Hogyan készül a napelem?

Napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kap a megújuló energiaforrások, azon belül is a napelemek használata. Azonban nem is gondolnánk, hogy milyen komoly és összetett gyártási, tesztelési és előkészítési folyamat előzi meg azt a végső momentumot, amely során otthonunk tetőszerkezetén végül telepítésre kerül egy, a napenergia hasznosítására szánt napelemes rendszer.

Az alábbiakban bemutatjuk tehát, hogyan készül a napelem. Részletesen végig megyünk a napelemek gyártásának többlépcsős folyamatán, a maratáson, a felületi szennyezésen, a visszaverődést gátló felület kialakításán, a felső és alsó érintkezők elkészítésén és végül a tesztelésen és a minősítésen, tehát azon az úton, amely során egy szilíciumtömb végül napelem formájában születik újjá.

Hogyan készül a napelem? A gyártás főbb lépései

A napelemek precízen megtervezett gyártási folyamata rendkívül fontos, hiszen ez egyértelműen hatással van a napelemek élettartamára és hatékonyságára. Az első jótanács tehát rögtön az, hogy érdemes megbízható, ismert márkákat választanunk, ha napelemes rendszerek telepítésébe kezdünk. A legjobb minőségű napelem típusok gyártásának folyamata gyakorlatilag egy egymással lényegében megegyező, nagyban automatizált folyamat, amelyben ugyanazokat az előállítási lépéseket alkalmazza valamennyi gyártó.

A szakmai berkekben fotovoltaikus rendszereknek is nevezett napelemes rendszerek a napsugárzás hatására elektromos áramot állítanak elő. Ezen képességük előállítási folyamatuknak és a gyártásuk során felhasznált anyagok tulajdonságainak köszönhető.

Alapanyagok

Kezdjük a napelemek gyártási folyamatának bemutatását rögtön az alapanyagokkal. A napelemek alapanyaga a szilícium, amely egy fényesen csillogó, fényre érzékeny félvezető, amelynek a napelemgyártásban többféle formája a monokristályos, a polikristályos és a vékonyrétegű használatos, ám ezekből utóbbi kettő monokristályos és a polikristályos típusok terjedtek főleg el.

A maratás

A gyártás első fázisában a szilícium tömbökből előállított szilícium lapok mindkét felületét lúggal vagy savval kell maratni, mivel előállításuk során felületük szennyeződik. A maratás során tehát egy tökéletesen tiszta felület képződik, így elkezdődhet a gyártás érdemi része.

A felületi szennyezés

A szilícium különböző részeinek úgynevezett „adalékolása” következtében két félvezetőtípus kerül kialakításra: az N- és a P-típus. A szilícium n-típusú szennyezőanyaga a foszfor, a p-típusú pedig a bór. Ezeknek a félvezetőknek nagyon jó a vezetőképessége, azonban a két félvezető közti átmeneti réteg nem vezet.

A visszaverődést gátló felület

A napelemek optimális fénytörési tulajdonságának kialakításához arra van szükség, hogy egy visszaverődést gátló bevonatot képezzenek rajtuk, amelyhez a gyártók leggyakrabban a titánium-dioxidot használják.

A felső és alsó érintkező réteg létrehozása

A napelemek legfelső részét áramelvezető kontaktusrácsnak nevezzük, amely réteg általában ezüstből vagy rézből készül és amelyet egy úgynevezett filmnyomó készülék segítségével erősítenek a már előkészített szilícium lapok felső felületére. A felső érintkező réteg létrehozását az alsó érintkező réteg létrehozása követi, amely során a szilícium lapok alsó felét a fentiekben már megismert eljárással vonják be.

A különbség mindössze annyi, hogy ez esetben már más anyagokat, jelen esetben ezüstöt és alumíniumot használnak és felületére más mintát nyomnak. Az így kapott munkadarabot ezt követően magas hőmérsékleten izzítják, egy kiváló villamos vezetőt hozva így létre.

A véglegesítés

El is érkeztünk a gyártás utolsó lépéséhez, amelynek során a fentiekben leírt módon elkészült napelem teljesítményét vizsgálják meg. Ebben a fázisban ellenőrzött körülmények között, egy a napfény tulajdonságait magában hordozó mesterséges fény segítségével mérik meg az úgynevezett feszültség-áramerősség görbét. A mérést követően a teszten elbukott hibás elemeket kiselejtezik, a jól működő elemeket pedig különböző osztályokba sorolják. Erre azért van szükség, mert a napelem rendszer tervezése majd telepítésére során azonos osztályú/teljesítményű (Wp) napelem modulokat használnak fel, ezáltal a felszerelt rendszer stabilabb és pontosabb lesz.

A tesztelés

Ezzel el is érkeztünk a napelemek tesztelésének fázisába. A megbízható napelem gyártó cégek a fentieket követően a napelem cellákat további tesztelésnek vetik alá, abból a célból, hogy teljes mértékig megbizonyosodjanak azok minőségéről és ezáltal arról, hogy vásárlóik valóban a legjobb színvonalú termékeket kapják a napelem rendszer telepítése során.

Ezen extra tesztek során vizsgálják többek között a hőmérsékletterhelést vagy a rázkódást. Egy megbízható napelem gyártásával foglakozó cég minél nagyobb hangsúlyt és persze pénzt fektet a minőségellenőrzésre, annál biztosabb, hogy az általuk gyártott napelemek, napelem rendszerek jól teljesítenek majd a használat során, kiszolgálják a számukra előírt élettartamot (a napelem élettartama kapcsán a gyártók 20-25 év termelési garanciát vállalnak, de vannak olyan panelek, amelyek már több mint 30 éve működnek hibátlanul) vagy esetleg túl is teljesítik azt.