Как вообще делаются солнечные батареи?

Отрицатели и скептики продолжают спорить и преуменьшать достоинства солнечной энергии и других возобновляемых источников энергии. Здесь мы расскажем, как изготавливаются солнечные панели и насколько экологичным является производственный процесс.

9 октября 2019 г.

Несмотря на огромный источник энергии, сияющий в небе, отрицатели продолжают спорить и преуменьшать достоинства солнечной энергии и других возобновляемых источников энергии, снова и снова задавая одни и те же вопросы: насколько эффективна солнечная энергия? Разве это не дороже? Что происходит, когда солнце садится или становится облачно?

Мы уже развенчивали эти мифы, но нам всегда задают робкий вопрос: Хорошо, но из чего сделаны солнечные панели и не вредим ли мы климату, создавая их?

Не нужно быть застенчивым. Это немного сложно!

Во-первых, это сама панель.

Большие черные солнечные панели, которые вы видите в домах и на предприятиях, состоят из множества солнечных элементов (или фотоэлектрических элементов), изготовленных из кремниевых полупроводников, которые поглощают солнечный свет и создают электрический ток. Эти отдельные ячейки соединены вместе, чтобы сделать одну солнечную панель.

Если вы хотите получить еще больше технических знаний, вы можете взглянуть на структуру этих отдельных солнечных элементов. Они сделаны из двух типов полупроводников: положительного (p-типа) и отрицательного (n-типа) слоев кремния.

В то время как слой кремния n-типа имеет дополнительные электроны, которые могут перемещаться относительно свободно, слой p-типа имеет электронные вакансии, называемые дырками. Когда вы соединяете слои вместе, электроны начинают переходить из n-типа в p-тип, который образует особый контакт и создает в материале электрический потенциал. Когда солнечный свет попадает на это соединение, фотон может выбить электрон и оставить после себя дыру. По мере того, как все больше электронов заполняют вновь созданные дырки, свободные электроны начинают собираться на полюсе. Собранные электроны затем проходят через проводник, и возникает электрический ток.

Почему силикон?

В 1940-х годах исследователь из Bell Labs по имени Рассел Ол обнаружил функциональность PN-перехода и то, что кремний — элемент, обнаруженный в песке и второй по распространенности элемент в земной коре после кислорода — проявляет свойства, способствующие формированию данного стыка.

Ученые продолжали работать над открытием Оля, и в 1954 году Bell Labs представила первый современный солнечный элемент.

Демонстрация вдохновила в 1954 г. Газета "Нью-Йорк Таймс В статье предсказывается, что солнечные элементы в конечном итоге приведут к «осуществлению одной из самых заветных мечтаний человечества — использованию почти безграничной энергии солнца».

В настоящее время фотоэлектрические (PV) элементы в основном производятся серийно и вырезаются с помощью лазеров, что далеко от их скромного происхождения.

Далее инвертор. Солнечные элементы собирают солнечную энергию и превращают ее в электричество постоянного тока. Однако в большинстве домов и предприятий используется переменный ток (AC). Инверторы превращают электричество постоянного тока от солнечных батарей в пригодное для использования электричество переменного тока.

Наконец, есть система крепления держать все это на крыше или надежно закрепить на земле. Как правило, в северном полушарии солнечные панели должны быть обращены на юг и устанавливаться под углом 30 или 45 градусов, в зависимости от расстояния от экватора. Фиксированные крепления удерживают панели на месте, но также доступны крепления на гусеницах, которые «следуют» за солнцем в течение дня, хотя обычно они дороже.

Хорошо, так насколько все это зелено?

Да, это правда, что при производстве солнечных панелей образуется углекислый газ, как и при производстве большинства вещей. Есть также некоторая законная озабоченность по поводу утилизации солнечных батарей.

Но по мере того, как производство солнечных панелей становится более эффективным, его углеродный след значительно сокращается. Исследование 2016 года сообщает, что общие производимые выбросы снижались на 17–24 процента каждый раз, когда мощность установки удваивалась за последние 40 лет.

И общие выбросы парниковых газов, связанные с использованием солнечной энергии, по-прежнему (что неудивительно) намного ниже, чем при использовании угля или природного газа. Сами солнечные панели могут работать десятилетиями без особого обслуживания, а поскольку их детали не изнашиваются быстро, хорошо известно, что фотоэлектрические панели продолжают производить чистую электроэнергию намного дольше, чем их часто длительные гарантии, хотя иногда с немного меньшей эффективностью по сравнению с годами. исчезают от одного к другому.

По окончании срока службы панели некоторые производители предлагают своим клиентам глобальные программы утилизации.

Исследование Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), проведенное в июне 2012 г. исследование скорости фотоэлектрической деградации около 2000 солнечных установок в течение 40 лет показало, что средняя солнечная система теряет всего 0,5 процента своей выходной мощности в год. Таким образом, к концу типичной 25-летней гарантии солнечные панели на вашей крыше все еще могут работать примерно на 87 процентов от своей первоначальной мощности.

Кроме того, с ростом популярности солнечной энергии ожидается, что программы и компании по переработке отходов будут расти и становиться более надежными в будущем.

Узнайте больше о преимуществах солнечной энергии, загрузив нашу бесплатную электронную книгу, Все выглядит радужно: факты о солнечной энергии или проверка Знание — сила, наше сотрудничество с HGTV Братья по недвижимости соведущий и защитник солнечной энергии Джонатан Скотт.

В электронной книге рассказывается о невероятных преимуществах солнечной энергии и обманчивой тактике, которую используют предприятия, работающие на ископаемом топливе, чтобы защитить свою прибыль за счет каждого человека на планете.