Күн батареясының модулі

Әдетте, күн батареясының модулі жоғарыдан төменге қарай бес қабаттан тұрады, соның ішінде фотоэлектрлік шыны, қаптама жабысқақ пленкасы, ұяшық чипі, қаптама жабысқақ пленкасы және артқы панель:

（1） Фотоэлектрлік шыны

Бір күн фотоэлектрлік элементінің механикалық беріктігі нашар болғандықтан, оны бұзу оңай;Ауадағы ылғал мен коррозиялық газ электродты бірте-бірте тотықтырады және тот басады және сыртқы жұмыстың ауыр жағдайларына төтеп бере алмайды;Сонымен қатар, жалғыз фотоэлектрлік элементтердің жұмыс кернеуі әдетте шағын, бұл жалпы электр жабдықтарының қажеттіліктерін қанағаттандыру қиын.Сондықтан күн батареялары, әдетте, EVA пленкасы арқылы қаптама панелі мен артқы панель арасында тығыздалған, орамы және тұрақты ток шығысын дербес қамтамасыз ете алатын ішкі қосылымы бар бөлінбейтін фотоэлектрлік модульді құрайды.Бірнеше фотоэлектрлік модульдер, инверторлар және басқа электрлік керек-жарақтар фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру жүйесін құрайды.

Фотовольтаикалық модульді жабатын фотовольтаикалық шыны қапталғаннан кейін ол жоғары жарық өткізгіштігін қамтамасыз ете алады, осылайша күн батареясы көбірек электр энергиясын өндіре алады;Сонымен қатар, қатайтылған фотоэлектрлік шыны жоғары беріктікке ие, бұл күн батареяларын желдің жоғары қысымына және тәуліктік температура айырмашылығына төтеп бере алады.Сондықтан фотоэлектрлік шыны фотоэлектрлік модульдердің таптырмас аксессуарларының бірі болып табылады.

Фотоэлектрлік элементтер негізінен кристалды кремний жасушалары және жұқа қабықшалы жасушалар болып бөлінеді.Кристалды кремний жасушалары үшін қолданылатын фотоэлектрлік шыны негізінен каландрлеу әдісін қолданады, ал жұқа қабықшалар үшін қолданылатын фотоэлектрлік шыны негізінен қалқымалы әдісті қолданады.

（2） Тығыздағыш жабысқақ пленка (EVA)

Күн батареясының қаптамасының жабысқақ пленкасы күн батареясы модулінің ортасында орналасқан, ол ұяшық парағын орап, шыны мен артқы тақтамен байланыстырылады.Күн батареясының қаптамасы жабысқақ пленкасының негізгі функцияларына мыналар жатады: күн батареясы желісі жабдығына құрылымдық қолдау көрсету, ұяшық пен күн радиациясы арасындағы максималды оптикалық байланысты қамтамасыз ету, ұяшық пен желіні физикалық оқшаулау және жасуша шығаратын жылуды өткізу, Сондықтан орауыш пленка өнімдері жоғары су буының тосқауылына, жоғары көрінетін жарық өткізгіштігіне, жоғары көлемдік кедергіге, ауа-райына төзімділікке және PID қарсы өнімділікке ие болуы керек.

Қазіргі уақытта EVA жабысқақ пленкасы күн батареяларын орау үшін ең көп қолданылатын жабысқақ пленка материалы болып табылады.2018 жылғы жағдай бойынша оның нарықтағы үлесі шамамен 90% құрайды.Оның 20 жылдан астам қолдану тарихы бар, өнімнің теңдестірілген өнімділігі және жоғары құны бар.POE жабысқақ пленкасы - кең таралған фотоэлектрлік қаптаманың жабысқақ пленка материалы.2018 жылғы жағдай бойынша оның нарықтағы үлесі шамамен 9% 5. Бұл өнім этилен октенді сополимер болып табылады, ол күн сәулесінің бір шыны және қос шыны модульдерін, әсіресе қос шыны модульдерін орау үшін қолдануға болады.POE жабысқақ пленкасы жоғары су буының тосқауыл жылдамдығы, жоғары көрінетін жарық өткізгіштігі, жоғары көлемдік кедергі, тамаша ауа-райына төзімділік және ұзақ мерзімді PID қарсы өнімділігі сияқты тамаша сипаттамаларға ие.Бұған қоса, бұл өнімнің бірегей жоғары шағылыстырғыш өнімділігі модуль үшін күн сәулесін тиімді пайдалануды жақсартады, модульдің қуатын арттыруға көмектеседі және модульді ламинациялаудан кейін ақ жабысқақ пленка толып кету мәселесін шеше алады.

（3） Батарея чипі

Кремний күн батареясы әдеттегі екі терминалды құрылғы болып табылады.Екі терминал сәйкесінше жарық қабылдау бетінде және кремний чипінің артқы жарық бетінде орналасқан.

Фотоэлектрлік энергияны өндіру принципі: Фотон металға жарқыраған кезде оның энергиясын металдағы электрон толығымен сіңіре алады.Электрон жұтқан энергия металл атомының ішіндегі кулон күшін жеңіп, жұмыс істеуге, металл бетінен шығып, фотоэлектронға айналуға жеткілікті үлкен.Кремний атомында төрт сыртқы электрон бар.Егер таза кремнийге фосфор атомдары сияқты сыртқы бес электроны бар атомдар қосылса, ол N-типті жартылай өткізгішке айналады;Егер таза кремнийді бор атомдары сияқты сыртқы үш электроны бар атомдармен легирленген болса, Р-типті жартылай өткізгіш түзіледі.P типі мен N типі біріктірілгенде, жанасу беті потенциалдар айырмасын құрайды және күн ұяшығына айналады.PN өткеліне күн сәулесі түскенде, ток P-типті жағынан N-типті жағына өтіп, ток түзеді.

Қолданылатын әртүрлі материалдарға сәйкес күн батареяларын үш санатқа бөлуге болады: бірінші санат - монокристалды кремний және поликристалды кремнийді қоса алғанда, кристалды кремний күн батареялары.Олардың ғылыми-зерттеу және әзірлеу және нарықта қолдану салыстырмалы түрде терең, және олардың фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігі жоғары, ағымдағы батарея чипінің негізгі нарықтық үлесін алады;Екінші санат - кремний негізіндегі пленкаларды, қосылыстар мен органикалық материалдарды қоса алғанда, жұқа қабықшалы күн батареялары.Дегенмен, шикізаттың тапшылығы немесе улылығы, конверсиялық тиімділігі төмен, тұрақтылығы нашар және басқа да кемшіліктерге байланысты олар нарықта сирек қолданылады;Үшінші санат - жаңа күн батареялары, соның ішінде ламинатталған күн батареялары, олар қазіргі уақытта зерттеу және әзірлеу сатысында және технология әлі жетілмеген.

Күн батареяларының негізгі шикізаты полисилиций болып табылады (олар бір кристалды кремний таяқшаларын, полисилиций құймаларын және т.б. шығара алады).Өндіріс процесі негізінен мыналарды қамтиды: тазалау және флокировкалау, диффузия, жиектерді тазарту, фосфорсыздандырылған кремний шыны, PECVD, экранды басып шығару, агломерация, сынау және т.б.

Мұнда монокристалды және поликристалды фотоэлектрлік панель арасындағы айырмашылық пен байланыс кеңейтілген

Монокристалды және поликристалды кремнийдің кристалды күн энергиясының екі техникалық жолы болып табылады.Егер монокристалды толық таспен салыстыратын болсақ, поликристалды - қиыршық тастардан жасалған тас.Әртүрлі физикалық қасиеттерге байланысты монокристалдың фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігі поликристалға қарағанда жоғары, бірақ поликристалдың құны салыстырмалы түрде төмен.

Монокристалды кремнийлі күн батареяларының фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігі шамамен 18%, ал ең жоғарысы 24% құрайды.Бұл күн батареяларының барлық түрлерінің фотоэлектрлік түрлендірудің ең жоғары тиімділігі, бірақ өндіріс құны жоғары.Монокристалды кремний әдетте шыңдалған шыны және су өткізбейтін шайырмен қапталғандықтан, ол берік және 25 жыл қызмет етеді.

Поликристалды кремнийлі күн батареяларын өндіру процесі монокристалды кремнийлі күн батареяларына ұқсас, бірақ поликристалды кремнийлі күн батареяларының фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігін айтарлықтай төмендету қажет, ал оның фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігі шамамен 16% құрайды.Өндіріс құны бойынша ол монокристалды кремний күн батареяларына қарағанда арзанырақ.Материалдарды өндіру оңай, электр қуатын үнемдейді және жалпы өндіріс құны төмен.

Монокристал мен поликристал арасындағы байланыс: поликристал – ақаулары бар монокристал.

Субсидиясыз онлайн сауда-саттықтың өсуімен және орнатылатын жер ресурстарының тапшылығының артуымен әлемдік нарықта тиімді өнімдерге сұраныс артып келеді.Инвесторлардың назары да бұрынғы асығыстықтан бастапқы көзге, яғни энергия өндіру өнімділігі мен жобаның ұзақ мерзімді сенімділігіне ауысты, бұл болашақ электр станциясының кірісінің кілті болып табылады.Бұл кезеңде поликристалды технология әлі де өзіндік құны бойынша артықшылықтарға ие, бірақ оның тиімділігі салыстырмалы түрде төмен.

Поликристалды технологияның баяу өсуінің көптеген себептері бар: бір жағынан, ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстардың құны жоғары болып қалуда, бұл жаңа процестердің жоғары өндірістік құнына әкеледі.Екінші жағынан, жабдықтың бағасы өте қымбат.Дегенмен, тиімді монокристалдардың қуат өндіру тиімділігі мен өнімділігі поликристалдар мен қарапайым монокристалдардың қолы жетпейтініне қарамастан, кейбір бағаға сезімтал тұтынушылар таңдау кезінде әлі де «бәсекелестікке қабілетсіз» болады.

Қазіргі уақытта тиімді монокристалды технология өнімділік пен құн арасындағы жақсы тепе-теңдікке қол жеткізді.Монокристалды сату көлемі нарықта жетекші орынға ие болды.

（4） Артқы тақта

Күн батареясының артқы панелі - күн батареясы модулінің артқы жағында орналасқан фотоэлектрлік орауыш материал.Ол негізінен күн батареясының модулін сыртқы ортада қорғау, орауыш пленкадағы, жасуша чиптеріндегі және басқа материалдардағы жарық, ылғалдылық және жылу сияқты қоршаған орта факторларының коррозиясына қарсы тұру үшін қолданылады және ауа райына төзімді оқшаулауды қорғау рөлін атқарады.Артқы панель PV модулінің артқы жағындағы ең сыртқы қабатта орналасқандықтан және сыртқы ортамен тікелей байланыста болғандықтан, ол тамаша жоғары және төмен температураға, ультракүлгін сәулеленуге, қоршаған ортаның қартаюына, су буының тосқауылына, электр оқшаулауына және т.б. қасиеттері күн батареясының модулінің 25 жылдық қызмет ету мерзіміне сәйкес келеді.Фотоэлектрлік өнеркәсіптің электр энергиясын өндіру тиімділігіне қойылатын талаптардың үздіксіз жақсаруымен, кейбір жоғары өнімді күн артқы панелінің өнімдері күн модульдерінің фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігін жақсарту үшін жоғары жарық шағылыстыруға ие.

Материалдардың жіктелуі бойынша артқы панель негізінен органикалық полимерлер мен бейорганикалық заттарға бөлінеді.Күннің артқы тақтасы әдетте органикалық полимерлерге жатады, ал бейорганикалық заттар негізінен шыны болып табылады.Өндіріс процесіне сәйкес, негізінен композициялық түрі, жабын түрі және коэкструзия түрі бар.Қазіргі уақытта композиттік артқы панель бэкплан нарығының 78% -дан астамын құрайды.Қос әйнек компоненттерін қолданудың артуына байланысты шыны артқы панельдің нарықтық үлесі 12% -дан асады, ал қапталған артқы және басқа құрылымдық артқы панельдердің үлесі шамамен 10% құрайды.

Күн батареясының шикізаты негізінен ПЭТ негізі пленкасы, фтор материалы және желімнен тұрады.ПЭТ негізі пленкасы негізінен оқшаулау және механикалық қасиеттерді қамтамасыз етеді, бірақ оның ауа-райына төзімділігі салыстырмалы түрде нашар;Фторлы материалдар негізінен екі түрге бөлінеді: фторлы пленка және фтор бар шайыр, олар оқшаулауды, ауа-райына төзімділікті және тосқауылдық қасиеттерді қамтамасыз етеді;Желім негізінен синтетикалық шайырдан, емдік агенттен, функционалдық қоспалардан және басқа химиялық заттардан тұрады.Ол композиттік артқы панельде ПЭТ негізі пленкасы мен фторлы пленканы байланыстыру үшін қолданылады.Қазіргі уақытта жоғары сапалы күн батареясының модульдерінің артқы панельдері негізінен ПЭТ негізгі пленкасын қорғау үшін фторидті материалдарды пайдаланады.Жалғыз айырмашылығы - қолданылатын фторидті материалдардың пішіні мен құрамы әртүрлі.Фторлы материал ПЭТ негізі пленкасында фторлы пленка түріндегі желіммен біріктірілген, ол композиттік артқы панель болып табылады;Ол арнайы процесс арқылы фторы бар шайыр түріндегі ПЭТ негіздік пленкамен қапталған артқы панель деп аталады.

Жалпы айтқанда, композиттік артқы панель фтор пленкасының тұтастығына байланысты жоғары кешенді өнімділікке ие;Қапталған артқы тақта материалдың төмен құнына байланысты бағалық артықшылыққа ие.

Композиттік артқы панельдің негізгі түрлері

Композиттік күн панелін фтордың құрамы бойынша екі жақты фторлы пленкаға, бір жақты фторлы пленкаға және фторсыз артқы тақтаға бөлуге болады.Тиісті ауа-райына төзімділігі және басқа сипаттамаларының арқасында олар әртүрлі орталарға жарамды.Жалпы айтқанда, қоршаған ортаға ауа-райына төзімділік екі жақты фторлы пленкамен, бір жақты фторлы пленкамен және фторсыз артқы панелімен жүреді және олардың бағасы әдетте өз кезегінде төмендейді.

Ескертпе: (1) ПВФ (монофторланған шайыр) пленкасы ПВФ сополимерінен экструдталған.Бұл қалыптастыру процесі PVF сәндік қабатының ықшам болуын және PVDF (дифторланған шайыр) жабынын бүрку немесе роликті жабу кезінде жиі пайда болатын түйреуіштер мен жарықтар сияқты ақаулардың болмауын қамтамасыз етеді.Сондықтан PVF пленкасының сәндік қабатының оқшаулауы PVDF жабынынан жоғары.ПВФ пленкасын жабатын материал коррозиясы нашар жерлерде қолдануға болады;

(2) PVF пленкасын өндіру процесінде бойлық және көлденең бағыттар бойынша молекулалық тордың экструдталған орналасуы оның физикалық күшін айтарлықтай күшейтеді, сондықтан PVF пленкасы үлкен қаттылыққа ие болады;

(3) ПВФ пленкасының тозуға төзімділігі жоғары және қызмет ету мерзімі ұзағырақ болады;

(4) Экструдталған PVF пленкасының беті тегіс және нәзік, жолақтарсыз, апельсин қабығынан, микро әжімдерден және роликті жабу немесе бүрку кезінде бетінде пайда болатын басқа ақауларсыз.

Қолданылатын сценарийлер

Ауа-райына жоғары төзімді болғандықтан, екі жақты фторлы пленка композиттік артқы панелі суық, жоғары температура, жел және құм, жаңбыр және т.б. сияқты ауыр орталарға төтеп бере алады және әдетте үстірт, шөл, Гоби және басқа аймақтарда кеңінен қолданылады;Бір жақты фторлы пленка композиттік артқы тақтасы екі жақты фторлы пленка композиттік артқы панелінің өзіндік құнын төмендететін өнімі болып табылады.Екі жақты фторлы пленкадан жасалған композициялық артқы панельмен салыстырғанда оның ішкі қабаты ультракүлгінге төзімділігі мен жылуды диссипациялау қабілеті төмен, бұл негізінен шатырлар мен қалыпты ультракүлгін сәулеленуі бар аймақтарға қолданылады.

6、 PV инверторы

Күн фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру процесінде фотоэлектрлік массивтер өндіретін қуат тұрақты ток қуаты болып табылады, бірақ көптеген жүктемелер айнымалы ток қуатын қажет етеді.Тұрақты токпен жабдықтау жүйесінде үлкен шектеулер бар, бұл кернеуді түрлендіруге ыңғайлы емес, сонымен қатар жүктемені қолдану аясы да шектеулі.Арнайы электрлік жүктемелерден басқа тұрақты токты айнымалы ток қуатына түрлендіру үшін инверторлар қажет.Фотовольтаикалық инвертор күн фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру жүйесінің жүрегі болып табылады.Ол фотоэлектрлік электр энергиясын түрлендіру технологиясы арқылы фотоэлектрлік электр энергиясын өндіру жүйесімен жасалған тұрақты токты өмірге қажетті айнымалы ток қуатына түрлендіреді және фотоэлектр станциясының маңызды негізгі құрамдастарының бірі болып табылады.