Moduł słoneczny

Moduł solarny lub fotowoltaiczny moduł konwertuje światło od słońca bezpośrednio w energię elektryczną . Moduł składa się z ogniw słonecznych połączonych szeregowo lub równolegle. Moduły słoneczne są dostępne w wersji elastycznej i sztywnej. Sztywne moduły słoneczne zwykle składają się z ogniw słonecznych na bazie krzemu, które są zamontowane na aluminiowej ramie i przykryte szklaną płytą. Ogniwa słoneczne są mechanicznie chronione przed wpływami środowiska przez moduł, m.in. B. Grad , TCO -- korozja . Elastyczne moduły słoneczne są oparte na materiałach organicznych i są najlepiej wykorzystywane w sektorze mobilnym.

Polikrystaliczne moduły słoneczne

Same moduły słoneczne są łączone pojedynczo lub jako grupy w systemach fotowoltaicznych . W fotowoltaiczne materiały albo elektrycznosci niezależne konsumenci takie. B. satelity lub są wykorzystywane do dostarczania energii do publicznej sieci energetycznej . Całość wszystkich modułów systemu fotowoltaicznego nazywana jest generatorem słonecznym .

Moduł fotowoltaiczny charakteryzuje się swoimi właściwościami elektrycznymi (np. napięcie obwodu otwartego i prąd zwarciowy). Krzywa charakterystyczna modułu słonecznego zależy od wzajemnego połączenia ogniw słonecznych. Aby utrzymać wysoką wydajność, ważne jest, aby podłączone ogniwa słoneczne były jak najbardziej do siebie podobne. W tym celu klasyfikowane są ogniwa słoneczne.

Wymagania mechaniczne

Na moduły fotowoltaiczne do instalacji w systemie fotowoltaicznym stawiane są następujące wymagania mechaniczne :

  • przezroczysta osłona odporna na promieniowanie i warunki atmosferyczne
  • solidne połączenia elektryczne
  • Ochrona kruchego ogniwa słonecznego przed wpływami mechanicznymi
  • Ochrona ogniw słonecznych i połączeń elektrycznych przed wilgocią
  • Wystarczające chłodzenie ogniw słonecznych
  • Ochrona przed kontaktem z elementami przewodzącymi prąd elektryczny
  • Opcje obsługi i mocowania

Typowa struktura

Moduł słoneczny na moście autostradowym

Poniżej wyjaśniono strukturę przy użyciu najczęściej używanego typu modułu na świecie:

  • szybę , zazwyczaj tzw hartowanego szkła bezpiecznego (ESG) z boku na działanie promieni słonecznych, które, między innymi, służy do ochrony przed gradem i brudem
  • przezroczysta warstwa tworzywa sztucznego ( octan etylenowo-winylowy (EVA), poliolefina (PO) lub guma silikonowa), w której osadzone są ogniwa słoneczne
  • monokrystaliczne lub polikrystaliczne ogniwa słoneczne połączone ze sobą elektrycznie za pomocą pasków lutowniczych
  • Kolejna folia z tworzywa sztucznego do klejenia tylnej obudowy, podobna do folii do osadzania z przodu
  • Laminowanie tylnej strony odporną na warunki atmosferyczne folią z tworzywa sztucznego B. wykonane z polifluorku winylu (Tedlar) i poliestru lub innej tafli szkła (tzw. moduły szkło-szkło)
  • Skrzynka przyłączeniowa z diodą gaszącą lub diodą obejściową ( patrz poniżej ) i zaciskiem przyłączeniowym, często fabrycznie wyposażona w kable połączeniowe i wtyczki (przeważnie połączenia wtykowe MC4 między 4 a 6 mm²)
  • w większości aluminiowa rama profilowa do ochrony szyby podczas transportu, przenoszenia i montażu, do mocowania i usztywniania kompozytu, moduły bezramowe są w większości projektowane jako moduły szkło-szkło i są mocowane bezpośrednio do konstrukcji nośnej za pomocą specjalnych zacisków
  • Indywidualny numer seryjny na ramie lub w przypadku niektórych marek osadzony w sposób niezmienny z ogniwami słonecznymi

Produkcja

Produkcja modułu słonecznego jest w dużej mierze zautomatyzowana z optycznie aktywną stroną skierowaną w dół. Najpierw odpowiednie szkło jest czyszczone i gotowe. Następnie umieszcza się na nim odcięty odcinek folii EVA. Ogniwa słoneczne są łączone z pojedynczymi sznurkami (tzw. sznurkami ) za pomocą taśm lutowniczych i umieszczane na szybie z folią EVA. Teraz złącza krzyżowe, które łączą poszczególne ciągi i prowadzą do lokalizacji skrzynki przyłączeniowej, są ustawione i przylutowane. Następnie wszystko jest pokrywane jedno po drugim przyciętą na wymiar folią EVA i folią z polifluorku winylu jako podkładem. Kolejnym etapem produkcji jest laminowanie modułu w worku próżniowym w temperaturze ok. 140 °C lub w autoklawie z nadciśnieniem (ok. 10 bar) a także w 140 °C. Podczas laminowania folia EVA, która wcześniej była mleczna, tworzy przezroczystą, trójwymiarowo usieciowaną i nietopliwą już warstwę tworzywa sztucznego, w której teraz osadzone są komórki i która jest trwale połączona z taflą szkła i spodem. Po zalaminowaniu krawędzie są obrębione, puszka połączeniowa osadzana i wyposażona w diody luzem . Teraz moduł jest oprawiany, mierzony, klasyfikowany i pakowany zgodnie z jego wartościami elektrycznymi.

właściwości techniczne

Dane modułu słonecznego są podawane w taki sam sposób jak dane ogniwa słonecznego dla standardowych warunków testowych (STC: 1000 W/m², 25°C, AM 1,5).

Krzywa charakterystyczna (prąd/napięcie) ogniwa słonecznego oświetlonego i nieoświetlonego

Typowe skróty nazw to:

Zwarcie (SC)
Zwarcie
Otwarty obwód (OC)
Neutralny
Maksymalny punkt mocy (MPP)
Punkt pracy maksymalnej wydajności

Charakterystyka modułu słonecznego to:

  • Napięcie w obwodzie otwartym
  • Prąd zwarcia
  • Napięcie w najlepszym możliwym punkcie pracy
  • Prąd w najlepszym możliwym punkcie pracy
  • Wydajność w najlepszym możliwym punkcie pracy
  • Współczynnik wypełnienia
  • Współczynnik temperaturowy (TK) dla zmiany mocy (ujemny)
  • TK dla zmiany napięcia w obwodzie otwartym (ujemne)
  • TK dla zmiany prądu zwarciowego (lekko dodatnia)
  • Wydajność modułu
  • Sprawność przysłony
  • dopuszczalny prąd wsteczny lub maksymalny bezpiecznik łańcucha
  • maksymalne napięcie systemu

Ponieważ wnikająca wilgoć może znacznie skrócić żywotność modułu z powodu korozji i spowodować elektrycznie przewodzące połączenia między elementami modułu słonecznego , przez które przepływa prąd, trwałe hermetyzacja ma szczególne znaczenie. Podczas obliczania danych dotyczących wydajności i rentowności systemu fotowoltaicznego zwykle uwzględnia się również starzenie, na przykład zmniejszenie o 1% rocznie.

Dioda wolnobiegowa lub obejściowa

Jak działają diody swobodne w połączeniu szeregowym kilku modułów słonecznych

Jeżeli kilka modułów pracuje szeregowo , dioda luzem musi być podłączona antyrównolegle do każdego modułu , jak pokazano na schemacie po prawej stronie. Dwa moduły słoneczne PC 1 i PC 3 są oświetlone, środkowy moduł PC 2 jest zacieniony. Otrzymany przepływ prądu w obwodzie poprzez rezystor obciążający R L przez diodę gaszącą D 2 i aktywnych modułów słonecznych jest podświetlony na czerwono. Maksymalny prąd i napięcie wsteczne diody muszą być co najmniej równe wartościom prądu i napięcia modułu. Powszechne są diody prostownicze z 3  amperami / 100  woltami .

Dioda gasząca jest podłączona do zacisków przyłączeniowych każdego modułu w taki sposób, że w normalnym trybie pracy jest spolaryzowana odwrotnie (moduł dostarcza prąd) ( oznaczenie katody lub pierścienia na dodatnim biegunie modułu). Jeśli moduł nie dostarcza prądu z powodu zacienienia lub uszkodzenia, fotodiody, które teraz działają w odwrotnym kierunku, wyłączyłyby łańcuch składający się z kilku połączonych szeregowo modułów słonecznych. Jeżeli napięcie połączonych szeregowo funkcjonalnych i napromieniowanych modułów słonecznych przekracza napięcie blokujące nienapromieniowanego modułu słonecznego, może to prowadzić nawet do jego zniszczenia. Ponieważ pozostałe ogniwa nadal dostarczają energię elektryczną, w tym miejscu dochodzi do przegrzania, co może doprowadzić nawet do pożaru modułu . Ten efekt jest znany jako gorący punkt . Zapobiega temu dioda gasząca, prąd może płynąć przez diodę gaszącą. Ciąg może zatem nadal dostarczać energię elektryczną, choć na niższym poziomie.

W obecnych modułach fotowoltaicznych (wrzesień 2011) te diody swobodne są zwykle już zintegrowane w puszkach przyłączeniowych z tyłu modułu. W przypadku modułu z 6×10 ogniwami słonecznymi, na przykład, każde 20 ogniw słonecznych jest mostkowanych diodą w przypadku zacienienia, dzięki czemu cały moduł nie jest natychmiast dezaktywowany w przypadku częściowego zacienienia.

Jednym z problemów jest to, że niewłaściwie zetknięta dioda gasząca nie jest zauważalna podczas normalnej pracy. Taka była na przykład przyczyna pożaru instalacji fotowoltaicznej Bürstadt .

Energia elektryczna

Określona (szczytowa) moc znamionowa modułu słonecznego (w watach szczytowych = Wp) jest podawana tylko w warunkach laboratoryjnych ( STC = standardowe warunki testowe ) przy napromieniowaniu światłem 1000 W/m², temperaturze ogniwa 25°C i naświetleniu 90° kąt i widmo światła osiągnięte przez AM 1,5. W praktyce te optymalne warunki istnieją przy zainstalowanych na stałe modułach ze względu na zmieniające się położenie słońca tylko przez krótki czas i tylko przypadkowo w zależności od pogody i pory roku. Albo jest ciemniej, słońce pada na moduły pod innym kątem, albo sprawność ogniw spada ze względu na podwyższoną temperaturę latem. Każdy moduł reaguje inaczej na różne natężenia i barwy światła, dzięki czemu efektywna wydajność prądowa i roczna wydajność dwóch równie wydajnych typów modułów mogą być bardzo różne. Tak więc rzeczywista dzienna lub roczna wydajność zależy od rodzaju i jakości modułów, a zatem wysokiej jakości moduły mogą zapewnić większą wydajność.

Jako wskazówkę można wykorzystać następujące informacje: niezacieniony średni moduł zapewnia od 0,5 (pochmurny, krótki zimowy dzień) do 7 (bezchmurny, długi letni dzień) godzin pełnego obciążenia dziennie . Innymi słowy, moduł o mocy 100 W (w zależności od jakości, wymagane 0,7–1 m²) daje od 50 Wh do 700 Wh dziennej wydajności. W przypadku lokalizacji w południowych Niemczech, Szwajcarii i Austrii można z reguły liczyć na roczną wydajność 1000 Wh na każdy wat mocy nominalnej (Wp). Wartość tę zdecydowanie przewyższają nowoczesne systemy z wysokiej jakości i dobrze skoordynowanymi komponentami. Ważną rolę odgrywa szczegółowa lokalizacja i dopasowane do niej planowanie. Na południu Europy wartości te są generalnie lepsze, a na północy gorsze. Podczas gdy w pogodne, słoneczne letnie dni różnica między północą a południem jest niewielka, zimą kontrasty są tym poważniejsze. Wynika to z faktu, że na północy dni letnie są znacznie dłuższe, a zimowe znacznie krótsze, a słońce prawie nie zachodzi na horyzoncie. W symulacji słonecznej możliwe jest określenie typowych uzysków słonecznych dla danej lokalizacji na podstawie danych pogodowych, w szczególności danych dotyczących promieniowania, oraz położenia geograficznego.

Gdy różnie zorientowane moduły są połączone szeregowo, na przykład na zakrzywionych powierzchniach lub z różnym zacienieniem, w same moduły są rozsądnie wbudowane moduły śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT).

Więcej typów

Półelastyczny moduł słoneczny na dachu samochodu
Elastyczny moduł słoneczny w modelu samochodu
  • Moduły z powrotem foliowane
  • półelastyczne moduły składające się z ogniw monokrystalicznych pomiędzy przezroczystymi płytkami z tworzywa sztucznego.
  • Moduły szkło-szkło laminowane
    Zaletą modułów szkło-szkło jest ich solidność i zwiększona żywotność.
  • Moduły szkło-szkło w technologii żywicy lanej
  • Moduły szkło-szkło w technologii laminowanej bezpiecznej folii ( bezpieczne szkło laminowane ) z folią PVB
    Zastosowanie PVB jest niekorzystne ze względu na niższe wartości przepuszczalności UV. Dlatego, jak wspomniano powyżej, EVA ma wiele sensu.
  • Moduły cienkowarstwowe (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si, µc-Si) za szkłem lub jako elastyczna powłoka, np. B. na taśmie miedzianej
  • Moduły koncentratora (również CPV: Concentrated PV), patrz również ogniwa koncentratora
    Światło słoneczne jest skoncentrowane na mniejszych ogniwach słonecznych za pomocą optyki . Oszczędza to cenny materiał półprzewodnikowy, oświetlając go stosunkowo tanimi soczewkami . Systemy koncentratorów są najczęściej używane w połączeniu z półprzewodnikami złożonymi III-V . Ponieważ optyka wymaga pewnego padania światła słonecznego (głównie pionowego), systemy koncentratorów zawsze wymagają śledzenia mechanicznego w zależności od położenia słońca.
  • Kolektor fluorescencyjny
    Ta specjalna forma modułu słonecznego przekształca padające promieniowanie w plastikową płytkę na długość fali specjalnie dostosowaną do ogniw słonecznych. W tym celu tworzywo sztuczne domieszkowane jest barwnikami fluorescencyjnymi . Promieniowanie słoneczne jest pochłaniane przez barwnik i pobudza go do świecenia. Emitowane w procesie promieniowanie o dłuższej fali opuszcza płytę głównie z jednej strony, podczas gdy z pozostałych stron jest w dużej mierze utrzymywane w materiale przez całkowite odbicie lub odbicie lustrzane . Wolna twarz jest wyposażona w ogniwa słoneczne, które są optymalnie dopasowane do długości fali emitowanej przez barwnik. Dzięki ułożeniu kilku różnych plastikowych płyt i ogniw słonecznych, z których każdy jest zoptymalizowany pod kątem innego zakresu długości fal, wydajność można zwiększyć, ponieważ umożliwia to wykorzystanie szerszego zakresu widmowego światła słonecznego niż jest to możliwe w przypadku ogniwa słonecznego.

Degradacja

Termin degradacja odnosi się do związanej ze starzeniem się zmiany parametrów elementów półprzewodnikowych - w tym przypadku spadku sprawności ogniw słonecznych w ciągu ich życia.

Zwykle bierze się pod uwagę okres do 25 lat. Utrata sprawności wynosi w przybliżeniu 10% lub 13% w okresie 20 lub 25 lat. Ogniwa słoneczne w kosmosie starzeją się znacznie szybciej, ponieważ są wystawione na wyższe poziomy promieniowania.

Zmniejszenie wydajności lub uzysków energii elektrycznej z modułów słonecznych ma często bardziej trywialne przyczyny: ogólne zanieczyszczenie powierzchni szkła modułu; Wzrost glonów („grzyb”), zwłaszcza począwszy od ramy modułu, z częściowym zacienieniem komórek; rosnące drzewa i krzewy, które powodują półcień i były znacznie mniejsze po zainstalowaniu; Żółknięcie polimerowego materiału osadzającego, które powoduje kontakt szkło komórkowe.

Krystaliczne ogniwa słoneczne

Powstawanie kompleksu bor-tlen w krystalicznych ogniwach słonecznych

W przypadku krystalicznych ogniw słonecznych sprawność początkowa wynosi ok. 15-19%. Często producenci gwarantują wydajność od 80 do 85% mocy znamionowej po 20 latach eksploatacji.

Za degradację odpowiedzialne są zasadniczo defekty rekombinacyjne, które skracają czas życia nośnika ładunku do ok. 10% jego wartości początkowej (degradacja indukowana światłem). Za degradację pod wpływem światła odpowiada tworzenie się kompleksów borowo-tlenowych w krzemie Czochralskiego: tlen jest przyciągany przez fotoreakcję, w której bor traci swoją dodatnio naładowaną dziurę i zamienia się w jon naładowany ujemnie. Tlen jest magazynowany w połączeniu między borem a krzemem.

W celu zminimalizowania efektu utraty efektywności można stosować wafle krzemowe o mniejszej zawartości boru i możliwie najniższej zawartości tlenu (<15  ppm ). Jeśli jednak stosuje się mniej boru, płytka ma również wyższą odporność ze względu na mniejsze domieszkowanie, co zmniejsza wydajność ogniwa.

Badania wykazały, że ogniwa słoneczne nie wykazują żadnej znaczącej degradacji, gdy kryształ p jest domieszkowany galem zamiast boru. Niższe straty mocy czynnej można było również wykazać w przypadku krzemu domieszkowanego galem z dużą zawartością tlenu.

Ogniwa słoneczne z amorficznego krzemu

Szczególnie wysoka degradacja do 25% może wystąpić w ogniwach słonecznych wykonanych z krzemu amorficznego w pierwszym roku eksploatacji. Jednak w przypadku modułów fotowoltaicznych wykonanych z tego materiału nie jest to wydajność na początku okresu użytkowania, ale wydajność po starzeniu, która jest określona w kartach katalogowych i przy sprzedaży. Moduły słoneczne wykonane z tego materiału mają więc początkowo wyższą wydajność niż te, za które zapłaciłeś. Degradacja, znana również jako efekt Staeblera-Wrońskiego (SWE), zachodzi pod wpływem światła. Metastabilny amorficzny krzem zawierający wodór (a-Si:H) wykazuje wzrost gęstości defektów o około rząd wielkości, przy jednoczesnym spadku przewodności i przesunięciu poziomu Fermiego do środka pasma wzbronionego .

Po około 1000 godzinach nasłonecznienia ogniwa a-Si osiągają stabilną wartość nasycenia zapewniającą wydajność. Pierwsze moduły zostały wyprodukowane przemysłowo przez amerykańską firmę Chronar na początku lat 80-tych. Moduły 6 ″ × 12 ″ dostarczają do 12 W mocy dla systemów o napięciu 12 V. Można z nimi obsługiwać małe systemy off-grid z akumulatorem ołowiowym 12 V. Do 1989 roku Chronar otworzył zakłady produkcyjne w USA, Wielkiej Brytanii, Francji i Chorwacji. Nawet po bankructwie w 1990 roku niektóre z tych fabryk do dnia dzisiejszego produkują moduły I generacji.

Są to moduły z przednią szklaną płytą o grubości 2 mm, na której znajdują się aktywne ogniwa słoneczne. Tył składa się z drugiej szklanej płyty, która jest przyklejona żywicą akrylową utwardzaną promieniami UV, dzięki czemu jest szczelna i wodoodporna. Plastikowa lub metalowa rama gwarantuje ochronę krawędzi. Łącznik został zintegrowany z ramą. Ogniwa słoneczne powstały poprzez naprzemienne nakładanie cienkich warstw materiału, a następnie rozdzielanie ich na wąskie paski, rzeczywiste ogniwa, za pomocą lasera na stole XY. Zaczęło się od próżniowo-technicznego osadzania przezroczystej warstwy tlenku cyny, która służy jako elektroda przewodząca. Sworzeń sekwencji warstw struktury diodowej wytworzono metodą CVD wspomaganej plazmowo z silanu i wodoru z czasowym dodawaniem pierwiastków domieszkujących. Drugie cięcie laserowe jest przesunięte o kilka 100 µm i ponownie odsłoniło przednią elektrodę. Na koniec, w procesie próżniowym, napylono wysoce przewodzącą warstwę aluminium jako łącznik do szeregowego łączenia ogniw. Trzecie cięcie laserowe offsetowe oddzieliło ogniwa, ale zapewniło połączenie pomiędzy warstwą aluminium jednego ogniwa a przednią elektrodą sąsiedniego. Zakłócające pozostałe połączenia ogniw zostały wypalone przez silny impuls prądowy. Na koniec paski folii aluminiowej połączono z komórkami brzegowymi za pomocą ultradźwięków i te paski połączono z łącznikiem.

Degradacja wywołana stresem

Degradacja indukowana napięciem (również degradacja indukowana potencjałem ; angielska degradacja indukowana potencjałem ; PID) to związana z napięciem degradacja mocy w krystalicznych modułach fotowoltaicznych (PV), spowodowana przez tak zwane prądy upływowe . Ten negatywny efekt może spowodować utratę wydajności do 30%.

Oprócz struktury ogniwa słonecznego przyczyną szkodliwych prądów upływu jest poziom napięcia poszczególnych modułów PV w stosunku do potencjału ziemi - w większości nieuziemionych systemów PV moduły PV są narażone na dodatnie lub ujemne napięcie . PID najczęściej występuje przy napięciu ujemnym w porównaniu z potencjałem ziemi (wyjątek: niektóre wysokowydajne moduły krystaliczne) i jest przyspieszany przez wysokie napięcia systemu, wysokie temperatury i wysoką wilgotność.

PGD ​​znane jest jako efekt od kilku lat. Pierwsze publikacje na ten temat z 2006 roku (Photon 4/2006, 6/2006 i 4/2007) dotyczyły wyłącznie krystalicznych wysokowydajnych modułów firmy SunPower. W 2007 roku PID został również zarejestrowany dla niektórych modułów fotowoltaicznych firmy Evergreen Solar (Photon 1/2008 i 8/2008). Tymczasem PID to także problem ze zwykłymi modułami krystalicznymi (Photon 12/2010, wykład firmy solarnej Solon SE na PVSEC w Walencji 2010): Oświadczenie producenta modułów słonecznych Solon SE: „Przy 1000 V, co jest teraz wspólne napięcie w większych systemach fotowoltaicznych, może mieć krytyczne znaczenie dla każdej technologii modułowej” .

Negatywnemu efektowi PID można całkowicie zapobiec stosując falownik z możliwością uziemienia bieguna dodatniego lub ujemnego. Który biegun generatora należy uziemić, należy ustalić z producentem modułu fotowoltaicznego.

złożona przed nim membrana solarna służy również do zacieniania budynku

warianty

Inteligentny moduł

Inteligentny moduł ma zintegrowany tracker MPP lub cały falownik słoneczny dla modułu i może być podłączony do sieci za pomocą łącza DC lub bezpośrednio.

Wtykowe moduły fotowoltaiczne

Wtyczkowe moduły fotowoltaiczne, znane również pod nazwami Plug and Save, Plug & Play lub Mini-PV , to moduły fotowoltaiczne z (częściowo zintegrowanym) mikroinwerterem. Moduły te można ustawić na tarasie, w ogrodzie, na wiaty garażowej, garażu, balkonie czy altanie ogrodowej i podłączyć do instalacji elektrycznej własnego mieszkania lub domu za pomocą wtyczki .

Wtykowe moduły fotowoltaiczne są w pełni zmontowane i zapakowane tak, aby mogły być uruchamiane również przez laików. Takie „systemy balkonowe” mogą do pewnego stopnia obniżyć rachunki za energię elektryczną. Konwencjonalny licznik energii elektrycznej zwykle nie może działać wstecz ze względów podatkowych/prawnych. Systemy fotowoltaiczne, które nie zostały zarejestrowane, są zatem znane również jako PV partyzanckie .

Zatwierdzenie takich wtykowych modułów fotowoltaicznych jest obsługiwane w różny sposób w różnych krajach. W Niemczech operacja na sieci energetycznej podlega obowiązkowi zgłoszenia. W Niemczech od 2018 r. zezwala się na podłączenie elektrowni bezpośrednio do obwodu końcowego za pomocą gniazdka energetycznego (patrz wstępna norma DIN VDE V 0628-1 ).

W Austrii wielu operatorów sieci zastrzega, że ​​elektrownie nie mogą być podłączane. Z drugiej strony w Szwajcarii i wielu innych krajach moduły fotowoltaiczne typu plug-in mogą być podłączane i używane normalnie, pod warunkiem, że w żadnych okolicznościach nie zostanie przekroczona moc zasilania 600 watów . Ten sam próg tolerancji istnieje w Holandii.

recykling

Materiały w module fotowoltaicznym można poddać recyklingowi do 95%. W 2004 roku we Freibergu uruchomiono pierwszy na świecie zakład testowy do recyklingu ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego . Obecnie kilka wyspecjalizowanych firm i organizacji non-profit, takich jak PV CYCLE w Unii Europejskiej, zajmuje się odbiorem i recyklingiem wycofanych z eksploatacji modułów.

W jednym z dostępnych obecnie procesów recyklingu modułów opartych na krzemie tworzywa sztuczne zawarte w module są spalane w temperaturach około 600 °C. Pozostaje szkło, metal, wypełniacze i ogniwo słoneczne. Szkło i frakcja metalowa przekazywane są do odpowiednich firm recyklingowych.

Warstwy powierzchniowe są usuwane z ogniwa słonecznego poprzez chemiczne czyszczenie (wytrawianie). Nowe ogniwa słoneczne można następnie wyprodukować z krzemu ogniwa słonecznego. Warto zauważyć, że w przypadku recyklingu krzemu ze starych modułów słonecznych zużywa się znacznie mniej energii niż w przypadku produkcji od podstaw.

Aby uzyskać jakościowo równoważny wafel wykonany z krzemu z recyklingu, potrzebujesz tylko 30% energii w porównaniu do nowego wafla. Recykling jest zatem uzasadniony ekologicznie, ponieważ czas zwrotu energii jest krótszy, tzn. moduł poddany recyklingowi szybciej odzyskuje energię zużytą do produkcji niż moduł słoneczny wykonany z krzemu nie poddanego recyklingowi. Badanie przeprowadzone przez niemiecki Instytut Fraunhofera opublikowane w 2012 roku pokazuje, że recykling jednej tony modułów fotowoltaicznych na bazie krzemu może zaoszczędzić do 1200 ton ekwiwalentu CO 2 . Obecnie istnieją technologie recyklingu dla wszystkich technologii fotowoltaicznych dostępnych na rynku.

Od 2010 roku coroczna konferencja gromadzi producentów, recyklerów i naukowców, aby spojrzeć w przyszłość recyklingu modułów fotowoltaicznych. W 2011 roku impreza odbyła się w Berlinie.

literatura

  • Alan R. Hoffman, Ronald G. Ross: Badania kwalifikacyjne środowiskowe naziemnych modułów ogniw słonecznych. W: Proceedings of 13th IEEE PV Specialists Conference. Waszyngton, DC, USA, 1978, s. 835-842.
  • S. Pingel, O. Frank, M. Winkler, S. Daryan, T. Geipel, H. Hoehne, J. Berghold: Potencjalna degradacja ogniw słonecznych i paneli. Konferencja Specjalistów ds. Fotowoltaiki (PVSC), 2010 35. IEEE, Walencja, Hiszpania, 2010, ISBN 978-1-4244-5891-2 . (abstrakcyjny)

linki internetowe

Commons : Panele ogniw słonecznych  - Kolekcja obrazów Collection
Wikisłownik: moduł słoneczny  - objaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

Indywidualne dowody

  1. generator Solar ( pamiątka z oryginałem z dnia 10 grudnia 2008 roku w Internet Archive ) Info: archiwum Link został wstawiony automatycznie i nie została jeszcze sprawdzona. Sprawdź link do oryginału i archiwum zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie. Wpis do leksykonu elektrycznego na steckdose.de @1@2Szablon: Webachiv / IABot / www.steckdose.de
  2. Przyczyną pożaru w Bürstadt były niewystarczające laminaty solarne firmy BP Solar. na: photovoltaik-guide.de , 24.08.2009.
  3. Pożar na dachu. ( Pamiątka z 1 września 2009 w archiwum internetowym ) W: Financial Times Deutschland. 3 lipca 2009 r.
  4. Moc lub uzysk modułu fotowoltaicznego Sekcja artykułu Moduły fotowoltaiczne / moduły fotowoltaiczne do wytwarzania energii na stronie oeko-energie.de, dostęp 10 września 2010 r.
  5. Pomyślny start modułu fotowoltaicznego z cienkiego szkła Moduł fotowoltaiczny z cienkiego szkła, dostęp 21.11.2013.
  6. Bardziej szczegółowe obliczenia tutaj: http://www.rechner-photovoltaik.de/rechner/solardegradation
  7. M. Sheoran, A. Upadhyaya, A. Rohatgi: Porównanie masowego czasu życia, wydajności i degradacji wywołanej światłem w odlewanych ogniwach słonecznych mc-Si domieszkowanych borem i galem . W: Electron Devices, IEEE Transactions on . taśma 53 , nie. 11 , 2006, s. 2764-2772 , doi : 10.1109 / TED.2006.883675 .
  8. ^ SW Glunz, S. Rein, J. Knobloch, W. Wettling, T. Abe: Porównanie krzemu Czochralskiego typu p domieszkowanego borem i galem do zastosowań fotowoltaicznych . W: Postęp w fotowoltaice: badania i zastosowania . taśma 7 , nie. 6 , 1999, s. 463-469 , doi : 10,1002/(SICI) 1099-159X (199911/12) 7:6 <463 :: AID-PIP293> 3,0.CO;2-H .
  9. Fraunhofer CSP przedstawia wyniki dotyczące degradacji wywołanej potencjałem (PID) modułów fotowoltaicznych. ( Memento z 17 lutego 2013 roku w archiwum web archive.today ) Fraunhofer Center for Silicon Fotowoltaika CSP, dostępnym w dniu 28 stycznia 2013 r.
  10. https://www.vde.com/de/fnn/arbeitsgebiete/tar/tar-niedersspannung/produktionungsanlagen-steckdose
  11. Ralph Diermann, DER SPIEGEL: Mini-fotowoltaika: Energia słoneczna z własnego balkonu - DER SPIEGEL - Nauka. Źródło 18 stycznia 2021 .
  12. Sven Ullrich: Balkony słoneczne: zabronione i ryzykowne?
  13. VDE
  14. Wtykowe systemy fotowoltaiczne. 23 sierpnia 2018 . Źródło 23 sierpnia 2018 .
  15. Systemy fotowoltaiczne Plug - & - Play Federalny Inspektorat Ciężkich Prądów ESTI 2014.
  16. ^ Raport z programu WDR „Markt”. 15 czerwca 2015, obejrzano 25 sierpnia 2015 .
  17. Recykling modułów, firmy fotowoltaiczne walczą o swój zielony wizerunek. na: Spiegel Online. 25 kwietnia 2010 r.
  18. ^ Nicole Vormann: Badanie: Zrównoważony rozwój i odpowiedzialność społeczna w przemyśle fotowoltaicznym. (Badanie) Styczeń 2010, dostęp 4 marca 2010 .
  19. ^ Anja Müller, Karsten Wambach, Eric Aslema: Analiza cyklu życia procesu recyklingu modułów słonecznych. Sympozjum na temat narzędzi do analizy cyklu życia, spotkanie MRS, 2005.
  20. ^ Pierwszy przełom w recyklingu modułów fotowoltaicznych, mówią eksperci. (Nie jest już dostępny online.) Europejskie Stowarzyszenie Przemysłu Fotowoltaicznego , dawniej oryginał ; udostępniono w październiku 2012 roku .  ( Strona nie jest już dostępna , szukaj w archiwach internetowychInfo: Link został automatycznie oznaczony jako wadliwy. Sprawdź link zgodnie z instrukcjami, a następnie usuń to powiadomienie.@1@2Szablon: Dead Link / www.epia.org  
  21. Międzynarodowa Konferencja na temat modułu fotowoltaicznego Recycling ( Memento z dnia 10 lutego 2013 roku w archiwum web archive.today )