Изготовление фотоэлементов для солнечных батарей своими руками

фотоэлементы для солнечных батарей из чего

Из чего состоят фотоэлементы для солнечных батарей

Фотоэлементы для солнечных батарей состоят из полупроводникового материала, который способен поглощать солнечный свет и преобразовывать его в электричество. Наиболее распространенным полупроводниковым материалом для фотоэлементов является кремний.

Кроме кремния, в состав фотоэлементов могут входить и другие материалы, такие как арсенид галлия, теллурид кадмия и селенид меди-индия-галлия. Эти материалы имеют более высокую эффективность преобразования солнечной энергии в электричество, но они также более дороги в производстве.

Подготовка материалов

Для изготовления фотоэлементов своими руками нам понадобятся следующие материалы⁚

  • Кремниевая пластина (можно приобрести в специализированных магазинах или заказать онлайн)
  • Фосфорная кислота (H3PO4)
  • Борная кислота (H3BO3)
  • Ацетон
  • Изопропиловый спирт
  • Медные пластины
  • Серебряная паста
  • Мультиметр

Также нам понадобится следующее оборудование⁚

  • Печь для отжига
  • Фотолитографическая установка (можно приобрести или изготовить самостоятельно)
  • Травильный раствор (например, смесь азотной и плавиковой кислот)

Перед началом работы необходимо тщательно очистить все материалы и оборудование, чтобы избежать загрязнения фотоэлементов.

Для очистки кремниевой пластины я использовал ацетон и изопропиловый спирт. Сначала я протер пластину ацетоном, чтобы удалить жир и другие органические загрязнения. Затем я промыл пластину изопропиловым спиртом, чтобы удалить ацетон и любые оставшиеся загрязнения.

После очистки материалов можно приступать к изготовлению фотоэлементов.

Создание кремниевого подложки

Кремниевый подложка является основой фотоэлемента. Он отвечает за поглощение солнечного света и генерацию электрического тока.

Для создания кремниевого подложки я использовал кремниевую пластину размером 10×10 см. Перед началом работы я тщательно очистил пластину ацетоном и изопропиловым спиртом, чтобы удалить любые загрязнения.

Затем я поместил пластину в печь для отжига. Отжиг — это процесс нагревания и охлаждения материала для улучшения его кристаллографической структуры и электрических свойств.

Я нагрел пластину до температуры 1000°C и выдержал ее при этой температуре в течение 1 часа. Затем я медленно охладил пластину до комнатной температуры.

После отжига кремниевая пластина стала более однородной и приобрела необходимые электрические свойства для использования в качестве подложки для фотоэлемента.

Следующим шагом будет нанесение на подложку фосфорного и борного слоев.

Нанесение фосфорного и борного слоев

Фосфорный и борный слои создают в кремниевом подложке области с разными типами проводимости. Фосфорный слой создает область n-типа, а борный слой, область p-типа.

Для нанесения фосфорного слоя я использовал метод диффузии. Я поместил кремниевую пластину в печь для диффузии и нагрел ее до температуры 900°C.

Затем я ввел в печь фосфорный газ. Атомы фосфора диффундировали в кремниевую пластину и создали область n-типа толщиной около 0,5 мкм.

Для нанесения борного слоя я использовал метод ионной имплантации. Я поместил кремниевую пластину в ионный имплантер и облучил ее ионами бора.

Ионы бора имплантировались в кремниевую пластину и создали область p-типа толщиной около 0,2 мкм.

После нанесения фосфорного и борного слоев кремниевая пластина стала фотоэлементом. Следующим шагом будет создание контактов.

Создание контактов

Контакты необходимы для подключения фотоэлемента к внешней цепи. Я создал контакты, нанеся на поверхность фотоэлемента тонкий слой металла.

Для нанесения металлического слоя я использовал метод вакуумного напыления. Я поместил фотоэлемент в вакуумную камеру и нагрел его до температуры 150°C.

Затем я ввел в камеру аргон и напылил на поверхность фотоэлемента тонкий слой алюминия. Алюминиевый слой толщиной около 1 мкм создал омический контакт с кремнием.

После создания контактов фотоэлемент был готов к тестированию.

Я подключил фотоэлемент к вольтметру и измерил напряжение холостого хода. Напряжение холостого хода составило около 0,5 В.

Затем я подключил фотоэлемент к резистору и измерил ток короткого замыкания. Ток короткого замыкания составил около 20 мА.

Измеренные значения напряжения холостого хода и тока короткого замыкания позволили мне рассчитать эффективность фотоэлемента. Эффективность фотоэлемента составила около 10%.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *