Technische Leitfäden

SOLARPLATTEN

Wie läuft der Produktionszyklus eines Solarmoduls ab?

Photovoltaikmodule gelten als doppelt grün:

1. Sie produzieren grüne, erneuerbare Energie

2. Sie können recycelt werden

3. Am Ende seiner Lebensdauer besteht für jedes Panel die Möglichkeit, es dem Recycling zuzuführen95% allerdings sind die Kosten heute höher als bei der erneuten Herstellung, insbesondere bei der Trennung der Solarzellen von der Verkapselung. Die Organisation PV Cycle ist dafür verantwortlich, das Recycling von Modulen in der Industrie durch Forschung nach Prozessverbesserungen zu fördern

4. Ungefähr dazwischen2 und 2,5 Jahresodass das Modul die gleiche Energie produziert, die zu seiner Herstellung verwendet wurde (TRE).

Wie wird ein Solarpanel hergestellt?

Wie im Bild gezeigt, verfügen wir in der ersten Phase über chemisches Silizium mit einer Reinheit von 99,9 %.

Dieses Silizium wird geschmolzen und entsteht je nach Geschwindigkeit des Kristallisationsprozesses zu einem monokristallinen oder polykristallinen Barren. Polykristalline Barren sind das Ergebnis eines schnelleren und unkontrollierteren Kristallisationsprozesses als monokristalline Barren. Sie weisen eine hohe Leistung bei diffusem Licht auf, die Gesamtleistung des polykristallinen Panels ist jedoch geringer als die des monokristallinen Panels. Monokristalline Ingots können je nach der auf das Silizium aufgebrachten Dotierung vom Typ P oder Typ N sein.

Sobald der Barren erhalten ist, wird er geschnitten, wodurch Wafer entstehen. Es gibt unterschiedliche Wafergrößen, es muss jedoch berücksichtigt werden, dass der Spannungsabfall umso geringer ist, je weniger Wafer das Panel hat.

Anschließend wird dieser Wafer chemischen Oberflächenbehandlungen unterzogen, um seine Leistung zu steigern:

•       Antireflexionsbehandlungen (AR)

•       Zusätzliche Schichten wie PERC-Technologie, damit die Zelle ultraviolettes Licht absorbiert

•       Teilen Sie die Zellen so auf, dass bei Beschädigung eines Teils der Zelle (Heiße Zelle) hat keinen Einfluss auf den Betrieb der übrigen.

•       Schlanker Finger

Wenn die Zellen fertig sind, geht es an den Plattenbau. Im Allgemeinen werden 60 oder 72 Zellen pro Panel verwendet. Bei geteilten Zellen wären es 120 oder 144 geteilte Zellen.

Abschließend wird das komplette System mit allen für die Installation erforderlichen Paneelen sowie dem Trägermaterial und der Verkabelung hergestellt.

Wie hoch sind die Kosten für den Produktionsprozess einer Solaranlage?

Die Gewinnung von Silizium, der Prozess des Schmelzens und die anschließende Kristallisation zur Gewinnung des Barrens machen 20 % der Gesamtkosten der Ausbildungskette aus.

Die chemischen Prozesse zur Herstellung der Zellen und zum Zusammenbau des Panels machen 30 % der Gesamtkosten aus.

Die restlichen 50 % der Kosten entfallen auf die Integration des Systems, die Montage der Paneele auf den Tragkonstruktionen, ihre Verbindung und ihre korrekte Positionierung.

Deshalb liegt der Wettbewerbsvorteil in diesem letzten Schritt, da die Herstellung des Solarmoduls bereits mit wettbewerbsfähigen Kosten verbunden ist.

Welche Zelltypen gibt es?

Abhängig von der Form und den angewandten Behandlungen gibt es verschiedene Arten von Zellen. Drei Arten von Zellen können klassifiziert werden: Polykristalline Frontkontaktzellen: Diese Zellen zeichnen sich durch gerade Ecken und Zellwirkungsgrade zwischen 14 und 16 % aus. Wenn eine PERC-Behandlung (Passive Emiter Rear Cell) angewendet wird, können Split-Cell- oder Slim-Finger einen Wirkungsgrad von 18–20 % erreichen

>Monokristallin mit Frontkontakt: Diese Zellen zeichnen sich durch gerade Ecken und einen Zellwirkungsgrad zwischen 15 und 17 % aus. Wenn eine PERC-Behandlung (Passive Emiter Rear Cell) angewendet wird, können Split Cell und Slim Finger einen Wirkungsgrad von 19–23 erreichen

Monokristallin mit Rückkontakt: Diese Zellen zeichnen sich durch gerade Ecken und keine vorderen Finger aus und haben einen Zellwirkungsgrad zwischen 15 und 17 %. Bei Anwendung der PERC-Behandlung (Passive Emiter Rear Cell) können Split Cell und Slim Finger einen Wirkungsgrad von 21–24 % erreichen

Wovon hängt der Wirkungsgrad einer Solarzelle ab?

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle und letztendlich des Photovoltaikmoduls hängt hauptsächlich von 3 Faktoren ab:

-          Spektrale Reaktion – Fähigkeit, den größten Wellenlängenbereich der Sonnenstrahlung zu erfassen. Zum Beispiel die PERC-Technologie (Passive Emitter-Hinterzelle)Damit können Sie die blauen Bereiche des Spektrums erfassen. 

-          Fähigkeit, Wärmeverluste bei der Stromzirkulation durch die Zellen zu reduzieren. Zum Beispiel Verkleinerung der Fingerpartie

-          Reduzierung der Elektronenrekombination, zum Beispiel durch verkupferte Rückzelle oder Zellgrößenreduzierung (Split Cell) oder Siliziumtexturierung 

Was sind die Unterschiede zwischen flachem Silikon und strukturiertem Silikon?

Wenn für die Module flaches Silizium verwendet wird, trifft das einfallende Licht (I) mit der Reflexion R auf die Oberfläche. R variiert von 0 bis 1. Das von der Oberfläche reflektierte Licht (RI) wird im gleichen Winkel reflektiert, in dem es auftrifft. Im Gegensatz dazu kann das reflektierte Licht (RI) auf einer rauen Oberfläche erneut auf die Siliziumoberfläche treffen und dann die R2I-Reflexion verringern.

Was sind die wichtigsten Innovationen in der Zell-/Panel-Herstellung in den letzten 2 Jahren?

In den letzten Jahren wurden verschiedene Technologien auf Solarzellen angewendet, um die Leistung des Solarmoduls zu steigern. Die bemerkenswertesten sind:

Geteilte Zelle: Panels mit 72 Zellen werden zu 144 Zellen, da sie in zwei Teile geteilt werden. Diese neue Konfiguration bedeutet, dass der Strom, der durch jede einzelne Zelle fließt, halbiert ist, sodass die Wärmeverluste in jeder Zelle reduziert werden. Dadurch kann das gesamte Panel bei einer niedrigeren Temperatur arbeiten, was seine Leistung erhöht. Diese neue Konfiguration steigert die Leistung des Panels um rund 1 %.

Multibus-Leiste: Die einfachsten Frontkontaktplatten/Zellen haben 2 Sammelschienen (Leiter) pro Zelle, die für das Sammeln der Elektronen verantwortlich sind, um sie zum Panel-Ausgang zu leiten. Derzeit verfügt jede Zelle über vier oder mehr Sammelschienen, was die Elektronenrekombination verringert, da die Distanz, die die Elektronen zurücklegen, kürzer ist. Diese Technologie hilft beim Einfangen von Photonen und reduziert den Serienwiderstand des Panels. Darüber hinaus erhöht es die Effizienz des Panels um das 1,5-fache%-2% PERC-Technologie (Passive Emitter Rear Cell): Sie besteht aus einer Passivierung/Beschichtung auf der Rückseite der Zelle, die es ermöglicht, die Photonen des blauen Aspekts der Sonnenstrahlung einzufangen. Der PERC fungiert als Spiegel und ist in der Lage, jene Photonen einzuleiten, die durch das Silizium zurück in die Zelle gelangen würden. Daher sind viele alte Panels blau, da es die einzige für das Auge sichtbare Farbe ist, die nicht von der Zelle erfasst wird. Die PERC-Technologie steigert die Leistung um 1–3 %.

Wie ist ein Solarpanel aufgebaut?

Silizium-Solarmodule haben unabhängig von der verwendeten Zelltechnologie das gleiche Aufbauschema wie unten angegeben:

 Glas oder Kristall: Strukturelement des Panels, durch das Photonen in Richtung der Zellmatrix gelangen. Die Kristalle für Solarmodule sind:

A.      Hergestellt aus gehärtetem Glas, um eine höhere mechanische Beständigkeit, insbesondere gegen Stöße und Biegung, zu erreichen. Sie enthalten wenig Fe (Eisen), um Wärmeverluste zu vermeiden

B.      Sie sind mit einer Antireflexionsschicht (AR-Beschichtung) behandelt, um den Reflexionskoeffizienten zu verringern und die Photonenbrechung zu erhöhen. Die Glasbehandlung erhöht die Effizienz des Panels um 3-5 %.

Zellenarray: Durch das Verschweißen der „Busbars“ werden die Zellen miteinander verbunden. Das verwendete Material ist eine Leichtmetalllegierung, typischerweise aus Silber oder Blei mit Zinn (Sn60Pb40 oder Sn96Ag4). Es handelt sich um einen heiklen Vorgang und übermäßiger Druck auf die Kontakte oder übermäßige Wärmezufuhr können zu Rissen führen.

VORABEND: Akronym für „Ethylvinylacetat“ ist ein thermoplastisches Polymer mit hoher Transparenz, hoher Flexibilität und guten mechanischen Eigenschaften zur Einbettung von Photovoltaikzellen. EVA ist der Hauptfaktor bei der Herstellung von Solarmodulen, der sich aufgrund des Verlusts der elektrischen Isolierung im Laufe der Zeit auf die PID (Power Induced Degradation) auswirkt.

TEDLAR: So wird Polyvinylfluorid (PVF) allgemein genannt. Es handelt sich um ein Klebeharz, das ein optimales Gleichgewicht aus Haltbarkeit, Verschleiß- und Wasserbeständigkeit sowie hoher Feuerbeständigkeit bietet.

RTV: Akronym für „Room Temperature Vulcanization“-Silizium. Es handelt sich um einen Polymerklebstoff, der in der Industrie häufig zur Befestigung der Anschlussdose am TEDLAR verwendet wird. Der Einsatz dieses Materials liegt in seiner hohen Klebekompatibilität mit PVF und seinen geringen Kosten.

J-Box: Die Anschlussdose ist dieschnittstellezwischen der Photovoltaikanlage und dem elektrischen System. Daraus gehen die elektrischen Kabel hervor, um die aufeinanderfolgenden Module einer Reihe oder « zu verbindensaite». Die Box hat eine bestimmte Anzahl vondioden(je nach Modulmorphologie)die als Elemente von dienenschutzundenergieoptimierung.

Wie unterscheiden sich bifaziale Solarmodule?

Es ist wichtig zu betonen, dass bifaziale Panels NICHT doppelt so viele Zellen haben wie monofaziale Panels. Es handelt sich um dasselbe Panel mit zwei grundlegenden Unterschieden:

-          Die Rückseitenfolie oder das Tedlar wird durch eine Schicht aus transparentem Tedlar oder einem anderen Glas ersetzt(Glas-Glas-Solarpanel)

-          Die Zellen sind beidseitig verbunden. Die Zinnbusse zirkulieren sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Solarpanels, um die auf beiden Seiten erzeugten Elektronen aufzufangen.

Wie unterscheiden sich monokristalline und polykristalline Zellen?

Monokristalline Zellen schneiden bei direkter Strahlung besser ab. Polykristalline funktionieren am besten bei diffuser Strahlung.

Warum haben Solarmodule unterschiedlicher Leistung das gleiche technische Datenblatt?

Weil er es istgleiche Plattemit unterschiedlichen Kräften. Jede Zelle wird nach ihrer Leistung klassifiziertblitztest. Sie sind nach Kategorien gruppiert, um unterschiedliche Leistungsfamilien zu ergeben .