Bakit Asul o Itim ang mga Solar Panel — Silicon at Coating

Mabilis na sagot: Ang mga solar panel ay mukhang asul o itim dahil sa dalawang bagay: ang kristal na istruktura ng silikon at ang anti-reflective coating sa ibabaw nito. Ang crystalline silicon ay nagre-reflect ng malaking bahagi ng bumabagsak na liwanag — humigit-kumulang 22% para sa hubad na pinakintab na wafer — at ang texture na inukit sa ibabaw kasama ang SiNx coating ay nagpapababa ng reflection na iyon sa humigit-kumulang 4%, kaya mga 96% ng liwanag na pumapasok sa salamin ay nakakarating sa cell. Ang natitirang kulay ay ang liwanag na hindi nasisipsip o naipapasa. Ang polycrystalline silicon ay may nakikitang grain boundaries na nagkakalat ng liwanag nang iba kaysa sa monocrystalline, kaya ang dalawa ay nagbabasa bilang magkaibang shade ng asul, at kaya ang isang all-black module ay karaniwang nagpapahiwatig ng partikular na uri ng cell at coating stack sa halip na puro kosmetikong pagpili. Ang kulay ay samakatuwid ay isang magaspang na tagapagpahiwatig ng teknolohiya ng cell.

PV Module Manufacturing · ni Jerry, Ooitech

Pagpapakilala ng Produkto

Isipin ang isang maaliwalas na araw.

Nakatayo ka sa gilid ng bubong at pinapanood ang mga hanay ng solar panel na tahimik na nakahiga sa ilalim ng araw. Ang sikat ng araw mismo ay puti, ngunit ang mga panel na iyon ay hindi puti, hindi ginto, hindi transparent.

Karamihan sa kanila ay asul. O itim.

At dito lumilitaw ang isang napaka-natural na tanong. Kung ang mga solar panel ay umiiral upang mahuli ang sikat ng araw, bakit sila mukhang napakadilim? Sinasabi ng ating instinct na ang puti ang pinakamaliwanag, ang pilak ang pinakamakinang, ang ginto ang pinakamukhang araw. Ngunit ang mga panel na aktwal na gumagawa ng kuryente ay mukhang mga slab ng asul-itim na salamin.

Bilang isang supplier ng solar panel making machines at solar panel production line turnkey solutions, ang Ooitech ay makakapagbigay ng mga production line para sa all-black modules.

Ito ay hindi talaga tungkol sa aesthetics. Ito ay isang dekada-long engineering negotiation sa pagitan ng mga tao at sikat ng araw.

Asul na polycrystalline silicon kumpara sa itim na monocrystalline silicon

Caption: Ang asul at itim ng mga solar panel ay hindi simpleng pintura. Ito ay pinagsamang resulta ng kristal na istruktura, anti-reflective film at kahusayan ng pagsipsip ng liwanag.

Magsimula tayo sa isang simpleng pang-araw-araw na karanasan. Ang pagsusuot ng itim sa araw ng tag-init ay mas mainit ang pakiramdam. Ang pagsusuot ng puti ay mas malamig. Ang mga puting damit ay nagre-reflect ng maraming liwanag palayo. Ang mga itim na damit ay sumisipsip ng mas marami nito.

Ang mga solar panel ay gumagana sa parehong paraan. Para sa karamihan ng mga bagay, ang magandang kinang ay mukhang maganda. Para sa isang solar panel, ang reflection ay basura. Kapag ang isang sinag ng sikat ng araw ay tumama sa isang panel at tumalbog pabalik sa langit, hindi ito kailanman nagiging kuryente. Tanging ang liwanag na pumapasok sa loob ng silikon ang may pagkakataong gisingin ang mga electron at bumuo ng current. Ang U.S. Department of Energy ay nagsasabi rin nito nang malinaw: ang silikon layer ay sumisipsip ng liwanag, ang mga electron ay nasasabik, at habang gumagalaw sila ay lumilikha ng current.

Kaya mula sa simula, ang isang solar panel ay hindi gustong maging puti. Ang puti ay nagsasabi, "Dumating ang sikat ng araw, at ibinalik ko ito sa langit." Ang asul-itim ay nagsasabi, "Dumating ang sikat ng araw, at pinapanatili ko ang pinakamaraming makakaya ko."

Technical Parameters

Bakit marami sa mga lumang panel ay asul?

Ito ay bumalik sa isang napaka-karaniwang uri ng panel mula sa nakaraan: polycrystalline silicon.

Ang polycrystalline silicon ay hindi isang perpektong kristal. Ito ay maraming maliliit na butil na pinagsama-sama. Isipin ang ibabaw ng isang nagyelong lawa, puno ng mga bitak na pattern ng yelo. Ang bawat butil ay tumuturo sa isang bahagyang naiibang direksyon. Ang sikat ng araw na tumatama dito ay nagre-reflect pabalik nang bahagyang naiiba sa lahat ng dako. Kaya ang mga poly panel ay madalas na mukhang asul o malalim na asul, na may ibabaw na may bahagyang bitak, bitak ng yelo, metalikong texture.

Kaya ang asul ng poly silicon ay hindi pintura. Ito ay mas katulad ng texture ng mga kristal ng silikon na nagpapakita sa ilalim ng araw.

Ngunit ang asul ay hindi nagmumula lamang sa kristal. Mayroong isang napaka-manipis na layer sa ibabaw ng panel na tinatawag na anti-reflective coating. Ang termino ay mukhang teknikal, ngunit madaling maunawaan. Kapag nagsusuot ka ng salamin, ang ilang mga lente ay may bahagyang asul-lila o berdeng reflection (ang screen ng telepono na tinitingnan mo ngayon ay gumagawa rin ng pareho). Ang film na iyon ay hindi dekorasyon. Binabawasan nito ang reflection upang mas maraming liwanag ang dumaan sa lente.

Pareho sa isang panel. Ang silikon ay talagang medyo reflective sa sarili nito. Kung hindi tratuhin, ang bahagi ng sikat ng araw ay tumatalbog nang diretso mula sa ibabaw ng wafer. Kaya ang mga inhinyero ay nag-texture ng wafer at naglalagay ng anti-reflective coating upang mas maraming liwanag ang pumasok sa silikon. Kapag inilalarawan ng DOE ang paggawa ng crystalline silicon module, ang paglalagay ng anti-reflective coating sa harap ng cell ay nakalista bilang isa sa mga hakbang sa paggawa ng cell.

Scanning electron microscope image ng ibabaw ng wafer

Caption: Sa ilalim ng mikroskopyo, ang ibabaw ng wafer ay hindi isang makinis na eroplano kundi isang siksik na larangan ng maliliit na pyramids. Ang texture na ito ay pumuputol ng reflection at nagtatrap ng mas maraming sikat ng araw sa loob ng wafer.

Maaari mong isipin ang anti-reflective coating bilang isang banayad na pasukan. Kung ang optical difference sa pagitan ng hangin at silikon ay masyadong bigla, ang liwanag ay madaling tumalbog pabalik. Kung mayroong transition layer sa pagitan, ang liwanag ay mas madaling dumulas sa wafer. Ang black silicon material ng NREL ay may linyang angkop sa lohikang ito: mas kaunting reflection ay nangangahulugan ng mas maraming absorption, na nangangahulugan ng mas mataas na kahusayan at mas maraming kapangyarihan. Ang standard texturing at anti-reflective layers ay nagpapahintulot na sa isang cell na sumipsip ng mga 93%–97% ng sikat ng araw, habang ang black silicon process ay nagpapahintulot sa isang wafer na sumipsip ng mahigit 98% ng papasok na liwanag, kaya ito ay mukhang itim. Ito ay malinaw na nagsasabi ng isang bagay: kung mas mahusay ang isang panel, mas kaunting liwanag ang kayang i-reflect nito.

Ang asul ay ang maliit na natitirang glow mula sa maagang poly silicon at ang anti-reflective film nito. Ang itim ay kung ano ang hitsura ng silikon kapag natutunan na nitong kumain ng liwanag.

Mga Teknikal na Kalamangan

Nang maglaon, ang mga itim na panel ay naging mas at mas karaniwan

Sa likod nito ay isa pang pangunahing tauhan: monocrystalline silicon.

Ang mono silicon ay mas katulad ng isang bloke na may isang pare-parehong direksyon at maayos na istruktura. Hindi ito nagdadala ng bitak na texture ng poly silicon, kaya ang ibabaw nito ay mukhang mas pantay, mas malalim, at mas malapit sa itim.

Kung ang poly silicon ay parang isang sheet ng asul na bitak na yelo, ang mono silicon ay parang isang piraso ng obsidian.

Maraming residential na bubong ngayon ang pinipili ang all-black na mga module. Mula sa malayo, hindi sila mukhang mga grid ng industrial na bahagi. Mas mukha silang itim na salamin na maayos na inilatag. Sinasabi ng datos ng DOE na pagsapit ng 2022, ang monocrystalline silicon ay bumubuo na ng 96% ng pandaigdigang pagpapadala ng solar module, na naging pinakakaraniwang absorber material sa mga module ngayon, at ang mga industriyal na ginawang module ay karaniwang umaabot sa real-world na kahusayan na humigit-kumulang 20%–22%.

Kaya ang itim ay hindi lamang tungkol sa pagmumukhang premium. Sa likod nito ay nakatayo ang mas pantay na mga kristal, mas mature na paggawa, mas mababang repleksyon, at mas mahusay na ruta ng pagsipsip ng liwanag.

• Mas pantay na istruktura ng kristal na may monocrystalline silicon

• Mas mababang repleksyon sa ibabaw, mas maraming liwanag na nakukulong sa loob

• Mas mataas na pagsipsip, hanggang sa mahigit 98% gamit ang black silicon

• Mas malinis, all-black na hitsura na ginugusto sa mga modernong bubong

• Mature, murang paggawa na angkop sa mass deployment

Mga Aplikasyon ng Produkto

Bumalik sa kasaysayan ng solar power

Noong 1954, ipinakita ng Bell Labs ang unang praktikal na silicon solar cell. Ang kahusayan nito ay mga 6% lamang. Sa pamantayan ngayon, ang 6% ay mukhang mababa, ngunit noong panahong iyon ay sapat na ito upang paikutin ang isang maliit na laruan, at sapat upang gawin ang mga tao na maniwala sa unang pagkakataon na ang sikat ng araw ay makakagawa ng higit pa sa pagpapatuyo ng damit at pagpapainit ng balat. Maaari itong direktang maging kuryente. Itinatala rin ng American Physical Society ang kasaysayang ito: ipinakita ng Bell Labs ang unang praktikal na silicon solar cell noong Abril 25, 1954, na may mga unang silicon cell na humigit-kumulang 6% ang kahusayan.

Makasaysayang larawan ng 1954 Bell Labs solar cell

Caption: Ang mga unang silicon solar cell ay hindi masyadong mahusay, ngunit binuksan nila ang pinto sa modernong photovoltaics.

Ito ay parang isang simula. Ang mga pinakaunang cell ay mamahalin, maliit, at parang isang future toy mula sa lab. Pagkatapos ay napunta sila sa kalawakan. Ang isang satellite ay hindi makakadala ng karbon at hindi makakapagpalit ng baterya araw-araw, kaya ang mga solar cell ay naging pinakamahusay na pinagmumulan ng enerhiya nito. Pagkatapos nito, ang mga wafer ay hiniwa nang mas manipis, ang mga proseso ay naging mature, bumaba ang mga gastos. Ang mga asul-itim na manipis na piraso na dating pag-aari lamang ng mga lab at spacecraft ay dahan-dahang kumalat sa mga disyerto, pabrika, paaralan, carport at ordinaryong bubong.

Nagbago rin ang kulay sa paglipas ng panahon. Mula sa karaniwang asul na poly silicon noong unang panahon hanggang sa lalong karaniwang itim na mono silicon ngayon, maaaring mukhang wala itong iba kundi mas malalim na lilim. Ngunit sa likod nito, ang buong supply chain ay sumusulong.

Mas kaunting repleksyon. Mas maraming pagsipsip. Mas mataas na kahusayan. Mas mababang gastos. Mas angkop para sa malakihang rollout. At ang kulay ay patuloy na dumidilim.

Mga itim na module sa isang modernong bubong

Caption: Ang mga modernong tahanan ay lalong gumagamit ng itim o all-black na mga module. Mas maayos silang tingnan at sumasalamin sa maturity ng monocrystalline silicon at low-reflection na disenyo.

Maaari bang maging pula, berde o ginto ang mga panel?

Siyempre, maaari.

Ang building-integrated photovoltaics ay mayroon nang maraming makukulay na module. Ang mga gusali sa lungsod ay hindi laging gusto ang isang pader ng itim na salamin, kaya gumagamit ang mga inhinyero ng espesyal na coatings, textures at encapsulation upang gawing gray, brick-red, berde, kahit malapit sa tono ng isang ordinaryong curtain wall ang mga panel.

Ngunit ang presyo ay direkta. Nakikita mo ito bilang pula dahil nagpapabalik ito ng ilang pulang liwanag sa iyo. Nakikita mo ito bilang berde dahil nagpapabalik ito ng ilang berdeng liwanag. At ang na-reflect na liwanag ay hindi kailanman pumapasok sa cell upang gumawa ng kuryente. Nangangahulugan iyon ng nawawalang kita at mas mababang kahusayan sa paggawa. Ang makukulay na PV ay hindi imposible. Kailangan lang nito ng bagong negosasyon sa pagitan ng hitsura at kahusayan.

Ang mas magandang kulay ay hindi gumagawa ng mas mahusay na panel. Ang mature na disenyo ng inhinyero ay madalas na hindi bumabagsak sa pinaka-makintab na opsyon, kundi sa isa na pinaka-maaasahan, pinaka-mahusay at pinaka-cost-effective sa mahabang panahon.

Makipag-ugnayan at Pagbili

Kaya tingnan muli ang bahaging iyon ng asul-itim sa bubong

Hindi ito dahil ang mga solar panel ay nagkataong ganito ang hitsura. Ito ang kinalabasan na sinasalà ng silicon material, istruktura ng kristal, anti-reflective film, gastos sa paggawa at kahusayan sa paggawa nang magkasama.

Ang asul ay hindi dekorasyon. Ang itim ay hindi panlasa.

Ito ang panel na nagsasabi sa iyo na ayaw nitong ibalik ang sikat ng araw sa langit. Gusto nitong panatilihin ang liwanag, gisingin ang mga electron, at gawing nakikitang kuryente ang mga hindi nakikitang photon. Bumababa ang araw sa mga ulap at dumadapo sa tahimik na asul-itim na iyon. Walang ugong, walang tsiminea, walang apoy. Liwanag lamang na pumapasok sa silicon, nagsisimulang gumalaw ang mga electron, dumadaloy ang kuryente sa manipis na metal na mga daliri patungo sa malayong lugar.

Sa sandaling iyon, ang isang solar panel ay parang itim na pahina na punung-puno ng sulat ng araw. At ang nababasa ng mga tao rito ay isang simpleng maliit na sagot.

Upang makahuli ng kaunting sikat ng araw, binihisan ng silicon ang sarili nito ng asul-itim.

Pananaw ng Ooitech

Ang paglipat mula sa asul na poly tungo sa all-black na mono ay hindi lamang uso sa kulay, ito ay isang kuwento ng paggawa tungkol sa pagpiga sa repleksyon pababa sa zero. Sa panig ng module, nakikita namin ito araw-araw: pantay na mono cells, masikip na texturing at malinis na lamination ang gumagawa sa isang all-black na panel na mukhang matalim at gumaganap pa rin. Kung gusto mong makita kung paano aktwal na ginagawa ang mga itim na module na ito sa isang tunay na linya, ang aming YouTube channel sa www.youtube.com/ooitech ay nagpapakita ng factory floor nang malapitan, at sulit na mag-subscribe kung ang solar manufacturing ang iyong hilig.