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Solar Energie Systeme
Herstellungsprozesse
Alles beginnt mit dem Rohstoff Sand. Die meisten Solarmodule bestehen aus Silizium, dem Hauptbestandteil von natürlichem Strandsand. Silizium ist reichlich vorhanden und damit das am zweithäufigsten verwendbare Element auf der Erde.
Die Umwandlung von Sand in hochwertiges Silizium ist jedoch kostspielig und energieintensiv. Hochreines Silizium wird aus Quarzsand in einem Lichtbogenofen bei sehr hohen Temperaturen hergestellt.
Silizium wird normalerweise in Form von festem Gestein gesammelt. Hunderte dieser Gesteine werden bei sehr hohen Temperaturen zu zylindrischen Barren zusammengeschmolzen. Ein zylindrischer Stahlofen wird verwendet, um die gewünschte Form zu erreichen. Beim Schmelzprozess wird auf die perfekte Ausrichtung aller Atome in der gewünschten Struktur und Orientierung geachtet. Dem Prozess wird Bor zugesetzt, das dem Silizium eine positive elektrische Polarität verleiht.
Monokristalline Zellen werden aus einem einzigen Siliziumkristall hergestellt. Monosilizium hat eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Strom, sodass der Preis für monokristalline Module höher ist.
Polysiliziumzellen werden durch Zusammenschmelzen mehrerer Siliziumkristalle hergestellt. Sie können sie an der gebrochenen Glasoptik erkennen, die durch die verschiedenen Siliziumkristalle gegeben wird. Nachdem der Barren abgekühlt ist, wird geschliffen und poliert, wodurch der Barren eine gerade Kante hat.
Die Chips stellen den nächsten Schritt im Herstellungsprozess dar. Der Siliziumbarren wird in dünne Scheiben, auch Chips genannt, geschnitten. Zum präzisen Schneiden wird eine Drahtsäge verwendet. Die Dünne der Chips ist wie ein Stück Papier.
Da reines Silizium glänzt, kann es Sonnenlicht reflektieren. Um den Verlust des Sonnenlichts zu reduzieren, wird eine nicht reflektierende Beschichtung über den Siliziumchips angebracht.
Die folgenden Prozesse verwandeln einen Solarchip in eine Solarzelle, die Sonnenenergie in Strom umwandeln kann.
Jeder der Chips wird behandelt und jeder Oberfläche werden Metallleiter hinzugefügt. Die Leiter verleihen der Chipoberfläche eine gitterartige Matrix. Dadurch wird die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom ermöglicht. Die Beschichtung erleichtert die Absorption von Sonnenlicht, anstatt es zu reflektieren.
Phosphor wird in einer ofenähnlichen Kammer in einer dünnen Schicht auf die Oberfläche der Flakes aufgetragen. Dadurch wird die Oberfläche in negativer elektrischer Richtung aufgeladen. Die Kombination von Bor und Phosphor ergibt die Positiv-Negativ-Kopplung, die für die ordnungsgemäße Funktion der PV-Zelle entscheidend ist.
Solarzellen werden unter Verwendung von Metallverbindern zusammengelötet, um die Zellen zu verbinden. Solarmodule bestehen aus Solarzellen, die in eine matrixartige Struktur integriert sind. Auf dem Markt erhältliche Standardplatten:
• Paneele mit 48 Zellen – geeignet für kleine Wohndächer.
• 60-Zellen-Module – dies ist die Standardgröße.
• 72-Zellen-Module für großzellige Installationen.
Das System mit der gängigsten Größe in kWh für Haushalte auf der Welt ist das 4-kWh-Solarsystem.
Nach dem Zusammenbau der Zellen wird eine dünne Glasschicht (ca. 6-7 mm) auf die der Sonne zugewandte Vorderseite aufgebracht. Die Trägerschicht besteht aus hochbeständigem Material auf Polymerbasis.
Dadurch wird verhindert, dass Wasser, Erde und andere Materialien von hinten in die Platte eindringen. Als nächstes wird die Anschlussbox hinzugefügt, um die Verbindungen innerhalb des Moduls zu ermöglichen.
Sobald der Rahmen zusammengebaut ist, kommt alles zusammen. Der Rahmen bietet auch Schutz vor Stößen und Witterungseinflüssen. Durch die Verwendung eines Rahmens kann die Platte auch auf verschiedene Arten montiert werden, beispielsweise durch Montageklammern.
EVA (Ethylenvinylacetat) ist der Klebstoff, der alles zusammenhält. Es ist sehr wichtig, dass die Qualität des Verkapselungsmittels hoch ist, damit es die Zellen bei rauen Wetterbedingungen nicht beschädigt.
