图解:太阳能电池板是如何制造的?

Solar panels in a field during daytime.
Solar panels are made from semiconducting silicon cells layered up and combined with other substances to create electrical poles.Image: Unsplash/American Public Power Association
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  • 太阳能电池板生产日益转移至中国,该国在降低成本方面发挥了重要作用。

  • 硅是太阳能电池板生产的关键原料,但将其转化为可用形式耗能大、成本高。

  • 太阳能电池板由半导体硅电池构成,这些电池层层叠合,并与其他物质结合以形成电极。

过去十年间,中国逐渐主导全球太阳能电池板制造业。该国已投资超过 500亿美元,用于自2011年以来新增的太阳能光伏产能——据国际能源署(IEA)称,这一金额是欧洲的10倍。中国还为该行业创造了30万个新的制造业岗位。

随着制造产能日益从欧洲、日本和美国转移,中国在太阳能电池板各制造环节中的份额不断扩大,如今已超过80%。此外,全球十大太阳能光伏制造设备供应商也都位于中国。

中国在降低全球太阳能电池板价格方面发挥了重要作用。但与此同时,产能如此集中于一个地理区域,也会带来供应链方面的潜在挑战,IEA表示,各国政府需要应对这些挑战。

对比2010年和2021年太阳能光伏制造产能的图表——中国所占份额如今已超过80%。Image: IEA
对比2010年和2021年太阳能光伏制造产能的图表——中国所占份额如今已超过80%。Image: IEA

那么,太阳能电池板是如何制造的?

步骤1——硅

太阳能电池板由许多电池组成,每个电池都由多层半导体材料构成。硅是最常用的半导体,远远超过其他材料。它是沙子的主要成分,因此来源广泛,但将其转化为高品质硅成本高、能耗大。近年多晶硅价格大幅上涨,2022年7月达到2011年以来的最高点。

步骤2——硅锭

将晶体硅熔化,并与硼混合,使其带正电性。随后将硅制成圆柱形硅锭。

硅是太阳能电池板生产的关键原料。Image: 国际能源署

步骤3——硅片

随后将硅锭切成纸张般薄的切片,称为硅片。接着,这些硅片会涂覆减反射层,以防其天然光亮的表面反射太阳光。

步骤4——电池

将硅片背靠背放置,并在有磷的环境中加热,以制成太阳能电池。磷会使其带负电性。

电触点由极薄的材料制成,以免遮挡阳光,并用于连接各个电池。

步骤5——电池板

将电池用硅橡胶或乙烯-醋酸乙烯酯封装并连接起来,形成太阳能电池板。随后将电池板安装在铝制边框中,其背板采用迈拉或泰德拉材料,表面覆盖玻璃或塑料。

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