Mengapa Panel Solar Berwarna Biru atau Hitam — Silikon dan Salutan

Jawapan pantas: Panel solar kelihatan biru atau hitam kerana dua perkara: struktur kristal silikon dan salutan anti-pantulan di atasnya. Silikon kristal memantulkan sebahagian besar cahaya yang datang — kira-kira 22% untuk wafer berkilat kosong — dan tekstur yang terukir pada permukaan serta salutan SiNx mengurangkan pantulan itu kepada sekitar 4%, jadi kira-kira 96% cahaya yang masuk ke dalam kaca sampai ke sel. Warna sisa ialah cahaya yang tidak diserap atau dipancarkan. Silikon polikristal mempunyai sempadan butiran yang kelihatan yang menyerakkan cahaya secara berbeza daripada monokristal, sebab itulah kedua-duanya kelihatan sebagai warna biru yang berbeza, dan sebab itulah modul serba hitam biasanya menunjukkan jenis sel dan susunan salutan tertentu dan bukan pilihan kosmetik semata-mata. Oleh itu, warna adalah penunjuk kasar teknologi sel.

Pembuatan Modul PV · oleh Jerry, Ooitech

Pengenalan Produk

Bayangkan hari yang cerah.

Anda berdiri di tepi bumbung dan melihat barisan panel solar terbaring tenang di bawah matahari. Cahaya matahari itu sendiri putih, namun panel tersebut tidak putih, tidak emas, tidak telus.

Kebanyakannya biru. Atau hitam.

Dan di sini timbul persoalan yang sangat semula jadi. Jika panel solar wujud untuk menangkap cahaya matahari, mengapa ia kelihatan begitu gelap? Naluri kita mengatakan putih adalah yang paling terang, perak adalah yang paling berkilat, emas kelihatan paling seperti matahari. Tetapi panel yang benar-benar menghasilkan elektrik kelihatan seperti kepingan kaca biru-hitam.

Sebagai pembekal mesin pembuatan panel solar dan penyelesaian turnkey barisan pengeluaran panel solar, Ooitech boleh menyediakan barisan pengeluaran untuk modul serba hitam.

Ini bukan tentang estetika semata-mata. Ia adalah rundingan kejuruteraan selama beberapa dekad antara manusia dan cahaya matahari.

Silikon polihablur biru berbanding silikon monohablur hitam

Kapsyen: Warna biru dan hitam panel solar bukan cat ringkas. Ia adalah hasil gabungan struktur kristal, filem anti-pantulan dan kecekapan penyerapan cahaya.

Mari kita mulakan dengan pengalaman harian yang mudah. Memakai hitam di bawah terik matahari musim panas terasa lebih panas. Memakai putih terasa lebih sejuk. Pakaian putih memantulkan banyak cahaya. Pakaian hitam menyerap lebih banyak.

Panel solar berfungsi dengan cara yang sama. Bagi kebanyakan objek, kilauan yang cantik kelihatan baik. Bagi panel solar, pantulan adalah pembaziran. Apabila sinar cahaya matahari mengenai panel dan melantun semula ke langit, ia tidak pernah menjadi elektrik. Hanya cahaya yang masuk ke dalam silikon berpeluang untuk membangkitkan elektron dan membentuk arus. Jabatan Tenaga A.S. juga menyatakannya dengan jelas: lapisan silikon menyerap cahaya, elektron menjadi teruja, dan semasa mereka bergerak, mereka menghasilkan arus.

Jadi dari awal, panel solar tidak mahu menjadi putih. Putih bermaksud, "Cahaya matahari datang, dan saya mengembalikannya ke langit." Biru-hitam bermaksud, "Cahaya matahari datang, dan saya menyimpan sebanyak yang saya boleh."

Parameter Teknikal

Mengapa begitu banyak panel lama berwarna biru?

Ini kembali kepada jenis panel yang sangat biasa pada masa lalu: silikon polihablur.

Silikon polihablur bukan satu kristal sempurna. Ia terdiri daripada banyak butiran kecil yang padat. Bayangkan permukaan tasik beku, penuh dengan corak ais retak. Setiap butiran menghala ke arah yang sedikit berbeza. Cahaya matahari yang mengenainya memantul kembali sedikit berbeza di setiap tempat. Itulah sebabnya panel poli sering kelihatan biru atau biru gelap, dengan permukaan yang mempunyai tekstur retak, ais, logam yang samar.

Jadi warna biru silikon poli bukan cat. Ia lebih seperti tekstur kristal silikon yang kelihatan di bawah matahari.

Tetapi warna biru tidak datang hanya dari kristal. Terdapat lapisan yang sangat nipis pada permukaan panel yang dipanggil salutan anti-pantulan. Istilah ini kedengaran teknikal, tetapi mudah difahami. Apabila anda memakai cermin mata, sesetengah kanta mempunyai pantulan biru-ungu atau hijau yang samar (skrin telefon yang anda lihat sekarang juga melakukan perkara yang sama). Filem itu bukan hiasan. Ia mengurangkan pantulan supaya lebih banyak cahaya melalui kanta.

Sama dengan panel. Silikon sebenarnya agak memantul dengan sendirinya. Jika tidak dirawat, sebahagian cahaya matahari akan melantun terus dari permukaan wafer. Oleh itu, jurutera mengteksturkan wafer dan mendepositkan salutan anti-pantulan supaya lebih banyak cahaya masuk ke dalam silikon. Apabila DOE menerangkan pembuatan modul silikon kristal, mendepositkan salutan anti-pantulan pada bahagian hadapan sel disenaraikan sebagai salah satu langkah pengeluaran sel.

Imej mikroskop elektron pengimbasan permukaan wafer

Kapsyen: Di bawah mikroskop, permukaan wafer bukanlah satah licin tetapi medan padat piramid kecil. Tekstur ini mengurangkan pantulan dan memerangkap lebih banyak cahaya matahari di dalam wafer.

Anda boleh menganggap salutan anti-pantulan sebagai pintu masuk yang lembut. Jika perbezaan optik antara udara dan silikon terlalu mendadak, cahaya mudah melantun semula. Jika ada lapisan peralihan di antaranya, cahaya lebih mudah masuk ke dalam wafer. Bahan silikon hitam NREL mempunyai garis yang sesuai dengan logik ini: kurang pantulan bermakna lebih banyak penyerapan, yang membawa kepada kecekapan lebih tinggi dan lebih banyak kuasa. Tekstur standard dan lapisan anti-pantulan sudah membolehkan sel menyerap kira-kira 93%–97% cahaya matahari, manakala proses silikon hitam membolehkan wafer menyerap lebih 98% cahaya masuk, itulah sebabnya ia kelihatan hitam. Ini mengatakan satu perkara dengan jelas: semakin cekap panel yang dikehendaki, semakin sedikit cahaya yang mampu dipantulkannya.

Biru adalah sisa cahaya kecil dari polisilikon awal dan filem anti-pantulannya. Hitam adalah rupa silikon setelah ia belajar memakan cahaya.

Kelebihan Teknikal

Kemudian, panel hitam menjadi semakin biasa

Di sebalik ini ada watak utama lain: silikon monohabluran.

Silikon mono lebih seperti satu blok tunggal dengan satu arah seragam dan struktur yang kemas. Ia tidak membawa tekstur retak polisilikon, jadi permukaannya kelihatan lebih rata, lebih dalam, dan lebih hampir kepada hitam.

Jika polisilikon seperti kepingan ais retak biru, silikon mono seperti sekeping obsidian.

Banyak bumbung kediaman kini memilih modul serba hitam. Dari jauh, ia tidak kelihatan seperti grid bahagian industri. Ia lebih kelihatan seperti kaca hitam yang disusun rapi. Data DOE mencatat bahawa menjelang 2022 silikon monohabluran sudah membentuk 96% daripada penghantaran modul solar global, menjadi bahan penyerap paling biasa dalam modul hari ini, dan modul yang dihasilkan secara industri biasanya mencapai kecekapan dunia sebenar sekitar 20%–22%.

Jadi hitam bukan sekadar tentang kelihatan premium. Di belakangnya berdiri hablur yang lebih seragam, pembuatan yang lebih matang, pantulan yang lebih rendah, dan laluan penyerapan cahaya yang lebih cekap.

• Struktur hablur yang lebih seragam dengan silikon monohabluran

• Pantulan permukaan yang lebih rendah, lebih banyak cahaya terperangkap di dalam

• Penyerapan yang lebih tinggi, sehingga lebih 98% dengan silikon hitam

• Rupa serba hitam yang lebih bersih, digemari di bumbung moden

• Pembuatan matang dan kos rendah sesuai untuk penggunaan secara besar-besaran

Aplikasi Produk

Kembali ke sejarah tenaga suria

Pada tahun 1954, Bell Labs menunjukkan sel suria silikon praktikal pertama. Kecekapannya hanya sekitar 6%. Mengikut piawaian hari ini, 6% kelihatan rendah, tetapi ketika itu ia cukup untuk memutarkan mainan kecil, dan cukup untuk membuat orang percaya buat pertama kalinya bahawa cahaya matahari boleh melakukan lebih daripada mengeringkan pakaian dan memanaskan kulit. Ia boleh bertukar terus menjadi elektrik. Persatuan Fizikal Amerika juga mencatat sejarah ini: Bell Labs menunjukkan sel suria silikon praktikal pertama pada 25 April 1954, dengan sel silikon awal sekitar 6% kecekapan.

Foto bersejarah sel suria Bell Labs 1954

Kapsyen: Sel suria silikon awal tidak begitu cekap, namun ia membuka pintu kepada fotovoltaik moden.

Ia seperti satu permulaan. Sel-sel awal adalah mahal, kecil, dan terasa seperti mainan masa depan dari makmal. Kemudian ia pergi ke angkasa. Satelit tidak boleh membawa arang batu dan tidak boleh menukar bateri setiap hari, jadi sel suria menjadi sumber tenaga terbaiknya. Selepas itu, wafer dihiris lebih nipis, proses menjadi matang, kos menurun. Kepingan biru-hitam yang dahulunya hanya milik makmal dan kapal angkasa perlahan-lahan tersebar di padang pasir, kilang, sekolah, tempat letak kereta dan bumbung biasa.

Warna juga berubah sepanjang perjalanan. Dari biru polisilikon biasa pada zaman awal kepada monosilikon hitam yang semakin biasa sekarang, ia mungkin kelihatan seperti hanya warna yang lebih gelap. Tetapi di belakangnya, seluruh rantaian bekalan bergerak ke hadapan.

Kurang pantulan. Lebih banyak penyerapan. Kecekapan lebih tinggi. Kos lebih rendah. Lebih sesuai untuk pelaksanaan berskala besar. Dan warnanya terus menjadi lebih gelap.

Modul hitam di atas bumbung moden

Kapsyen: Rumah moden semakin menggunakan modul hitam atau semua-hitam. Ia kelihatan lebih kemas dan mencerminkan kematangan silikon monohabluran dan reka bentuk pantulan rendah.

Bolehkah panel berwarna merah, hijau atau emas?

Sudah tentu boleh.

Fotovoltaik bersepadu bangunan sudah mempunyai banyak modul berwarna. Bangunan bandar tidak selalu mahu dinding kaca hitam, jadi jurutera menggunakan salutan khas, tekstur dan enkapsulasi untuk menjadikan panel kelabu, merah bata, hijau, malah hampir dengan warna dinding tirai biasa.

Tetapi harganya terus. Anda melihatnya merah kerana ia memantulkan sedikit cahaya merah kembali kepada anda. Anda melihatnya hijau kerana ia memantulkan sedikit cahaya hijau kembali. Dan cahaya yang dipantulkan tidak pernah memasuki sel untuk menjana kuasa. Itu bermakna kehilangan pendapatan dan kecekapan penjanaan yang lebih rendah. PV berwarna tidak mustahil. Ia hanya memerlukan rundingan baru antara rupa dan kecekapan.

Warna yang lebih cantik tidak menjadikan panel lebih baik. Reka bentuk kejuruteraan matang sering memilih bukan pilihan yang paling mencolok, tetapi yang paling boleh dipercayai, paling cekap dan paling kos efektif dalam jangka panjang.

Hubungi dan Beli

Jadi lihat semula pada tompok biru-hitam di atas bumbung itu

Ia bukan sekadar panel solar kebetulan kelihatan seperti ini. Ia adalah hasil yang ditapis oleh bahan silikon, struktur kristal, filem anti-pantulan, kos pembuatan dan kecekapan penjanaan bersama-sama.

Biru bukan hiasan. Hitam bukan selera.

Ia adalah panel memberitahu anda bahawa ia tidak mahu memulangkan cahaya matahari ke langit. Ia mahu menyimpan cahaya, membangkitkan elektron, dan menukar foton yang tidak kelihatan menjadi arus yang kelihatan. Matahari jatuh melalui awan dan mendarat pada biru-hitam yang senyap itu. Tiada deruman, tiada cerobong, tiada nyalaan. Hanya cahaya memasuki silikon, elektron mula bergerak, arus mengalir di sepanjang jari logam nipis ke suatu tempat yang jauh.

Pada saat itu panel solar seperti halaman hitam yang ditulis sepenuhnya oleh matahari. Dan apa yang dibaca oleh manusia padanya adalah jawapan kecil yang ringkas.

Untuk menangkap sedikit lebih cahaya matahari, silikon memakai biru-hitam.

Pandangan Ooitech

Peralihan daripada polibiru kepada mono hitam sepenuhnya bukan sekadar trend warna, ia adalah kisah pembuatan tentang menekan pantulan ke arah sifar. Di bahagian modul kami melihatnya setiap hari: sel mono seragam, tekstur ketat dan laminasi bersih adalah apa yang menjadikan panel hitam sepenuhnya kelihatan tajam dan masih berprestasi. Jika anda ingin melihat bagaimana modul hitam ini sebenarnya dibina di barisan sebenar, saluran YouTube kami di www.youtube.com/ooitech menunjukkan lantai kilang dari dekat, dan ia berbaloi untuk dilanggan jika pembuatan solar adalah perkara anda.