Na splošno je modul sončne celice sestavljen iz petih plasti od vrha do dna, vključno s fotovoltaičnim steklom, embalažno lepilno folijo, celičnim čipom, embalažno lepilno folijo in hrbtno ploščo:
（1） Fotovoltaično steklo
Zaradi slabe mehanske trdnosti ene same sončne fotovoltaične celice jo je enostavno zlomiti;Vlaga in korozivni plin v zraku bosta elektrodo postopoma oksidirala in zarjavela ter ne moreta vzdržati težkih pogojev dela na prostem;Hkrati je delovna napetost posameznih fotovoltaičnih celic običajno majhna, kar težko ustreza potrebam splošne električne opreme.Zato so sončne celice običajno zaprte med embalažno ploščo in hrbtno ploščo s folijo EVA, da tvorijo nedeljiv fotovoltaični modul z embalažo in notranjo povezavo, ki lahko neodvisno zagotavlja izhod enosmernega toka.Več fotovoltaičnih modulov, razsmernikov in drugih električnih dodatkov sestavlja fotovoltaični sistem za proizvodnjo električne energije.
Ko je fotonapetostno steklo, ki pokriva fotonapetostni modul, prevlečeno, lahko zagotovi večjo prepustnost svetlobe, tako da lahko sončna celica proizvede več električne energije;Hkrati ima kaljeno fotovoltaično steklo večjo trdnost, zaradi česar lahko sončne celice prenesejo večji pritisk vetra in večjo dnevno temperaturno razliko.Zato je fotovoltaično steklo eden od nepogrešljivih dodatkov fotovoltaičnih modulov.
Fotovoltaične celice v glavnem delimo na celice iz kristalnega silicija in celice s tankim filmom.Fotovoltaično steklo, ki se uporablja za celice iz kristalnega silicija, večinoma uporablja metodo kalandriranja, fotonapetostno steklo, ki se uporablja za celice s tankim filmom, pa večinoma uporablja metodo lebdenja.
（2） Tesnilni lepilni film (EVA)
Lepilna folija za embalažo sončne celice se nahaja na sredini modula sončne celice, ki ovija celični list in je zlepljena s steklom in zadnjo ploščo.Glavne funkcije lepilne folije za embalažo sončnih celic vključujejo: zagotavljanje strukturne podpore za opremo linije sončnih celic, zagotavljanje največje optične povezave med celico in sončnim sevanjem, fizično izolacijo celice in linije ter prevajanje toplote, ki jo proizvaja celica, itd. Zato morajo imeti embalažni filmi visoko zaporo za vodno paro, visoko prepustnost vidne svetlobe, visoko prostorninsko upornost, odpornost na vremenske vplive in delovanje proti PID.
Trenutno je lepilna folija EVA najpogosteje uporabljena lepilna folija za embalažo sončnih celic.Od leta 2018 je njegov tržni delež približno 90 %.Ima več kot 20-letno zgodovino uporabe, z uravnoteženo zmogljivostjo izdelka in visoko stroškovno učinkovitostjo.Lepilna folija POE je še en široko uporabljen material za lepilno folijo za fotovoltaično embalažo.Od leta 2018 je njegov tržni delež približno 9 % 5. Ta izdelek je kopolimer etilen oktena, ki se lahko uporablja za pakiranje solarnih enojnih steklenih in dvojnih steklenih modulov, zlasti v dvojnih steklenih modulih.Lepilna folija POE ima odlične lastnosti, kot so visoka stopnja zapore za vodno paro, visoka prepustnost vidne svetlobe, velika prostorninska upornost, odlična odpornost na vremenske vplive in dolgoročna učinkovitost proti PID.Poleg tega lahko edinstvena visoka odsevna zmogljivost tega izdelka izboljša učinkovito uporabo sončne svetlobe za modul, pomaga povečati moč modula in lahko reši problem prelivanja belega lepilnega filma po laminaciji modula.
（3） Baterijski čip
Silicijeva sončna celica je tipična naprava z dvema terminaloma.Dva terminala sta na površini za sprejem svetlobe in površini za osvetlitev ozadja silicijevega čipa.
Načelo fotovoltaične proizvodnje električne energije: Ko foton sveti na kovino, lahko njegovo energijo v celoti absorbira elektron v kovini.Energija, ki jo absorbira elektron, je dovolj velika, da premaga Coulombovo silo znotraj atoma kovine in opravi delo, pobegne s površine kovine in postane fotoelektron.Atom silicija ima štiri zunanje elektrone.Če je čisti silicij dopiran z atomi s petimi zunanjimi elektroni, kot so atomi fosforja, postane polprevodnik tipa N;Če je čisti silicij dopiran z atomi s tremi zunanjimi elektroni, kot so atomi bora, nastane polprevodnik tipa P.Ko sta tipa P in N združena, bo kontaktna površina oblikovala potencialno razliko in postala sončna celica.Ko sončna svetloba obsije PN spoj, tok teče s strani tipa P na stran tipa N in tvori tok.
Glede na različne uporabljene materiale lahko sončne celice razdelimo v tri kategorije: prva kategorija so sončne celice iz kristalnega silicija, vključno z monokristalnim silicijem in polikristalnim silicijem.Njihove raziskave in razvoj ter tržna uporaba so razmeroma poglobljeni, njihova učinkovitost fotoelektrične pretvorbe pa je visoka in zasedajo glavni tržni delež trenutnega baterijskega čipa;Druga kategorija so tankoplastne sončne celice, vključno s filmi, spojinami in organskimi materiali na osnovi silicija.Vendar pa se zaradi pomanjkanja ali toksičnosti surovin, nizke učinkovitosti pretvorbe, slabe stabilnosti in drugih pomanjkljivosti redko uporabljajo na trgu;Tretja kategorija so nove sončne celice, vključno z laminiranimi sončnimi celicami, ki so trenutno v fazi raziskav in razvoja in tehnologija še ni zrela.
Glavne surovine za sončne celice so polisilicij (ki lahko proizvede monokristalne silicijeve palice, polisilicijeve ingote itd.).Proizvodni proces vključuje predvsem: čiščenje in kosmičenje, difuzijo, jedkanje robov, defosforirano silicijevo steklo, PECVD, sitotisk, sintranje, testiranje itd.
Razlika in razmerje med monokristalnimi in polikristalnimi fotovoltaičnimi ploščami je tukaj razširjena
Monokristalni in polikristalni sta dve tehnični poti sončne energije kristalnega silicija.Če monokristal primerjamo s popolnim kamnom, je polikristalni kamen iz drobljencev.Zaradi različnih fizikalnih lastnosti je učinkovitost fotoelektrične pretvorbe monokristala višja od učinkovitosti polikristala, vendar je cena polikristala relativno nizka.
Učinkovitost fotoelektrične pretvorbe sončnih celic iz monokristalnega silicija je približno 18 %, najvišja pa 24 %.To je najvišja učinkovitost fotoelektrične pretvorbe med vsemi vrstami sončnih celic, vendar so proizvodni stroški visoki.Ker je monokristalni silicij običajno pakiran s kaljenim steklom in vodotesno smolo, je vzdržljiv in ima življenjsko dobo 25 let.
Proizvodni proces polikristalnih silicijevih sončnih celic je podoben kot pri monokristalnih silicijevih sončnih celicah, vendar je treba učinkovitost fotoelektrične pretvorbe polikristalnih silicijevih sončnih celic zelo zmanjšati, njegova fotoelektrična učinkovitost pretvorbe pa je približno 16%.Glede na proizvodne stroške je cenejši od sončnih celic iz monokristalnega silicija.Materiali so enostavni za izdelavo, prihranijo porabo energije, skupni proizvodni stroški pa so nizki.
Razmerje med monokristalom in polikristalom: polikristal je monokristal z napakami.
S porastom spletnih ponudb brez subvencij in vse večjim pomanjkanjem zemljišč, ki jih je mogoče namestiti, se povpraševanje po učinkovitih izdelkih na svetovnem trgu povečuje.Pozornost investitorjev se je s prejšnjega navala preusmerila tudi na izvorni vir, to je zmogljivost proizvodnje električne energije in dolgoročno zanesljivost samega projekta, kar je ključ do prihodnjih prihodkov elektrarn.Na tej stopnji ima polikristalna tehnologija še vedno prednost pri stroških, vendar je njena učinkovitost relativno nizka.
Razlogov za počasno rast polikristalne tehnologije je veliko: po eni strani ostajajo stroški raziskav in razvoja visoki, kar vodi do visokih proizvodnih stroškov novih procesov.Po drugi strani pa je cena opreme izjemno draga.Čeprav sta učinkovitost proizvodnje električne energije in zmogljivost učinkovitih monokristalov zunaj dosega polikristalov in navadnih monokristalov, nekateri cenovno občutljivi kupci še vedno ne bodo mogli tekmovati pri izbiri.
Trenutno je učinkovita tehnologija monokristalov dosegla dobro ravnovesje med zmogljivostjo in stroški.Obseg prodaje monokristala je zasedel vodilni položaj na trgu.
（4） hrbtna plošča
Solarna hrbtna plošča je fotovoltaični embalažni material, ki se nahaja na zadnji strani modula sončne celice.Uporablja se predvsem za zaščito modula sončne celice v zunanjem okolju, odpornost proti koroziji okoljskih dejavnikov, kot so svetloba, vlaga in toplota na embalažni foliji, celičnih čipih in drugih materialih, ter igra vlogo zaščite izolacije, odporne na vremenske vplive.Ker je hrbtna plošča nameščena na najbolj oddaljenem sloju na zadnji strani fotonapetostnega modula in je neposredno v stiku z zunanjim okoljem, mora imeti odlično odpornost na visoke in nizke temperature, odpornost na ultravijolično sevanje, odpornost proti staranju v okolju, zaporo za vodno paro, električno izolacijo in drugo lastnosti, ki ustrezajo 25-letni življenjski dobi modula sončne celice.Z nenehnim izboljševanjem zahtev glede učinkovitosti proizvodnje električne energije v fotovoltaični industriji imajo nekateri visoko zmogljivi solarni izdelki hrbtne plošče tudi visoko odbojnost svetlobe za izboljšanje učinkovitosti fotoelektrične pretvorbe solarnih modulov.
Glede na klasifikacijo materialov je hrbtna plošča v glavnem razdeljena na organske polimere in anorganske snovi.Solarna hrbtna plošča se običajno nanaša na organske polimere, anorganske snovi pa so predvsem steklo.Glede na proizvodni proces so v glavnem kompozitni tip, tip premaza in tip koekstruzije.Trenutno kompozitna hrbtna plošča predstavlja več kot 78 % trga hrbtne plošče.Zaradi naraščajoče uporabe dvojnih steklenih komponent tržni delež steklene hrbtne plošče presega 12 %, prevlečene hrbtne plošče in drugih strukturnih hrbtnih plošč pa približno 10 %.
Surovine za solarno hrbtno ploščo vključujejo predvsem PET osnovno folijo, material s fluorom in lepilo.Osnovna folija iz PET zagotavlja predvsem izolacijo in mehanske lastnosti, vendar je njena vremenska odpornost razmeroma slaba;Fluorni materiali so v glavnem razdeljeni v dve obliki: fluorov film in smola, ki vsebuje fluor, ki zagotavlja izolacijo, vremensko odpornost in lastnost pregrade;Lepilo je v glavnem sestavljeno iz sintetične smole, utrjevalca, funkcionalnih dodatkov in drugih kemikalij.Uporablja se za lepljenje PET osnovne folije in fluorove folije v kompozitno hrbtno ploščo.Trenutno hrbtne plošče visokokakovostnih modulov sončnih celic v bistvu uporabljajo fluoridne materiale za zaščito PET osnovne folije.Edina razlika je v tem, da sta oblika in sestava uporabljenih fluoridnih materialov različni.Fluorni material je sestavljen na PET osnovni film z lepilom v obliki fluorovega filma, ki je kompozitna hrbtna plošča;Neposredno je prevlečen na PET osnovni film v obliki smole, ki vsebuje fluor, s posebnim postopkom, ki se imenuje prevlečena hrbtna plošča.
Na splošno ima kompozitna hrbtna plošča vrhunsko celovito delovanje zaradi celovitosti fluorovega filma;Prevlečena hrbtna plošča ima cenovno ugodnost zaradi nizkih stroškov materiala.
Glavne vrste kompozitnih hrbtnih plošč
Sestavljeno solarno hrbtno ploščo lahko razdelimo na dvostransko hrbtno ploščo s fluorovim filmom, enostransko hrbtno ploščo s fluorovim filmom in hrbtno ploščo brez fluora glede na vsebnost fluora.Zaradi svoje vremenske odpornosti in drugih lastnosti so primerni za različna okolja.Na splošno vremenski odpornosti na okolje sledi dvostranska hrbtna plošča s fluorovim filmom, enostranska zadnja plošča s fluorovim filmom in hrbtna plošča brez fluora, njihove cene pa se na splošno posledično znižujejo.
Opomba: (1) Film PVF (monofluorirana smola) je ekstrudiran iz kopolimera PVF.Ta postopek oblikovanja zagotavlja, da je dekorativni sloj PVF kompakten in brez napak, kot so luknjice in razpoke, ki se pogosto pojavijo med brizganjem premaza PVDF (difluorirana smola) ali nanašanjem z valjčkom.Zato je izolacija dekorativne plasti PVF folije boljša od prevleke PVDF.Prekrivni material iz PVF filma se lahko uporablja na mestih s slabšim korozijskim okoljem;
(2) V procesu izdelave PVF folije ekstrudirana razporeditev molekularne mreže vzdolž vzdolžne in prečne smeri močno okrepi njeno fizično moč, zato ima PVF folija večjo žilavost;
(3) PVF film ima večjo odpornost proti obrabi in daljšo življenjsko dobo;
(4) Površina ekstrudiranega PVF filma je gladka in občutljiva, brez črt, pomarančne kože, mikro gub in drugih napak, ki nastanejo na površini med premazovanjem z valjčkom ali brizganjem.
Veljavni scenariji
Zaradi vrhunske vremenske odpornosti lahko dvostranska hrbtna plošča iz kompozitnega filma s fluorom prenese težka okolja, kot so mraz, visoke temperature, veter in pesek, dež itd., in se običajno pogosto uporablja na planotah, v puščavi, Gobiju in drugih regijah;Enostranska hrbtna plošča iz sestavljenega fluorovega filma je izdelek, ki znižuje stroške dvostranske kompozitne hrbtne plošče s fluorovim filmom.V primerjavi z dvostransko kompozitno hrbtno ploščo iz fluorovega filma ima njegova notranja plast slabo ultravijolično odpornost in slabo odvajanje toplote, kar velja predvsem za strehe in območja z zmernim ultravijoličnim sevanjem.
6、 PV pretvornik
V procesu sončne fotovoltaične proizvodnje energije je energija, ki jo ustvarijo fotovoltaični nizi, enosmerna energija, vendar veliko bremen potrebuje izmenično napajanje.Sistem napajanja z enosmernim tokom ima velike omejitve, kar ni primerno za pretvorbo napetosti, omejen pa je tudi obseg uporabe obremenitve.Razen za posebne električne obremenitve so za pretvorbo enosmernega toka v izmenični tok potrebni pretvorniki.Fotovoltaični pretvornik je srce solarnega fotovoltaičnega sistema za proizvodnjo električne energije.Pretvori enosmerno moč, ki jo ustvari fotonapetostni sistem za proizvodnjo električne energije, v izmenično moč, ki jo potrebuje življenje, s tehnologijo pretvorbe električne energije in je ena najpomembnejših osrednjih komponent fotovoltaične elektrarne.
Čas objave: 26. december 2022