Vad är solpaneler gjorda av och hur fungerar de?

Innehåll

1. Introduktion
2. Vad är solpaneler?
3. Hur fungerar solpaneler?
4. Vilka är de huvudsakliga komponenterna i solpaneler?
5. Slutsats

Introduktion

Med den globala ökningen av energiförbrukningen och ökad medvetenhet om miljöskydd har solenergi fått betydande uppmärksamhet som en ren och förnybar energikälla. Solpaneler utgör kärnkomponenterna i solenergisystem, omvandlar solljus till elektricitet för att tillhandahålla hållbar kraft. Den här artikeln kommer att ge en detaljerad introduktion till solpanelernas nyckelkomponenter och funktioner, vilket hjälper läsare att bättre förstå deras sammansättning och egenskaper.

Vad är solpaneler?

Solpaneler är enheter som omvandlar solenergi till elektricitet. De består av flera solceller som använder fotovoltaisk effekt för att omvandla solenergi till elektrisk energi. Solpaneler är bland de mest kritiska delarna i ett solkraftproduktionssystem. Den typiska strukturen för dessa moduler inkluderar (från topp till botten): glas - EVA-film - solceller - EVA-film - backsida eller glas, säkrade med en ram av aluminiumlegering.
Dessutom inkluderar hjälpmaterial PV-glas, inkapslingsfilm, lödstrimlor, backsidor, tätningssilikon, AB-kopplingsboxtätningssgel, kopplingsboxar och ramar.

Hur fungerar solpaneler?

Solpaneler samlar in ren, förnybar energi från solljus och omvandlar den till elektricitet, som sedan används för att driva elektriska belastningar. Solpaneler är sammansatta av flera individuella solceller, var och en bestående av lager av kisel, fosfor (ger negativ laddning) och bor (ger positiv laddning). Solpaneler absorberar fotoner (ljuspartiklar), vilket genererar en elektrisk ström. När fotoner träffar solpanelens yta överför de sin energi till elektroner, vilket får dem att lossna från sina atomorbiter och gå in i det elektriska fältet som skapats inom solcellen. Dessa frigjorda elektroner dras sedan in i en riktad ström, vilket bildar det som kallas fotovoltaisk effekt.

Vilka är solcellernas huvudkomponenter?

1. Solceller

Solceller är en av kärnkomponenterna i solpaneler och är ansvariga för att omvandla solljus till elektrisk energi. Detta uppnås genom fotovoltaisk effekt, där fotoner från solljuset som träffar solcellens yta exciterar elektroner och genererar en elektrisk ström som driver flödet av elektroner genom kretsar.

(1) Typer av solceller

Solceller kategoriseras främst i tre typer baserat på deras material och tillverkningsprocesser: monokristallina kisel solceller, polykristallina kisel solceller och tunnfilmssolceller. Monokristallina kiselsolceller används brett på grund av deras höga kristallinitet och goda elektronrörlighet. Polykristallina kiselsolceller å andra sidan föredras för sina lägre kostnader och förenklade produktionsprocesser. Tunnfilmssolceller använder olika material som amorf kisel, kopparindiumgalliumselenid (CIGS) med flera, vilket erbjuder fördelar som lättviktighet, flexibilitet och kostnadseffektivitet, vilket gör dem lämpliga för specifika tillämpningar.

(2) Huvudströmmen av solcellsteknik och aktuell status

Solceller är kärnkomponenterna i fotovoltaisk elproduktion, och deras teknologiska vägar och processnivåer påverkar direkt effektiviteten och livslängden hos fotovoltaiska moduler. Baserat på dopningselement och tillverkningsprocesser kan de ledande typerna av solceller som för närvarande utvecklas och produceras på marknaden grovt kategoriseras i fyra typer: PERC, TOPCon, HJT och IBC.
a. PERC

PERC-celler (Passivated Emitter and Rear Cell) använder tekniken passiverad emitter och bakcell, med en P-typ kiselvåg som substrat för cellens emitter. Denna teknik, banbrytande av den australiska forskaren Martin Green 1983, förbättrar omvandlingseffektiviteten genom att lägga till ett passiveringslager på cellens baksida. Genom att maximera potentialgradienten över P-N-omkopplingspunkten stabiliserar PERC-celler elektronflödet, minskar elektronrekombination och uppnår högre effektivitetsnivåer jämfört med standardcellstrukturer.
b. IBC

IBC-celler (Interdigitated Back Contact) har inga metallrutsnätlinjer på framsidan. Emittorn och bakre fältet är integrerade i ett korsrutsnätsmönster på cellens baksida, vilket undviker skuggning från metallrutsnätlinjer. Kombinerat med pyramidstrukturer och antireflexbeläggningar på både framsidan och baksidan maximerar denna unika design ljusanvändningen och förbättrar betydligt fotovoltaisk omvandlingseffektivitet hos IBC-solceller.
c. TOPCon

TOPCon-celler (Tunnel Oxide Passivated Contact) använder en struktur med passiverad kontakt där ett ultratunt skikt av kiseloxid förbereds på cellens baksida, följt av ett skikt av dopad kisel. Tillsammans bildar dessa en passiverad kontaktstruktur känd som TOPCon-teknologi. Det ultratunna oxidskiktet tillåter minoritetsbärare att tunnelera in i polykristallinsilikonskiktet samtidigt som det blockerar rekombinationen av majoritetsbärare, vilket förbättrar lateralt elektrontransport och insamling av metallkontakter. Detta minskar kraftigt rekombinationshastigheter och förbättrar därmed cellens omvandlingseffektivitet.
d. HJT

HJT-celler (Heterojunction with Intrinsic Thin-layer) är också kända som heterojunction-celler. Utvecklade ursprungligen av Sanyo Electric (nu Panasonic) år 1990 och varumärkta som HIT, antog efterföljande företag som gick in i heterojunction-fältet olika beteckningar som HJT, SHJ och HDT för att undvika patenttvister. Till skillnad från PERC- och TOPCon-celler, som använder dopning av samma material (kristallinsk kisel), använder HJT-celler dopning av två olika material (kristallinsk kisel och amorf kisel). Detta bildar en PN-omkopplingspunkt mellan kiselvågen och amorf kiselskiktet, vilket minskar bärarrekombination vid PN-omkopplingspunkten och förbättrar därmed solcellens omvandlingseffektivitet.

Dessa teknologier representerar betydande framsteg inom solcellseffektivitet och är avgörande för den pågående utvecklingen av högpresterande fotovoltaiska moduler.

2. Framkapslingsmaterial på framsidan - Solpanelglas

Solpaneler är avgörande enheter som omvandlar solenergi till elektricitet, och deras struktur och materialval påverkar direkt deras effektivitet och livslängd. I solpaneler är det vanligt att framsidans kapslingsmaterial är glas, som främst används för att skydda de interna solcellerna samtidigt som det förbättrar panelens totala prestanda.

Typer av solpanelglasUltra-klart glas: 

Även känt som låg-järnglas, har extremt hög ljustransmittans (upp till 91%-93%) och används i stor utsträckning i högeffektiva solpaneler. Ultra-klart glas har mycket låg järnhalt, vilket minskar ljusabsorptionen och förbättrar ljustransmittansen.

Härdglas: Glas förstärkt genom fysiska eller kemiska metoder, har hög hållfasthet och stötmotstånd. Även om det går sönder, bryts det ner i små korniga bitar, vilket minskar skadan på solcellerna. Härdglas används vanligtvis i solpaneler som kräver hög mekanisk styrka.

Semi-härdglas: Semi-härdglas har spänningsnivåer mellan vanligt platt glas och fullt härdglas, med spänningar som sträcker sig från 24 MPa till 52 MPa. Trots lägre stötmotstånd har det hög plathet och ingen inre stress, vilket gör det lämpligt för lamineringsprocesser i produktionen av solpaneler och därmed förbättrar utbytet och kvaliteten.

Belagt glas: Glas med en speciell tunnfilmbeläggning på ytan som minskar reflektion, ökar ljustransmittansen och ger funktioner mot smuts och vattentäthet. Det är lämpligt för solpaneler i speciella miljöförhållanden.

Funktioner och roller för solpanelglas

Som en kritisk komponent som täcker solcellerna utför solpanelglas flera avgörande funktioner som direkt påverkar prestanda och hållbarhet hos hela solpanelmodulen.
Hög ljustransmittans: Högkvalitativt PV-glas har vanligtvis en ljustransmittans över 90%, vilket säkerställer att mer solljus når solcellerna genom glaset och därigenom förbättrar fotovoltaisk konverteringseffektivitet.

Vädermotstånd: PV-glas måste fungera långsiktigt under olika miljöförhållanden och kräver högt vädermotstånd för att bibehålla stabil prestanda i hårda miljöer som höga temperaturer, låga temperaturer, fuktighet och UV-exponering, utan åldrande, missfärgning eller fel.

Mekanisk styrka: Genom att använda härdglas med hög hållfasthet och stötmotstånd kan det motstå yttre påfrestningar som vindlast, snölast och hagel, vilket säkerställer långsiktig säkerhet och användbarhet.

Låg järnhalt: Låg-järnglas (ultra-klart glas) har mycket låg järnhalt, vilket minskar ljusabsorptionen och förbättrar ljustransmittansen avsevärt, vilket förbättrar fotovoltaisk konverteringseffektivitet.

Anti-reflekterande beläggning: Genom att lägga till anti-reflekterande beläggningar minskas ljusreflektionsförluster, vilket ytterligare ökar ljustransmittansen så att mer ljus når solcellerna och därigenom förbättrar den totala fotovoltaiska konverteringseffektiviteten.

5. Solceller Förkapslingsfilm

Förkapslingsfilmen är ett avgörande material i förpackningen av fotovoltaiska (PV) moduler och är essentiell för modulens livslängd. Den försegler och binder för att skydda modulens interna celler. Förkapslingsfilmer inkluderar EVA, POE och co-extruderad EPE.

EVA: EVA-film är ett av de mest använda förkapslingsmaterialen, särskilt lämpligt för att kapsla in mono-glas P-typ PERC-moduler. Detta material är kostnadseffektivt, erbjuder god bearbetningsbarhet och har snabb tvärbindningshastighet, vilket effektivt skyddar celler från miljöpåverkan. Beroende på specifika behov kan olika typer av EVA väljas, såsom högtransparent EVA för framsidan, hög avstängnings-EVA för baksidan, eller vit EVA tillverkad med titandioxid.
POE: POE-film används främst för förkapsling av dubbelglas och N-typ PV-moduler. Jämfört med EVA uppvisar POE överlägsna egenskaper inklusive låg vattenpermeabilitet, hydrolysresistens, åldersbeständighet och utmärkt PID (Potential Induced Degradation) resistens. Dess släta yta gör dock att den är benägen att förskjutning och ökar bearbetningssvårigheten, vilket resulterar i högre kostnader.
Co-extruderad EPE: Co-extruderad EPE-film kombinerar EVA

goda bearbetningsbarhet med POE

utmärkta PID-resistens och vattenångresistens. Detta material används vanligtvis i N-typ Topcon-cellsmoduler och dubbelglasmoduler och uppnår en balans mellan prestanda och kostnadseffektivitet.

Nyckelkarakteristika hos Solcells Förkapslingsfilmer
I solpaneler måste förkapslingsfilmer ha flera nyckelkarakteristika för att säkerställa deras effektivitet och tillförlitlighet i fotovoltaiska konverteringsprocessen:
Hög Transparens: Transparensen hos förkapslingsfilmer bör vara så hög som möjligt för att tillåta maximal solbelysning, vilket förbättrar fotovoltaisk konverteringseffektivitet. Typiskt sett bör transparenskravet ligga över 95%.
Låga Optiska Förluster: Förkapslingsfilmer bör minimera optiska förluster för att minska ljusabsorption och spridning inom filmen. Optiska förluster inkluderar främst absorptions- och spridningsförluster.
Utmärkt Adhesion: Förkapslingsfilmer bör uppvisa stark vidhäftning till material som glas, celler och baksidor för att säkerställa modulens robusthet och tillförlitlighet. Bindningsstyrkan mellan förkapslingsfilmen och celler bör vara tillräcklig för att motstå mekanisk belastning under modulens drift.
God Mekanisk Styrka: Förkapslingsfilmer bör ha tillräcklig mekanisk styrka för att klara av mekaniska belastningar under hårda miljöförhållanden som vind, snö och hagel.
Utmärkt Elektrisk Isolering: Förkapslingsfilmer bör effektivt förhindra läckage och elektriska olyckor, vilket säkerställer säkerhet och tillförlitlighet i PV-systemet. Genombrottsspänningen och volymresistiviteten hos förkapslingsfilmen bör uppfylla relevanta standardkrav.

4. Solpanel Bakskiva

I den bakre inkapslingen av solfotovoltaiska (PV) moduler inkluderar materialen främst bakskivor och bakglas, vilka spelar en avgörande roll för att skydda och optimera modulens prestanda.
Bakskivor:
Belägna på baksidan av solpaneler, är bakskivans huvudsakliga funktion att skärma av de interna solcellerna och inkapslingsmaterialen från yttre miljökorrosion och skador, vilket säkerställer långsiktig stabil drift av modulen. Vanliga material för bakskivor inkluderar glasfiberarmerad plast (FRP) och polyesterfilm-bakskivor. FRP-bakskivor erbjuder hög styrka och väderbeständighet, lämpliga för olika miljöförhållanden. Polyesterfilm-bakskivor är lätta och har god flexibilitet och mekaniska egenskaper.
Bakskivor består vanligtvis av en tre-lagers struktur, bestående av en ytterlager, ett mellanlager (vanligtvis PET-substrat), och en innerlager. Olika typer av belagda bakskivor, inklusive FPF, KPF, PPF och PF, erbjuder olika egenskaper såsom fluorbeläggningar (F eller C) och PVDF-filmer (K) som förbättrar väderbeständighet och motstånd mot åldrande. Dessa lagerstrukturer och beläggningar skyddar effektivt modulens interna komponenter från ljus, fukt, värme och frostförhållanden, vilket säkerställer dess stabilitet och tillförlitlighet i olika miljöinställningar.

Bakglas:
Bakglaset är glasmaterialet som täcker bakskivan i solpaneler. Dess huvudsakliga roll är att skydda den bakre strukturen och maximera ljusöverföringen för att förbättra modulens fotovoltaiska omvandlingseffektivitet. Bakglas har också utmärkt slitstyrka, väderbeständighet och korrosionsbeständighet, vilket gör det lämpligt för långvarig användning i olika miljöförhållanden.
Bakglas använder vanligtvis semi-tempererat lågjärn ultra-klart fotovoltaiskt glas. Det kommer i olika tjocklekar (som 2,0 mm och 1,6 mm) och designer med eller utan rasters för att möta kraven hos olika applikationer. Dess egenskaper inkluderar extremt låga ånggenomsläpplighetsnivåer, vilket förhindrar problem med bakskiveavlossning orsakad av fukt. Dessutom har det höga isoleringsegenskaper, vilket stöder högre systemspänningskrav.

5. Solpanelram:

Solpanelramen är en viktig tillbehörsdel av modulen, primärt använd för att skydda kanterna av solpanelglaset, förbättra modulens tätningsprestanda och öka mekanisk styrka, vilket påverkar modulens livslängd betydligt. Som en avgörande komponent i fotovoltaisk modul har aluminiumlegeringsramar dominerat marknaden på grund av deras höga styrka, robusthet, god ledningsförmåga, korrosionsbeständighet, oxidationsbeständighet, stark draghållfasthet, bekvämlighet i transport och installation samt enkel återvinningsbarhet. Dessa utmärkta egenskaper har möjliggjort för aluminiumlegeringsramar att bibehålla en marknadsandel på över 95%, utvecklas tillsammans med fotovoltaikindustrin genom åren.

Solpanelramen är en högvärdekomponent i kostnadsstrukturen för fotovoltaiska moduler, där cellkostnader utgör cirka 55%. Med nuvarande standardstorlekar och vikter av aluminiumramar står solpanelramen för cirka 13% av den totala kostnaden, högre än andra tillbehör som EVA, glas, bakskiva och band. Det är det dyraste tillbehöret. Förutom traditionella aluminiumlegeringsramar finns det också lågkostnadsramar av aluminium-magnesiumlegering och kompositmaterialramar på marknaden. Dock har dessa material på grund av begränsningar i utseende och korrosionsbeständighet inte blivit huvudströmsval.

6. Anslutningsdosa:

Anslutningsdosan är en anslutare som är placerad mellan solfotovoltaikcellsmassan som bildar solpanelen och den solära laddningskontrollenheten. Dess främsta funktion är att ansluta den elektricitet som genereras av solfotovoltaiska celler till externa kretsar. Anslutningsdosan fästs på modulens bakskiva med silikon. De utgående trådarna inuti modulen är sammanlänkade genom den interna kablageringen av anslutningsdosan, som sedan ansluter den interna kablageringen till de externa kablarna och säkerställer modulens anslutning till externa kablar.
Anslutningsdosan för fotovoltaisk modul är en kritisk elektrisk anslutningskomponent. Dess huvudstruktur inkluderar ett hölje med en tryckt kretskort inuti. Det tryckta kretskortet har N busbar-anslutningsterminaler och två kabelanslutningsterminaler. Varje busbar-anslutningsterminal är ansluten i serie med strängarna av solfotovoltaiska celler via busskinner, och intilliggande busbar-anslutningsterminaler är anslutna med dioder. Elektroniska switchar är serieanslutna mellan busbar-anslutningsterminaler och kabelanslutningsterminaler, kontrollerade av mottagna kontrollsignaler för att slå på eller av dem. Den Nbusbar-anslutningsterminalen är ansluten till den andra kabelanslutningsterminalen. De två kabelanslutningsterminalerna är anslutna till omvärlden via kablar, och en bypass-kondensator är också placerad mellan de två kabelanslutningsterminalerna.

Slutsats:

Sammanfattningsvis består en solfotovoltaisk modul av nyckelkomponenter såsom fotovoltaiska celler, bakskiva, glas, inkapslingsmaterial, ram och anslutningsdosa. Varje komponent spelar en oumbärlig roll för övergripande prestanda och hållbarhet. Fotovoltaiska celler utgör kärnan och är ansvariga för att omvandla solenergi till elektricitet; bakskivan och glaset ger skydd och transparens; inkapslingsmaterial säkerställer försegling och hållbarhet för varje del; medan ramen och anslutningsdosan ansvarar för modulens fixering, installation och strömföring. Den synergistiska effekten av dessa komponenter gör det möjligt för solfotovoltaiska moduler att fungera effektivt och stabilt, och möta de varierande behoven hos olika tillämpningar.

Sedan 2008 har Maysun Solar målsättning varit att producera de bästa solpanelerna. Utforska vårt omfattande utbud av TOPCon, IBC, HJT solpaneler, tillgängliga i silver, fullt svart, svart ram och glas-glas-stilar. Våra vackert designade och högeffektiva paneler sticker inte bara ut utan förhöjer också estetiken i varje byggnad. Med långvariga kontor och lager samt etablerade relationer med toppinstallatörer i många länder är Maysun Solar ett pålitligt val. Om du har några frågor om solpaneler eller vill ha de senaste prisuppgifterna är du välkommen att kontakta oss. Vi hjälper dig gärna.

Referens:

Solpaneler: En kort analys av processvägen Utvecklingsstatus - Effektivitet - Komposit - Teknik. (ej publicerad -c). Upphovsrätt © 2017 Sohu.com Inc. Alla rättigheter reserverade. Hämtat från https://www.sohu.com/a/635276105_121123896

Vad är en solpanel? Hur fungerar en solpanel? (n.d.). https://www.mrsolar.com/what-is-a-solar-panel/

EcoProgetti. (2021, 9 juli). Strukturen hos en fotovoltaisk modul. Ecoprogetti | Specialist i produktionsprocessen för solceller. https://ecoprogetti.com/the-structure-of-photovoltaic-module/

Vilken roll har den mellersta kopplingsdosan i solcellsmodulen, solcellspanelens kopplingsdosa 4 terminaler hur man kopplar - cocoon cloud voltaic. (n.d.-b). https://www.pojianyunfu.com/news/1127.html

Fotovoltaisk ram är ett av modulens viktiga hjälpmaterial, som huvudsakligen används för att skydda kanten på det fotovoltaiska glaset, stärka modulens tätning. ... (n.d.-c). https://mguangfu.bjx.com.cn/mnews/20230831/1329267.shtml

Du kanske också gillar: