiti Zemlje od topline i sunčevog zračenja. Kada je oštećena, sunčeva svjetlost prolazi kroz rastrgane dijelove ozonskog omotača i izravno na Zemlju. To uzrokuje porast ukupne temperature našeg planeta i uzrokuje klimatske probleme kao što je globalno zagrijavanje.

Solarni paneli su najučinkovitiji način proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije. Upijajući sunčevu svjetlost i pretvarajući je u električnu energiju, solarni paneli djeluju kao alternativa fosilnim gorivima. Stoga korištenje solarnih panela pomaže okolišu iskorjenjivanjem dvaju gore spomenutih problema.

Solarni paneli koriste jedan od glavnih izvora globalnog zagrijavanja (sunce) i pretvaraju ga u izvor energije. Korištenjem solarnih panela ne samo da možemo sačuvati fosilna goriva za buduće generacije. Ali također možemo spriječiti daljnje oštećenje ozonskog omotača, smanjujući učinke globalnog zatopljenja na naš planet.

Kakva je budućnost solarnih panela?

Solarni paneli najbolja su šansa našeg planeta da se prilagodi električnom sustavu koji ne nanosi štetu okolišu.

Kao što već vjerojatno možete zaključiti, globalno zagrijavanje i klimatske promjene su ozbiljni problemi s kojima se treba pozabaviti što je prije moguće. Čak i ako sadašnja generacija ne trpi posljedice, naše prekomjerno korištenje fosilnih goriva sigurno će progoniti buduće generacije.

Glavni problem obnovljivih izvora energije i solarnih panela je nedosljednost i nepouzdanost izvora energije. Kao što možete vidjeti iz opsežnog procesa detaljno opisanog u prethodnom odjeljku, solarne ploče su također komplicirane za izradu. Iako su silicij, staklo i aluminij lako dostupni materijali, proces proizvodnje je vrlo zamoran.

Za budućnost solarnih panela, mnogi istraživački projekti pokušavaju otkriti koji drugi materijali mogu poslužiti kao alternativa siliciju za izgradnju solarnih ćelija. Znanstvenici su primijetili neke pozitivne rezultate u eksperimentima sa solarnim panelima napravljenim s organskim fotonaponskim sustavom.

Međutim, istraživanje je još uvijek u ranoj fazi razvoja. Do sada nitko nije otkrio alternativu silikonskim solarnim ćelijama za korištenje kao poluvodiča u solarnim panelima.

Još jedan problem koji ometa budućnost solarnih panela je nedostatak financiranja istraživanja. Premda koncept obnovljive energije putem solarnih panela postoji već neko vrijeme, nije bilo dovoljno sredstava da se omogući odgovarajuća istraživanja ili projekti velikih razmjera.

Međutim, budući da su razgovori o promjenama u okolišu postali sve popularniji, postoji nada da će znanstvenici dobiti veću financijsku potporu za unapređenje tehnologije koja stoji iza solarnih panela.

Općenito, nerealno je misliti da svijet može raditi samo na solarnu energiju. Iako tijekom ljeta može biti puno energije, dobivanje električne energije iz solarnih panela tijekom zime ili kiše može biti teško. Za sada možemo težiti hibridnom sustavu u kojem obnovljivi i neobnovljivi izvori rade zajedno kako bi generirali električnu energiju.

Zašto biste trebali biti zagovornik obnovljive energije?

Mnogi ljudi su skeptični prema obnovljivoj energiji zbog njezinog oslanjanja na nepouzdane izvore energije. Neki se ljudi osjećaju ugodno s električnim sustavom koji koristimo sagorijevanjem fosilnih goriva i ne žele se prilagođavati novim promjenama. Nesklonost prema obnovljivim izvorima energije je razumljiva. Međutim, odbijanje prihvaćanja promjena može usporiti tehnološki napredak i spriječiti očuvanje našeg planeta od klimatskih katastrofa.

Globalno zagrijavanje je ozbiljan problem koji će polako, ali sigurno uništiti planet. Globalno zagrijavanje može uzrokovati porast ukupne temperature Zemlje. Nadalje, globalno zagrijavanje također jamči visoke rizike od suša i poplava. Da ne spominjemo, oslobađanje ugljičnog dioksida i stakleničkih plinova iz sagorijevanja fosilnih goriva također je štetno za naše zdravlje.

Oslanjanje na fosilna goriva opasno je, ne samo za naš planet već i za nas kao pojedince. Kako bismo bili sigurni da je svijet bolje mjesto za buduće generacije, moramo nastojati razumjeti koncept obnovljive energije. Obnovljiva energija nije nešto što opravdava strah. Dokle god provodite odgovarajuća istraživanja, i vi možete pronaći to u sebi kako biste podržali obnovljivu energiju i učinili svijet boljim mjestom.

Zaključak

Ako vas zanima što je solarna energija ili od čega se sastoje solarni paneli? Nadam se da je ovaj članak odgovorio na vaše pitanje. Sada kada ste bolje informirani o solarnim panelima, nadam se da ćete podržati globalni pokret prema obnovljivoj energiji.