Jak tworzone są panele fotowoltaiczne?

Moduły fotowoltaiczne, powszechnie znane jako panele fotowoltaiczne, są kluczowym elementem w przekształcaniu energii słonecznej w energię elektryczną. Proces ich produkcji jest złożony i wieloetapowy, obejmujący zarówno zaawansowane technologie, jak i precyzyjne procedury.Produkcja paneli fotowoltaicznych jest kluczowa dla rozbudowy infrastruktury odnawialnych źródeł energii. Instalacje fotowoltaiczne stają się coraz popularniejsze w Polsce – wykorzystywane są zarówno przez gminy, przedsiębiorstwa, jak i indywidualnych konsumentów. Dzięki nim możliwe jest stopniowe uniezależnianie się od tradycyjnych źródeł energii, np. węgla.

Dlaczego warto inwestować w odnawialne źródła energii?

Odnawialne źródła energii to bez wątpienia przyszłość energetyki. Ich największą zaletą jest fakt, że są one praktycznie niewyczerpane. Dzięki promieniom słonecznym, sile biomasy czy wiatru możliwe jest generowanie energii, która zasila budynki czy całe gminy. Atutem wykorzystania instalacji OZE jest również to, że instalacja takie nie wydzielają szkodliwego dymu, nie zanieczyszczają też środowiska problematycznymi odpadami.

Wydobycie i oczyszczanie surowców

Produkcja paneli fotowoltaicznych rozpoczyna się od wydobycia krzemu, który jest podstawowym surowcem. Krzem pochodzi głównie z kwarcytu, który jest rodzajem piaskowca bogatego w krzemionkę. W procesie tym kwarc poddawany jest wysokim temperaturom w piecach łukowych, aby uzyskać czysty krzem. Następnie krzem ten jest dalej oczyszczany do poziomu krzemu o czystości rzędu 99,9999%.

Produkcja wafli krzemowych

Oczyszczony krzem jest następnie przekształcany we wlewki krzemowe, czyli duże bloki. Te wlewki są krojone na bardzo cienkie plastry o grubości około 180-200 mikrometrów, zwane waflami. Proces krojenia jest niezwykle precyzyjny i wymaga zaawansowanych technologii, aby uzyskać wafle o jednakowej grubości i minimalizować straty.

Doping i teksturowanie

Wafle krzemowe są następnie poddawane procesowi dopingu, polegającemu na dodawaniu niewielkich ilości innych pierwiastków, takich jak fosfor lub bor, aby nadać im właściwości półprzewodnikowe. Doping pozwala na stworzenie złącza p-n, kluczowego dla generowania prądu elektrycznego. Kolejnym etapem jest teksturowanie powierzchni wafli, co polega na tworzeniu mikrostruktur zwiększających powierzchnię aktywną i poprawiających absorpcję światła.

Nakładanie powłok antyrefleksyjnych

Aby zmniejszyć straty światła odbijanego od powierzchni panelu, na wafle krzemowe nakłada się cienką warstwę materiału antyrefleksyjnego, najczęściej tlenku krzemu lub tlenku tytanu. Powłoka ta sprawia, że panel absorbuje więcej światła słonecznego, co zwiększa jego efektywność.

Montaż ogniw fotowoltaicznych

Pojedyncze wafle krzemowe są następnie łączone w ogniwa fotowoltaiczne. Każde ogniwo jest podłączane do elektrod, które zbierają wyprodukowaną energię elektryczną. Proces ten wymaga precyzyjnego układania i lutowania, aby zapewnić trwałe i wydajne połączenia.

Łączenie ogniw w moduły

Gotowe ogniwa są grupowane w moduły. Proces ten obejmuje łączenie ogniw za pomocą taśm przewodzących i umieszczanie ich na podłożu, zazwyczaj wykonanym z tworzywa sztucznego lub szkła. Moduły są następnie pokrywane specjalną folią zabezpieczającą przed uszkodzeniami mechanicznymi i wpływem czynników atmosferycznych.

Testowanie i certyfikacja

Każdy moduł jest dokładnie testowany pod kątem wydajności, trwałości i odporności na warunki atmosferyczne. Testy te obejmują symulacje nasłonecznienia, wibracji, obciążeń mechanicznych i zmiany temperatur. Moduły, które spełniają wszystkie wymogi, otrzymują odpowiednie certyfikaty jakości i mogą być wprowadzane na rynek. Dystrybutor PV powinien zapewnić szeroki wybór paneli o zróżnicowanej mocy, by możliwe było projektowanie zróżnicowanych instalacji.

Instalacja paneli

Ostatnim etapem jest instalacja paneli fotowoltaicznych na miejscu przeznaczenia, czy to na dachach budynków, czy w specjalnych farmach słonecznych. Proces ten wymaga odpowiedniego zaprojektowania systemu montażowego, aby panele były skierowane w optymalnym kierunku i pod odpowiednim kątem do słońca. Instalacje OZE mogą być uzupełnione o magazyny energii, które pozwolą na jeszcze lepsze zarządzanie wyprodukowaną energią i wykorzystywanie jej np. wieczorami. Warto pamiętać, że instalacje OZE to nie tylko instalacje fotowoltaiczne – dobrym rozwiązaniem są turbiny wiatrowe, które pomogą stworzyć przydomową elektrownię wiatrową.

Produkcja paneli fotowoltaicznych jest skomplikowanym i technologicznie zaawansowanym procesem, który wymaga precyzji na każdym etapie. Dzięki nieustannemu rozwojowi technologii, panele te stają się coraz bardziej wydajne i dostępne, przyczyniając się do zrównoważonego rozwoju i promowania energii odnawialnej.