V ognju raste fotovoltaika

Po načinu izdelave lahko sončne celice razdelimo v dve skupini, v prvi so elastične, ki jih izdelujejo po vakuumski tehnologiji, v drugi so silicijeve rezine, izdelane iz tanko narezanih blokov silicija.1800 °C in 99,9999 %Silicij je še vedno edina surovina za velikoserijsko izdelavo fotovoltaike. Spada med polprevodnike, je nestrupen, okolju prijazen, ter je pogost element v zemeljski skorji. Da izdelamo blok silicija ga je potrebno ogrevati, ohlajevati in kemično obdelovati. Pri tem ga v elektro pečeh ogrevajo do 1800°C pri čemer pridobijo surov metalurški silicij, z 99% silicija in drugimi primesmi. Takšna mešanica pa ne zadostuje za dobro delovanje, zato ga je potrebno očistiti do neverjetnih 99,9999 % čistoče. erevija Varčujem z energijo

 Po načinu izdelave lahko sončne celice razdelimo v dve skupini, v prvi so elastične, ki jih izdelujejo po vakuumski tehnologiji, v drugi so silicijeve rezine, izdelane iz tanko narezanih blokov silicija. 
 

1800 °C in 99,9999 %

Silicij je še vedno edina surovina za velikoserijsko izdelavo fotovoltaike. Spada med polprevodnike, je nestrupen, okolju prijazen, ter je pogost element v zemeljski skorji.  Da izdelamo blok silicija ga je potrebno ogrevati, ohlajevati in kemično obdelovati. Pri tem ga v elektro pečeh ogrevajo do 1800°C pri čemer pridobijo surov metalurški silicij, z  99% silicija in drugimi primesmi. Takšna mešanica pa ne zadostuje za dobro delovanje, zato ga je potrebno očistiti do neverjetnih 99,9999 % čistoče.


 

Kosmiči čistega silicija in rezina pripravljena za vgradnjo

Stranice bloka silicija je potrebno pred razrezovanjem spolirati

Čiščenje z aluminijem

Najnovejši postopek ima sedem stopenj, pri čemer ga najprej ogrejejo na 800°C in pomešajo z aluminijem. Pri tem izkoristijo različna tališča in način kristalizacije obeh materialov, maso razbrizgajo v kosmiče ter nato perejo s kislinami. Po nekaj vmesnih korakih zmes ponovno ogrevajo v peči, da stopljeni aluminij splava na vrh, pustijo da se vse skupaj strdi ter odrežejo vrhnjo plast aluminija, ki je med taljenjem nase vezal nečistoče v siliciju. Ostanek je čist silicij, ki ga nato razrezujejo. V tem delu postopka porabijo od 15 do 25 kWh elektrike na kilogram surovega metalurškega silicija in skoraj še enkrat toliko za dokončno prečiščevanje. Zaradi velikih energij, ki so vložene v predelavo, bodo kolektorji šele po treh do petih letih delovanja svojo celotno energetsko bilanco spravili na nulo. Blok silicija je, odvisno do postopka izdelave, lahko podolgovat valj dolg do 2,5 m, s premerom 330 mm ali oglat multikristalni blok, do 3 metre dolg in težak 12 ton.

 

Vroča mešanica raztaljenega silicija in aluminija ima okrog 1000 stopinj

Žična žaga za razrez bloka silicija na čim tanjše rezine

Razrezovalna znanost

Blok čistega silicija je potrebno najprej obdelati po obodu, da ga lahko vpenjajo v različne stroje za razrez. Vsi postopki morajo biti izvedeni v tisočinkah milimetra, orodja pa izjemno trda. Obrezovanje in osnovni razrez blokov silicija opravijo s diamantnimi tračnimi žagami, odpadne kose pa vrnejo v ponovno pretaljevanje. Površine nato visoko polirajo, da odstranijo mikroskopske razpoke, ki bi lahko povzročale lome rezin. Podoben učinek dosežejo steklarji, ki po razrezu z diamantom obrusijo robove stekel, s čimer nekajkrat povečajo odpornost šip.

 

Sledi razrez na čim tanjše rezine, pri čemer želijo proizvajalci imeti tudi čim manj odpadka. Da je ta postopek ključen za kvaliteto in ceno proizvoda kaže tudi podatek, da je rast števila raziskav in ponudnikov specialnih strojev na tem področju, daleč najvišja v fotovoltaičnem poslu. Želijo doseči čim tanjši rez, čim tanjšo rezino, čim višjo hitrost in razrez čim večjih blokov. Kljub temu, da rezanje izvajajo z žico tanko kot las, ki jo oblivajo z rezalno goščo, ima pogonski elektromotor rezalne naprave moč 50 kW. Takšni stroji so zelo učinkoviti, saj žica teče s hitrostjo 20m/s in prodira v material s hitrostjo 10 mm na minuto.     

 
Še jedkanje in priključevanje

Z jedkanjem površino silicijeve rezine očistijo in odstranijo sledi, ki jih je pustilo žaganje. Sledi ogrevanje na 800°C v fosforjevih parah ter jedkanje zloženega paketa rezin, s čimer odstranijo prevodno plast na robovih. Sledi še eno jedkanje, izdelava srebrnih kontaktov in ponovno ogrevanje na visoko temperaturo, vse skupaj ponovijo še na prednji strani rezine, postopke pa končno zaključijo z nanašanjem antirefleksnega sloja ter še zadnjim ogrevanjem. Šele sedaj je rezina pripravljena na montažo v kolektor, pri čemer smo v opisu nekaj proizvodnih korakov kar preskočili. Fotovoltaični kolektor zato spada med visoko tehnološke izdelke z veliko porabljene energije in še več vloženega znanja.    

 

erevija Varčujem z energijo varčevanje energije fotovoltaika sončna energija kolektorji energetika

 

Sončna elektrarna spada med tehnologije prihodnosti in sedanjosti, za investicijo v tovrstni solarni sistem se odloča čedalje več investitorjev. Vakuumski in ploščati kolektor je drugi najbolje izkoriščan sistem obnovljivih virov energije. Elektrarna na sonce je donosna investicija, koristi naravne vire, ekološko ozaveščeni uporabniki dejansko vplivajo na zmanjšanje toplogrednih plinov. Električna energija je dobrina, brez katere človeštvo ne more obstajati. Jo znamo koristiti? Je med osnovnimi potrebami človeka tretirana kot se pričakuje? Smo vzgojeni da jo trošimo racionalno? Je električna energija samoumevna? Življenska doba PV sončne elektrarne je vsaj 25 let. Donosnost investicije v solarni sistem ni vprašljiva, država podpira investicije v obnovljive vire energije, podpore se sicer vv razvitih državah EU spreminjajo, glede na ekspanzijo sončnih elektrarn in glede na dosežen delež električne energije iz obnovljivih virov energije. Sončna elektrarna predstavlja vir električne energije, brez negativnih učinkov na okolje. Cene modulov se umirjajo, povpraševanje za sončne elektrarne pa stalno raste.

Več iz teme:

POVEZANI ČLANKI