Z čoho sú vyrobené solárne panely? (proces produkcie)

Solárne panely sú našou najlepšou šancou na vytvorenie sveta schopného poháňať obnoviteľnú energiu. Napriek obrovským pokrokom v oddelení obnoviteľnej energie mnohí z nás stále nevedia, ako fungujú. Možno sa napríklad pýtate, ako fungujú solárne panely? Alebo z čoho sú vyrobené solárne panely?

Solárne panely sú vyrobené z extrahovaného a spracovaného kremíka. Hoci nie všetky solárne panely používajú kremík rovnakým spôsobom, kremík je hlavnou zložkou všetkých solárnych panelov, ktorá zabezpečuje, že solárny panel vedie elektrinu. Okrem toho sa na výrobu solárnych panelov používajú aj kovové rámy, sklenené tabule a niektoré štandardné drôty.

Tento článok poskytne krátky, ale dôkladný úvod do výroby solárnych panelov. Ak vás zaujíma budúcnosť obnoviteľnej energie a chcete vedieť viac podrobností o tom, ako sa vyrábajú solárne panely, pokračujte v čítaní.

Z čoho sú vyrobené solárne panely?

Solárne panely sú vyrobené predovšetkým z kremíka, ktorý sa spracováva a používa na vytvorenie fotocitlivej dosky, ktorá dokáže premieňať slnečné svetlo na využiteľnú elektrinu.

Proces výroby solárnych panelov je pomerne zložitý. Ak by sme mali zvážiť každý detail a krok, dal by sa zostaviť dlhý zoznam položiek potrebných na výrobu solárnych panelov. Aby však bol tento článok krátky a vecný, uvádzame niektoré z hlavných komponentov potrebných na výrobu solárnych panelov.

Kremík (solárne články)

Solárne články vyrobené z kremíka robia zo solárnych panelov taký efektívny nástroj pre obnoviteľnú energiu. Kremík je v podstate piesok. Našťastie je piesok niečo, čo má naša planéta v hojnosti, čo z neho robí životaschopný materiál pre solárne panely. Doteraz takmer 95 % svetových solárnych panelov využíva kremíkový základ. Ďalších 5 % používa experimentálny materiál, ako je organická fotovoltaika.

Štruktúra kryštálovej mriežky kremíkových článkov z nich robí vynikajúce polovodiče. Slnečná energia sa dá veľmi ľahko premeniť na elektrickú energiu a prejsť cez kremíkové články na osvetlenie domov, áut a mnohých ďalších vecí.

Okrem toho, že kremík je ľahko dostupný, je tiež nákladovo efektívny a môže trvať približne 25 rokov. Vďaka tomu je kremík najlepším polovodičovým materiálom nielen pre solárne panely, ale aj pre počítačové čipy a iné pomôcky.

Sklenená tabuľa

Kremík je nepochybne hlavným hráčom pri výrobe solárnych panelov. Iné komponenty solárnych panelov však umožňujú, aby kremíkové solárne články fungovali rovnako dobre.

Jedným z takýchto komponentov je tabuľa skla na kryštalickom kremíku. Sklo na povrchu solárnych panelov chráni kremíkovú dosku pred priamym slnečným žiarením. To zabraňuje tomu, aby kremík absorboval nadmerné teplo a nepoškodil sa.

Šírka a štruktúra sklenenej tabule pokrývajúcej kremíkovú dosku určuje účinnosť solárneho panelu. Štandardný sklenený panel solárneho panelu má hrúbku približne 6-7 mm.

Ak je sklo príliš hrubé, silikón nedostane dostatok slnečnej energie na premenu na elektrinu. Prípadne, ak je sklo príliš tenké, kremíkový plátok dostane príliš veľa slnečného svetla a začne sa prehrievať.

Kovový rám

Kovový rám udržuje štruktúru solárneho panelu. Bez kovového rámu by nebolo nič, čo by držalo rôzne komponenty solárneho panelu pohromade.

V ideálnom prípade by mal byť rám solárneho panelu dostatočne pevný, aby udržal štruktúru panelu, a zároveň dostatočne pružný, aby sa dal v prípade potreby pretvarovať. Z tohto dôvodu je hliník najbežnejším materiálom používaným na rámy solárnych panelov.

Kovový rám solárneho panelu okrem konštrukčnej podpory chráni aj celý panel pred poveternostnými vplyvmi. Solárne panely sa zvyčajne inštalujú na strechy, kde sú citlivé na drsné poveternostné podmienky, ako je dážď, vietor a sneh.

Kovový rám chráni vnútro solárneho panelu pri nepriaznivých poveternostných podmienkach. Bez správneho rámu by solárne panely, aj keď sú účinné, neboli také odolné ako dnes.

Drôty (12V a zbernica)

Solárne panely by boli nepochybne neúplné bez káblov, ktoré pomáhajú elektrine cestovať z panela do vášho domova. Solárne panely pozostávajú z vnútornej a vonkajšej kabeláže, ktorá im pomáha viesť elektrinu.

Zbernicové vodiče sa používajú na pripojenie radov kremíkových solárnych článkov. To spája línie kremíkových buniek, takže sa môžu stať jednou veľkou kremíkovou doštičkou. Zbernicové články tiež pomáhajú cirkulovať elektrinu v solárnom paneli.

Na externé zapojenie solárnych panelov je možné použiť mnoho rôznych vodičov. Najbežnejším typom použitého drôtu je však štandardný 12 voltový drôt.

12 V vodič spája solárny panel s meničom, ktorý prenáša elektrinu do vášho domu. 12V vodiče regulujú, koľko elektriny sa prenáša zo solárneho panelu do meniča. Elektrina vyrobená zo slnečnej energie môže byť nekonzistentná.

Ako sa vyrábajú solárne panely?

Na začiatku bol proces výroby solárnych panelov veľmi experimentálny a mal veľa variácií. Vzhľadom na rastúci dopyt po solárnych paneloch však odborníci zaviedli štandardizovaný výrobný proces.

Technické aspekty výroby solárnych panelov je zložité vysvetliť bez použitia technického žargónu. Základný predpoklad, ako sa solárne panely skladajú, je však pomerne jednoduchý. Aby bol výrobný proces zrozumiteľnejší, uvádzame podrobný rozpis výroby solárnych panelov.

Krok 1: Silika sa extrahuje z kremičitého piesku. Tento kremík sa potom varí pri vysokých teplotách (asi 2000 stupňov Celzia) so zdrojom uhlíka, aby sa extrahovala surovina. Keď sa surový kremík extrahuje, znova sa zahreje, aby sa odstránili všetky nečistoty.

Krok 2: Čistý kremík sa po ochladení roztaví na tekutú konzistenciu a zmieša sa s trochou bóru a fosforu. Táto tekutina sa naleje do veľkej štvorcovej formy. Po opätovnom vychladnutí kremíka sa vyberú z formy, nakrájajú sa na tenké plátky a pokryjú sa vrstvou nitridu kremíka.

Krok 3: Potom sa silikónových plátkov zľahka dotkne, aby sa pridala textúra. To zabraňuje odrazu svetla od povrchu kremíka. Pridanie textúry do kremíkových plátkov im umožňuje absorbovať viac svetla a generovať viac elektriny. Potom sa na vrch oblátky pridá strieborný povlak. Hotový produkt je to, čo nazývame solárny článok.

Krok 4: Hotové solárne články potom podstúpia prísny proces vizuálnej kontroly. Každý solárny článok je niekoľkokrát kontrolovaný, aby sa zabezpečilo, že nie je zlomený alebo prasknutý. Bunky, ktoré prejdú vizuálnou kontrolou, sa odošlú na ďalšie testovanie. Bunky, ktoré v teste neprejdú, sa rozrežú a znovu použijú na použitie v menších zariadeniach, ako sú hračky alebo kalkulačky.

Krok 5: Články, ktoré prejdú vizuálnou kontrolou, sa potom otestujú, aby sa zistilo, či sú schopné viesť elektrinu. Bunky sú umiestnené pod veľkými zdrojmi umelého slnečného žiarenia. Z tých, ktoré dokážu absorbovať svetlo a vyrábať elektrinu, sa ďalej vyrábajú solárne panely.

Krok 6: Bunky, ktoré prešli druhým kolom skríningu, sa potom umiestnia do dlaždicového vzoru na tenkú dosku z tvrdeného skla. Solárne články sú potiahnuté etylén-vinylacetátom (EVA) a umiestnené vedľa seba na sklenenej doske. Rady solárnych článkov sú tiež spojené pomocou zbernicového vodiča, aby boli zaistené na mieste.

Krok 7: Výrobcovia pozorne sledujú solárny panel a podľa želania pridávajú ďalšie kovové prsty alebo zbernicu. Tieto drôty a tyče pomáhajú prenášať elektrinu zo solárnych panelov do externého vedenia, ktoré prenáša prúd do zásuvky. Keď je všetko na svojom mieste a zaistené, do solárnych článkov sa pridá ďalšia vrstva EVA a skla. Umiestnenie je také, že solárne články sú vložené medzi dve vrstvy EVA a sklo.

Krok 8: Solárny panel potom pred lamináciou prechádza procesom nazývaným elektroluminiscencia. Počas tohto procesu je solárny panel umiestnený pred intenzívnym lúčom svetla. Výrobcovia opätovne skontrolujú solárny panel, aby skontrolovali praskliny. Solárne články majú tendenciu byť krehké. Preto je potrebné ich pred schválením niekoľkokrát preskúmať.

Krok 9: Ak je solárny panel vážne poškodený, vráti sa do továrne na opätovné spracovanie. Menšie praskliny sa buď ignorujú, alebo sa opravia na mieste. Produkt je opäť testovaný na umelom slnečnom svetle, či dokáže vyrábať elektrinu. Solárne panely, ktoré prejdú týmto testom, sa potom použijú na rámovanie a opláštenie.

Krok 10: Keď sa solárny panel považuje za použiteľný, prechádza procesom laminácie. Tento proces zahŕňa uzavretie solárneho panelu medzi dve roviny skla. Veľký laminátor aplikuje vysoké teplo a tlak na fóliu, aby ju utesnil vo vnútri vonkajšieho skla. Toto sklo chráni kremíkové články pred ďalším rozbitím. Zabezpečuje tiež, že sa drôty v solárnom paneli nepohybujú.

Krok 11: Kovový rám je umiestnený okolo laminovaného solárneho panelu. Kovový rám pozostáva z dodatočnej kabeláže. Toto vedenie spája vnútorné vedenie solárneho panelu s externým vodičom, ktorý sa pripája k meniču. Hotový výrobok sa znova skontroluje na praskliny umiestnením panelu pred intenzívne svetlo.

Krok 12: Spojovacia skrinka sa pridá na zadnú stranu solárneho panelu. Táto spojovacia skrinka uchováva elektrinu a pripája solárny panel k elektrickým zásuvkám. Okrem toho spojovacia skrinka funguje aj ako dióda. Solárna energia je nepredvídateľná. Spojovacia skrinka zaisťuje, že prúd prúdi jedným smerom a pomáha vonkajšiemu vodiču regulovať, koľko prúdu ide z panelu do zásuvky.

Krok 13: Konečný solárny panel sa pred odoslaním znova otestuje. Najprv sa testuje solárny panel, aby sa zabezpečilo, že dokáže vyrábať elektrinu. Potom sa testuje, ako obstojí v drsných poveternostných podmienkach.

Ako solárne panely pomáhajú životnému prostrediu?

Solárne panely pomáhajú životnému prostrediu tým, že znižujú energetickú závislosť od fosílnych palív. Namiesto toho nám umožňujú zbierať slnečnú energiu.

V súčasnosti väčšina svetovej elektriny pochádza zo spaľovania fosílnych palív. To je nebezpečné z dvoch hlavných dôvodov. Po prvé, fosílne palivá sú obmedzeným zdrojom. To znamená, že keď spotrebujeme všetko fosílne palivo, ktoré svet ponúka, budúcim generáciám nezostanú žiadne fosílne palivá na výrobu elektriny.

Po druhé, spaľovanie fosílnych palív je veľmi nebezpečné pre životné prostredie. Spaľovanie fosílnych palív uvoľňuje toxické plyny a chemikálie do atmosféry. Tieto plyny zvyčajne pozostávajú z oxidu uhličitého a skleníkových plynov. Keď sa tieto plyny zmiešajú s atmosférou, pohybujú sa nahor a spôsobujú poškodzovanie ozónovej vrstvy.

Ozónová vrstva je nevyhnutná pri ochrane Zeme pred teplom a slnečným žiarením. Keď sa poškodí, slnečné svetlo prechádza cez roztrhané časti ozónovej vrstvy a priamo na Zem. To spôsobuje zvýšenie celkovej teploty našej planéty a spôsobuje klimatické problémy, ako je globálne otepľovanie.

Solárne panely sú najefektívnejším spôsobom výroby elektriny z obnoviteľných zdrojov energie. Tým, že solárne panely absorbujú slnečné svetlo a premieňajú ho na elektrinu, fungujú ako alternatíva k fosílnym palivám. Preto používanie solárnych panelov pomáha životnému prostrediu odstránením dvoch vyššie uvedených problémov.

Solárne panely využívajú jeden z hlavných zdrojov globálneho otepľovania (slnko) a menia ho na zdroj energie. Používaním solárnych panelov môžeme nielen ušetriť fosílne palivá pre budúce generácie. Ale môžeme tiež zabrániť ďalšiemu poškodzovaniu ozónovej vrstvy, čím sa znížia dopady globálneho otepľovania na našu planétu.

Aká je budúcnosť solárnych panelov?

Solárne panely sú najlepšou šancou našej planéty prispôsobiť sa ekologickému elektrickému systému.

Ako už pravdepodobne viete, globálne otepľovanie a zmena klímy sú vážne problémy, ktoré treba čo najskôr riešiť. Aj keď súčasná generácia nebude trpieť následkami, naše nadmerné využívanie fosílnych palív bude určite strašiť budúce generácie.

Hlavným problémom obnoviteľných zdrojov energie a solárnych panelov je nekonzistentnosť a nespoľahlivosť zdroja energie. Ako môžete vidieť z rozsiahleho procesu opísaného v predchádzajúcej časti, výroba solárnych panelov je tiež komplikovaná. Hoci kremík, sklo a hliník sú ľahko dostupné materiály, výrobný proces je veľmi zdĺhavý.

Pre budúcnosť solárnych panelov sa mnohé výskumné projekty pokúšajú zistiť, ktoré ďalšie materiály môžu slúžiť ako alternatíva kremíka na stavbu solárnych článkov. Vedci zaznamenali niekoľko pozitívnych výsledkov v experimentoch so solárnymi panelmi vyrobenými s organickým fotovoltaickým systémom.

Výskum je však stále v počiatočnom štádiu vývoja. Zatiaľ nikto neobjavil alternatívu ku kremíkovým solárnym článkom na použitie ako polovodič v solárnych paneloch.

Ďalším problémom, ktorý bráni budúcnosti solárnych panelov, je nedostatok financií na výskum. Hoci koncept obnoviteľnej energie prostredníctvom solárnych panelov existuje už nejaký čas, nebolo dostatok financií na to, aby umožnili riadny výskum alebo rozsiahle projekty.

Keďže sa však rozhovory o zmenách životného prostredia stávajú čoraz populárnejšími, existuje nádej, že vedci dostanú väčšiu finančnú podporu na pokrok v technológii solárnych panelov.

Vo všeobecnosti je nereálne si myslieť, že svet môže fungovať len na slnečnej energii. Zatiaľ čo v lete môže byť dostatok energie, získať elektrinu zo solárnych panelov počas zimy alebo dažďa môže byť ťažké. Zatiaľ sa môžeme zamerať na hybridný systém, kde obnoviteľné a neobnoviteľné zdroje spolupracujú pri výrobe elektriny.

Prečo by ste mali byť zástancom obnoviteľnej energie?

Mnoho ľudí je skeptických voči obnoviteľnej energii, pretože sa spolieha na nespoľahlivé zdroje energie. Niektorým ľuďom vyhovuje elektrický systém, ktorý využívame pri spaľovaní fosílnych palív, a nechcú sa prispôsobovať novým zmenám. Nechuť k obnoviteľným zdrojom energie je pochopiteľná. Odmietnutie prijať zmeny však môže spomaliť technologický pokrok a zabrániť tomu, aby sa naša planéta zachránila pred klimatickými katastrofami.

Globálne otepľovanie je vážny problém, ktorý pomaly, ale isto zničí planétu. Globálne otepľovanie môže spôsobiť zvýšenie celkovej teploty Zeme. Globálne otepľovanie navyše zaručuje vysoké riziko sucha a záplav. Nehovoriac o tom, že uvoľňovanie oxidu uhličitého a skleníkových plynov zo spaľovania fosílnych palív je škodlivé aj pre naše zdravie.

Spoliehať sa na fosílne palivá je nebezpečné nielen pre našu planétu, ale aj pre nás ako jednotlivcov. Aby sme sa uistili, že svet je lepším miestom pre budúce generácie, musíme sa snažiť porozumieť konceptu obnoviteľnej energie. Obnoviteľnej energie sa netreba báť. Ak robíte správny výskum, aj vy môžete v sebe nájsť podporu obnoviteľnej energie a urobiť svet lepším miestom.

Záver

Ak vás zaujíma, čo je solárna energia alebo z čoho sa vyrábajú solárne panely? Dúfam, že tento článok odpovedal na vašu otázku. Teraz, keď ste lepšie informovaní o solárnych paneloch, dúfam, že podporíte globálny pohyb smerom k obnoviteľnej energii.