Монокристалічний модуль. Особливості та переваги

Монокристалічний фотомодуль – це сонячна батарея, яку використовують як альтернативне джерело енергії, що здатне генерувати електроенергію при відсутності зовнішньої мережі або використовуватися як додаткове чи резервне живлення.

З чого складається фотомодуль на монокристалах?

Кремній – головний складовий елемент будь сонячної панелі.

Саме за допомогою кристалів кремнію методами пленарної технології виробляють фотоелектричні перетворювачі.

Для виготовлення монокристалічних фотомодулів використовують кремній сонячної якості (вміст кремнію понад 99,99 % за вагою), з середніми значеннями часу життя неоднокових по вазі носіїв і питомого опору (до 25мкс і до 10 Ом. см).

Сонячна панель включає:

• Сонячні елементи (фотоелектричні перетворювачі енергії)
• Фотоелектричний генератор (пристрій, що перетворює енергію оптичного випромінювання на електричну в напівпровідниках)
• Герметизуюча плівка ЕВА (етиленвінілацентна, з хорошою клейкістю до поверхонь скла і пластику, застосовується в якості клейової основи) + захисна плівка ПЕТ (поліетилентерефталат (термопластик))
• Блок терміналів з електричними контактами, призначеними для підключення модуля
• Скляна плита (захищає модулі від механічних пошкоджень)
• Металеві шини (надають гнучкості, дозволяють згорнути батареї у поздовжньому і поперечному напрямках)
• Алюмінієвий каркас (призначений для фіксації і закріплення панелі)

Виробництво монокристалічної панелі

Щоб виготовити монокристалічний фотомодуль використовують максимально чистий кремній. Існує монокристалічний кремній, виготовлений за технологією бестигельной зонної плавки (діаметр злитка 150 мм) і кремній, який отримують способом Я. Чохральського (діаметр злитка 400 мм).

В процесі вирощування монокристала за методом Яна Чохральського виділяють наступні стадії:

• завантаження і плавлення шихти (суміш вихідних матеріалів);
• стабілізація розплаву;
• вирощування перетяжки;
• доведення перетяжки до заданого діаметру;
• вирощування тіла монокристала;
• вирощування зверненого конуса;
• охолодження монокристала.

Коли монокристал затвердів, його розрізають на тонкі пластини (250-300 мкм). Їх пронизують металевими електродами.

Щоб виготовити сонячну панель, потрібно з'єднати кілька модулів разом. На кожен модуль наноситься паяльний флюс. Провід розігрівається паяльником, після чого модулі поміщають на спеціальну панель. По закінченню пайки модулі очищають за допомогою ультразвуку у воді з температурою 60 градусів. Висушені і повністю очищені модулі готові до подальшого складання.

Після цього приступають до спаяння декількох модулів групи. Спочатку наноситься флюс, поліпшує якість спайки. З великою вправністю модулі збираються в чотири групи, що складаються з дев'яти модулів кожна. Таким чином, на одну панель йде 36 модулів. Модулі кріпляться край до краю, з ними потрібно поводитися вкрай обережно. За допомогою вольтметра перевіряють напругу на кожному з модулів. На цій стадії спайку легко виправити, якщо щось не працює. Якщо напруга відповідає нормі, модулі, збудовані в дев'ять рядів, піднімають пневматичним захопленням. Так, з ними легше звертатися і немає небезпеки забруднити поверхню. Модулі встановлюються на профіль.

Потім через них пропускається металева стрічка, яка є провідником і зв'язує разом чотири групи по дев'ять модулів. Кожен з модулів приварюється до металевої стрічки. Після цього модулі закриваються зверху прозорим листом багатошарового скла, яке служить жорсткою основою і підтримує модулі. Накладення частин формує багатошаровий каркас, який надає панелі додаткову жорсткість і міцність.

І, нарешті, для захисту модулів каркас запечатують плівкою. Щоб заламінувати і надати жорсткості панелі, її поміщають у піч з вакуумом. Там панель витримується протягом 15 хвилин при температурі 80 градусів. На виході з печі всі компоненти панелі міцно пов'язані воєдино. Далі її поміщають в імітатор сонця для тестування: негативні і позитивні контакти під'єднують до вольтметру. Панель вставляють в симулятор, де на нього подається потужний потік світла. З вольтметра зчитуються свідчення, таким чином, визначається сила струму, що виробляється панеллю.

На наступному етапі панель поміщається в алюмінієву раму, фіксується і закріплюється. На виробництво однієї батареї йде близько години роботи і попит на панелі продовжує зростати в міру того, як додаткові джерела енергії у будинках стають не примхою, а необхідністю.

В результаті фотомодуль виглядає як монолітна панель із загартованого скла, на текстурі якого між шарами герметизуючої плівки розміщені сонячні елементи (їх кількість може становити 36, 60 або 72).

*У таблиці зазначені максимальні дані.

Експлуатація фотоелектричних модулів

Монокристалічні панелі змонтовані в надійний і довговічний корпус, захищений від пилу, вологи та інших забруднень. Такий тип фотомодулів правильно використовувати у складі мережевих сонячних електростанцій, так як вони демонструють набагато вищі показники потужностні , ніж будь-який інший вид панелей при відкритому сонці. Це, в свою чергу, призводить до збільшення РІЧНОГО виробітку електроенергії.

Також важливо зазначити, що фотомодулі можуть розміщуються не лише на статичних будівлях, площах, але і на пересувних конструкціях, наприклад, яхтах. В останньому випадку проекти обговорюються і здійснюються в індивідуальному порядку.

Використання в Україні. Доцільно чи ні?

Застосовувати в Україні сонячні панелі з монокристалічних модулів бажано і вигідно, враховуючи кліматичну зону країни, для якої характерна мінлива хмарність разом з високою сонячною інсоляцією. У зв'язку з тим, що технологія виготовлення монокристалічних модулів складніша, ніж полікристалічних, вони коштують дорожче, але ціна виправдовується високою ефективністю і довгим терміном служби.