الألواح الشمسية هي أ نظام الطاقة الشمسية الذي يحول الإشعاع الشمسي إلى الطاقة الكهربائية بشكل مباشر أو غير مباشر من خلال التأثير الكهروضوئي أو التأثير الكيميائي الضوئي عن طريق امتصاص أشعة الشمس. المادة الرئيسية لمعظم الألواح الشمسية هي "سيليكون". ومع ذلك، نظرًا لتكلفة الإنتاج الكبيرة، يتم استخدامه على نطاق واسع مع قيود معينة.
بالمقارنة مع البطاريات العادية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن ، تنتمي الخلايا الشمسية إلى المزيد من المنتجات الخضراء الموفرة للطاقة والبيئة ، أي الطاقة الشمسية.
مادة الألواح الشمسية:
في الوقت الحاضر ، تعد مواد السيليكون البلورية للوحة الشمسية (بما في ذلك السيليكون البوليسيليكون والسيليكون أحادي البلورة) أهم مواد الكهروضوئية ، مع حصة سوقية تزيد عن 90 ٪. علاوة على ذلك، فإنها ستظل المواد السائدة في الخلايا الشمسية لفترة طويلة من الزمن في المستقبل.
لطالما كانت تكنولوجيا إنتاج مواد polysilicon للوحة الشمسية في أيدي 10 مصانع تضم 7 شركات في 3 دول ، مثل الولايات المتحدة واليابان وألمانيا ، والتي تشكل حالة من الحصار التكنولوجي واحتكار السوق.
الطلب على البولي سيليكون يأتي بشكل رئيسي من أشباه الموصلات وخلايا الطاقة الشمسية.
وفقًا لمتطلبات النقاء المختلفة، يتم تقسيمها إلى مستوى الإلكترون ومستوى الطاقة الشمسية.
مع التطور السريع للصناعة الكهروضوئية ، معدل نمو الخلايا الشمسية ' ؛ الطلب على polysilicon أعلى من طراز polysilicon أشباه الموصلات. ومن المتوقع أن يتجاوز الطلب على البولي سيليكون الشمسي الطلب على البولي سيليكون من الدرجة الإلكترونية بحلول عام 2008.
وفي عام 1994، كان إجمالي إنتاج الخلايا الشمسية في العالم 69 ميجاوات فقط. وفي عام 2004، بلغت حوالي 1200 ميجاوات، أي بزيادة 17 مرة خلال 10 سنوات فقط.
يتوقع الخبراء أن صناعة الطاقة الكهروضوئية الشمسية ستتجاوز الطاقة النووية باعتبارها واحدة من أهم مصادر الطاقة الأساسية في النصف الأول من القرن الحادي والعشرين.
تعد الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورية واحدة من أسرع الخلايا الشمسية تطوراً. تم الانتهاء من هيكلها وتكنولوجيا الإنتاج. وقد تم استخدام المنتجات على نطاق واسع في الفضاء والأرض.
الخلايا الشمسية مصنوعة من قضبان السيليكون أحادية البلورة عالية النقاء.
من أجل تقليل تكلفة الإنتاج ، وتطبيق السطح للخلايا الشمسية وغيره من مستوى الطاقة الشمسية من قضيب السيليكون أحادي البلورة ، تم استرخاء مؤشر أداء المواد.
يمكن للبعض أيضًا استخدام معالجة جهاز أشباه الموصلات للمواد التيل وذيل ومواد السيليكون أحادي البلورة ، من خلال السحب المركب إلى قضيب السيليكون المخصص للخلايا الشمسية.
قطع قضيب السيليكون أحادي البلورية إلى قطع يبلغ سمكها عمومًا حوالي 0.3 مم.
بعد التلميع والطحن والتنظيف وغيرها من العمليات، يتم تحويل رقائق السيليكون إلى مواد خام ليتم معالجتها.
معالجة الخلايا الشمسية ، الأولى على المنشطات السيليكون والانتشار ، والنقص العام للبورون النزرة ، والفوسفور ، والأنتيمون ، وهلم جرا.
يتم تنفيذ الانتشار في فرن نشر ذو درجة حرارة عالية يتم التحكم فيه بواسطة الكوارتز.
لذلك يشكل P> على شريحة السيليكون؛
تقاطع N.
ثم يتم اعتماد طريقة طباعة الشاشة ، ويتم طباعة عجينة الفضة المختلطة بدقة على رقاقة السيليكون لصنع خط الشبكة. بعد التلبد ، يتم تصنيع القطب الخلفي في نفس الوقت ، ويتم طلاء سطح خط الشبكة بمصدر الانعكاس لمنع انعكاس عدد كبير من الفوتونات من سطح رقاقة السيليكون السلس.
لذا فإن الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون أحادي البلورة مصنوعة من قطع فردية.
بعد الفحص العشوائي والتفتيش ، يمكن تجميع الورقة المفردة في وحدات الخلايا الشمسية (الألواح الشمسية) وفقًا للمواصفات المطلوبة ، وطريقة السلسلة والموازاة لتشكل جهد مخرج معين وتيار.
وأخيرا، يتم استخدام الإطار والمواد للتغليف.
وفقًا لتصميم النظام ، يمكن للمستخدمين تشكيل وحدات الخلايا الشمسية في مربعات الخلايا الشمسية بأحجام مختلفة ، والمعروفة أيضًا باسم صفائف الخلايا الشمسية.
في الوقت الحاضر ، تبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئية للخلايا الشمسية السيليكون أحادية البلورة حوالي 15 ٪ ، كما أن نتائج المختبر تزيد عن 20 ٪.
يحتاج إنتاج الخلايا الشمسية المصنوعة من البولي سيليكون إلى استهلاك كمية كبيرة من مواد السيليكون عالية النقاء. ومع ذلك ، فإن عملية تصنيع هذه المواد معقدة واستهلاك الطاقة مرتفع للغاية ، وهو ما يمثل أكثر من نصف تكلفة الإنتاج الإجمالية للخلايا الشمسية.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن قضيب السيليكون أحادي البلورة المسحوب هو أسطواني ، والتقطيع لصنع الخلايا الشمسية دائرية أيضًا ، وبالتالي فإن معدل استخدام الوحدات الشمسية منخفضة.
لذلك ، منذ الثمانينيات ، استثمرت بعض الدول الأوروبية والأمريكية في تطوير الخلايا الشمسية polysilicon.
في الوقت الحاضر ، تتكون معظم مواد السيليكون متعددة البلورات المستخدمة في الخلايا الشمسية من عدد كبير من الجزيئات البلورية المفردة ، أو يتم إذابةها وتلقيها بواسطة النفايات السيليكونة الجليدية الثانوية ومواد السيليكون المعادن.
تتمثل هذه العملية في اختيار مادة بلوك متعددة الكريستالات أو رأس السيليكون أحادي البلورة والمواد النهائية بمقاومة تتراوح بين 100 ~ 300 أوم · سم ، بعد سحقها ، واستخدام 1: 5 حمض الهيدروفلوريك وخليط حمض النيتريك للتآكل المناسب ، ثم شطفه بالماء غير المحدد ، وجفافًا.
املأ polysilicon مع بوتقة الكوارتز ، وأضف البورسليكات إلى كمية مناسبة ، ووضعها في فرن الصب ، وتسخينها لتذوب في حالة فراغ.
بعد الذوبان، يجب أن يبقى دافئًا لمدة 20 دقيقة تقريبًا، ثم يتم حقنه في قالب الجرافيت. بعد التصلب والتبريد ببطء، يتم الحصول على سبيكة البولي سيليكون.
يمكن إلقاء هذه السيليكون في مكعبات لتقطيعها ومعالجتها في خلايا شمسية مربعة ، والتي يمكن أن تحسن معدل استخدام المواد وتسهيل التجميع.
تشبه عملية إنتاج الخلايا الشمسية المصنوعة من البولي سيليكون عملية إنتاج الخلايا الشمسية أحادية البلورية. تبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئي حوالي 12%، أي أقل قليلاً من الخلايا الشمسية أحادية البلورية. ومع ذلك ، فإن تصنيع المواد بسيط ، ويتم حفظ استهلاك الطاقة ، وتكون تكلفة الإنتاج الإجمالية منخفضة نسبيًا ، لذلك تم إجراء الكثير من التطوير.