Обзор солнечных панелей российского производства. Кто и как производит солнечные панели? Этапы разработки солнечных панелей

Получение электричества из альтернативных источников питания весьма затратное занятие. Например, использование солнечной энергии при покупке готового оборудования придется потратить значительную сумму денег. Но в наше время возможно собрать солнечные батареи своими руками для дачи или частного дома из готовых фотоэлементов или других подручных материалов. И прежде, чем приступить к покупке необходимых компонентов и проектированию конструкции, необходимо понять, что такое солнечная батарея и ее принцип работы.

Солнечная батарея: что это и как работает

У людей, которые впервые сталкиваются с этой задачей, сразу возникают вопросы: «Как собрать солнечную батарею?» или «Как сделать солнечную батарею?». Но изучив устройство и принцип его работы, проблемы с реализацией данного проекта отпадают сами собой. Ведь конструкция и принцип действия просты и не должны вызвать затруднений при создании источника питания в домашних условиях.

Солнечная батарея (СБ) - это фотоэлектрические преобразователи энергии, излучаемой солнцем, в электрическую, которые соединены в виде массива элементов и заключены в защитную конструкцию . Преобразователи - полупроводниковые элементы из кремния для генерации постоянного тока . Они производятся трех видов:

Монокристаллический;
Поликристаллический;
Аморфный (тонкопленочный).

Принцип работы устройства основан на фотоэлектрическом эффекте . Солнечный свет, падая на фотоэлементы, выбивает свободные электроны с последних орбит каждого атома кремниевой пластины. Перемещение большого количества свободных электронов между электродами батареи вырабатывают постоянный ток. Далее, он преобразовывается в переменный ток для электрификации дома.

Выбор фотоэлементов

До начала проектных работ по созданию панели в домашних условиях нужно выбрать один из трех типов преобразователей солнечной энергии. Для выбора подходящих элементов нужно знать их технические характеристики:

Монокристаллические . КПД этих пластин 12–14%. Однако, они чувствительны к количеству попадающего света. Небольшая облачность значительно снижает количество вырабатываемого электричества. Срок службы до 30 лет.
Поликристаллические . Эти элементы способны выдавать КПД 7–9%. Но на них не влияет качество освещенности и они способны выдавать такое же количество тока в облачную и даже пасмурную погоду. Эксплуатационный период - 20 лет.
Аморфные . Изготавливаются на основе гибкого кремния. Вырабатывают КПД около 10%. Количество производимого электричества не снижается из-за качества погоды. Но дорогое и сложное производство делает их труднодоступными.

Для изготовления СБ своими силами можно приобрести преобразователи типа В (второй сорт). К ним относятся элементы с небольшими дефектами, даже при замене некоторых компонентов себестоимость батарей будет в 2–3 раза меньше рыночной, благодаря этому сэкономите свои средства.

Для обеспечения частного дома электричеством от альтернативного источника энергии лучше всего подходят первые два типа пластин.

Выбор места и проектирование

Батареи лучше располагать по принципу: чем выше, тем лучше . Отличным местом будет крыша дома, на нее не попадает тень от деревьев или других построек. В случае, если конструкция перекрытий не позволяет выдержать вес установки, то место следует выбирать на участке дачи, который больше всего воспринимает излучение от солнца.

Собранные панели необходимо располагать под таким углом, чтобы солнечные лучи максимально перпендикулярно падали на кремниевые элементы . Идеальным вариантом будет наличие возможности корректирования всей установки по направлению за солнцем.

Изготовление батареи своими руками

Обеспечить дом или дачу электричеством в 220 В от солнечной батареи вам не удастся, т.к. размеры такой батареи будут огромны. Одна пластина генерирует электрический ток с напряжением 0,5 В. Оптимальным вариантом считается СБ с номинальным напряжением 18 В. Исходя из этого рассчитывается необходимое количество фотоэлементов для устройства.

Сборка каркаса

В первую очередь самодельная солнечная батарея нуждается в защитной рамке (корпусе) . Ее можно изготовить из алюминиевых уголков 30х30 мм или из деревянных брусков в домашних условиях. При использовании металлического профиля на одной из полок снимается напильником фаска под углом 45 градусов, а вторая полка отрезается под тем же углом. Отрезанные по нужным размерам с обработанными концами детали каркаса скручиваются при помощи угольников из того же материала. К готовой раме на силикон приклеивается защитное стекло.

Спайка пластин

При спаивании элементов в домашних условиях нужно знать, что для увеличения напряжения необходимо соединять последовательно , а для увеличения силы тока - параллельно . Кремневые пластины выкладываются на стекло, оставляя между ними зазор 5 мм с каждой стороны. Этот промежуток необходим для погашения возможного температурного расширения элементов при нагреве. Преобразователи имеют две дорожки: с одной стороны «плюс », с другой - «минус ». Все детали соединяются последовательно в единую цепь. Затем проводники с последних компонентов цепи выводятся на общую шину.

Для избегания саморазряда устройства в ночное время или облачную погоду специалисты рекомендуют предусмотреть монтаж диода Шоттки 31DQ03 или аналога на контакт от «средней» точки.

После окончания паяльных работ при помощи мультиметра необходимо проверить выходное напряжение, которое должно быть 18–19 В для полноценного обеспечения частного дома электроэнергией.

Сборка панели

В готовый корпус укладываются спаянные преобразователи, потом в центр каждого кремневого элемента наносится силикон , и сверху накрывается подложкой из ДВП для их фиксации. После чего конструкция закрывается крышкой, и все стыки герметизируются герметиком или силиконом . Готовая панель монтируется на держатель или каркас.

Солнечные батареи из подручных материалов

Помимо сборки СБ из купленных фотоэлементов их можно собрать из подручных материалов, которые есть у любого радиолюбителя: транзисторов, диодов и фольги.

Батарея из транзисторов

Для этих целей наиболее подходящими деталями являются транзисторы типа КТ или П . Внутри них находится довольно большой кремневый полупроводниковый элемент, необходимый для производства электричества. Подобрав необходимое количество радиодеталей, с них необходимо срезать металлическую крышку. Для этого нужно зажать его в тесках и ножовкой по металлу аккуратно произвести срез верхней части. Внутри можно увидеть пластину, которая будет служить в качестве фотоэлемента.

Транзистор для батареи со спиленной крышечкой

Все эти детали имеют три контакта: база, эмиттер и коллектор. При сборке СБ нужно выбирать коллекторный переход в связи с наибольшей разностью потенциалов.

Сборка осуществляется на ровной плоскости из любого диэлектрического материала. Спаивать транзисторы нужно в отдельные последовательные цепочки , а эти цепочки,в свою очередь соединять параллельно.

Расчет готового источника тока можно производить из характеристик радиодеталей. Один транзистор выдает напряжение 0,35 В и силу тока при КЗ в 0,25 мкА.

Батарея из диодов

Солнечная батарея из диодов Д223Б действительно может стать источником электрического тока. Эти диоды имеют наибольший вольтаж и выполнены в стеклянном корпусе, покрытом краской . Напряжение на выходе готового изделия можно определить из расчета, что один диод на солнце генерирует 350 мВ.

Необходимое количество радиодеталей складываем в емкость и заливаем ацетоном или другим растворителем и оставляем на несколько часов.
Затем, необходимо взять пластину нужного размера из не металлического материала и выполнить разметку под впаивание компонентов источника питания.
После размокания краску можно легко соскрести.
Вооружившись мультиметром, на солнце или под лампочкой определяем плюсовой контакт и загибаем его. Диоды впаиваются вертикально , т.к. в таком положении кристалл лучше всего генерирует электричество из энергии солнца. Поэтому на выходе получим максимальное напряжение, которое будет генерировать солнечная батарея.

Помимо описанных выше двух способов источник питания можно собрать из фольги. Самодельная солнечная батарея, сделанная согласно пошаговой инструкции, описанной ниже, сможет давать электроэнергию, хотя и очень малой мощности:

Для самоделки понадобится медная фольга площадью 45 кв. см. Отрезанный кусок обрабатывается в мыльном растворе для удаления жира с поверхности. Так же желательно вымыть руки, чтобы не оставлять жировые пятна.
Наждаком необходимо удалить защитную оксидную пленку и любой другой вид коррозии с плоскости отреза.
На горелку электрической плитки мощностью не меньше 1,1 кВт ложится лист фольги и нагревается до образования красно-оранжевых пятен. При дальнейшем нагреве образовавшиеся окислы превращаются в оксид меди. Этому свидетельствует черный цвет поверхности куска.
После образования оксида нагрев необходимо продолжать в течение 30 минут , чтобы образовалась оксидная пленка достаточной толщины.
Прожарка останавливается, и лист остывает вместе с печкой. При медленном охлаждении медь и оксид остывают с разной скоростью, что способствует последнему легко отслоиться.
Под проточной водой удаляются остатки оксида . При этом нельзя сгибать лист и механически отдирать мелкие кусочки, чтобы не повредить тонкий слой окиси.
Вырезается второй лист по размерам первого.
В пластиковый бутыль объемом 2–5 литров с обрезанным горлом нужно поместить два куска фольги. Закрепить их зажимами «крокодил». Располагать их надо, чтобы они не соединялись .
К обработанному куску подводится минусовая клемма, а ко второму - плюсовая.
В банку заливается солевой раствор. Его уровень должен быть ниже верхней кромки электродов на 2,5 см . Для приготовления смеси 2–4 столовые ложки соли (в зависимости от объема бутылки) растворяются в небольшом количестве воды.

Все солнечные батареи не пригодны для обеспечения дачи или частного дома помещения электричеством в виду своей маломощности. Но они способны служить источником питания для радиоприемников или зарядки мелких электроприборов.

Видео по теме

Человечество стремится перейти на альтернативные источники электрического снабжения, которые помогут сохранить чистоту окружающей среды и сократить затраты на выработку энергии. Производство является современным индустриальным методом. включает в себя приемники солнечного света, аккумуляторы, контролирующие устройства, инверторы и другие приборы, предназначенные для определенных функций.

Солнечная батарея является главным элементом, с которого начинается накопление и лучей. В современном мире для потребителя при выборе панели существует много подводных камней, так как промышленность предлагает большое число изделий, объединенных под одним названием.

Кремниевые солнечные батареи

Эти изделия популярны у современных потребителей. В основу их изготовления положен кремний. Запасы его в недрах широко распространены, добыча сравнительно недорогая. Кремниевые элементы выгодно отличаются уровнем производительности от других батарей солнечного света.

Виды элементов

Производство из кремния ведется следующих типов:

монокристаллический;
поликристаллический;
аморфный.

Различаются вышеназванные формы устройств тем, как компонуются кремниевые атомы в кристалле. Основным отличием элементов становится различный показатель преобразования световой энергии, который у двух первых видов находится приблизительно на одном уровне и превышает значения у приборов из аморфного кремния.

Промышленность сегодняшнего дня предлагает несколько моделей солнечных уловителей света. Отличие их состоит в том, какое применяется оборудование для производства солнечных батарей. Играет роль технология изготовления и разновидность начального материала.

Монокристаллический тип

Эти элементы состоят из силиконовых ячеек, скрепленных между собой. По способу ученого Чохральского производится абсолютно чистый кремний, из которого изготавливают монокристаллы. Следующим процессом является разрезание застывшего и затвердевшего полуфабриката на пластины толщиной от 250 до 300 мкм. Тонкие слои насыщают металлической сеткой электродов. Несмотря на дороговизну производства, такие элементы применяют достаточно широко из-за высокого показателя преобразования (17-22%).

Изготовление поликристаллических элементов

Солнечных батарей из поликристаллов состоит в том, что расплавленная кремниевая масса постепенно охлаждается. Производство не требует дорогого оборудования, следовательно, затраты на получение кремния снижены. Поликристаллические солнечные накопители имеют меньший коэффициент эффективности (11-18%), в отличие от монокристаллических. Это объясняется тем, что в процессе остывания масса кремния насыщается мельчайшими зернистыми пузырьками, что приводит к дополнительному преломлению лучей.

Элементы из аморфного кремния

Изделия относят к особому типу, так как их принадлежность к кремниевому виду исходит от наименования используемого материала, а производство солнечных батарей выполняется по технологии пленочных приборов. Кристалл в процессе изготовления уступает место кремниевому водороду или силону, тонкий слой которых покрывает подложку. Батареи имеют самое низкое значение эффективности, всего до 6%. Элементы, несмотря на существенный недостаток, имеют ряд неоспоримых преимуществ, дающих им право стоять в ряду с вышеназванными типами:

значение поглощения оптики выше в два десятка раз, чем у монокристаллических и поликристаллических накопителей;
имеет минимальную толщину слоя, всего 1 мкм;
пасмурная погода не влияет на работу по преобразованию света, в отличие от других видов;
из-за высокого показателя прочности на изгиб без проблем применяется в трудных местах.

Три вышеописанных вида солнечных преобразователей дополняются гибридными изделиями из материалов с двойственными свойствами. Такие характеристики достигаются, если в аморфный кремний включаются микроэлементы или наночастицы. Полученный материал схож с поликристаллическим кремнием, но выгодно отличается от него новыми техническими показателями.

Сырье для производства солнечных батарей пленочного типа из CdTe

Выбор материала диктуется потребностью в уменьшении стоимости изготовления и повышении технических характеристик в работе. Наиболее часто применяется светопоглощающий теллурид кадмия. В 70-е годы прошлого столетия CdTe считался основным претендентом на космическое использование, в современной промышленности он нашел широкое применение в энергетике солнечного света.

Этот материал относят к категории кумулятивных ядов, поэтому не стихают прения по вопросу его вредности. Исследования ученых установили тот факт, что уровень вредного вещества, поступающего в атмосферу, является допустимым и не наносит вреда экологии. Уровень КПД составляет всего 11%, но стоимость преобразуемой электроэнергии от таких элементов ниже на 20-30%, чем от приборов кремниевого вида.

Накопители лучей из селена, меди и индия

Полупроводниками в приборе служат медь, селен и индий, иногда допускается замещение последнего на галлий. Это объясняется высокой востребованностью индия для производства мониторов плоского типа. Поэтому выбран этот вариант замещения, так как материалы имеют похожие свойства. Но для показателя КПД замена играет существенную роль, производство солнечной батареи без галлия повышает эффективность работы устройства на 14%.

Солнечные уловители на полимерной основе

Эти элементы относят к молодым технологиям, так как они недавно появились на рынке. Полупроводники из органики поглощают свет для преобразования его в электрическую энергию. Для производства применяют фуллерены углеродной группы, полифенилен, меди фталоцианин и др. В результате получают тонкие (100 нм) и гибкие пленки, которые в работе выдают коэффициент эффективности 5-7%. Величина небольшая, но производство гибких солнечных батарей имеет несколько положительных моментов:

для изготовления не затрачиваются большие средства;
возможность установки гибких батарей в местах изгибов, где эластичность имеет первоочередное значение;
сравнительная легкость и доступность установки;
гибкие батареи не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

Химическое травление в процессе производства

Самой дорогой в солнечной батарее является мультикристаллическая или монокристаллическая пластина из кремния. Для максимально рационального режут псевдоквадратные фигуры, эта же форма позволяет плотно уложить пластины в будущем модуле. После процесса резки на поверхности остаются микроскопические слои нарушенной поверхности, которые убираются при помощи травления и текстурирования, чтобы улучшить прием падающих лучей.

Обработанная подобным способом поверхность представляет собой хаотично расположенные микропирамиды, отражаясь от грани которых, свет попадает на боковые поверхности других выступов. Процедура рыхления текстуры понижает отражающую способность материала приблизительно на 25%. В процессе травления применяют серию кислотных и щелочных обработок, но недопустимо сильно уменьшать толщину слоя, так как пластина не выдерживает следующие обработки.

Полупроводники в солнечных батареях

Технология производства солнечных батарей предполагает, что основным понятием твердой электроники является p-n-переход. Если в одной пластине совместить электронную проводимость n-типа и дырочную проводимость p-типа, то в месте соприкосновения их возникает p-n-переход. Основным физическим свойством указанного определения становится возможность служить барьером и пропускать электричество в одном направлении. Именно такой эффект позволяет наладить полноценную работу солнечных элементов.

В результате проведения фосфорной диффузии на торцах пластины складывается слой n-типа, который базируется у поверхности элемента на глубине всего 0,5 мкм. Производство солнечной батареи предусматривает неглубокое проникновение носителей противоположных знаков, которые возникают под действием света. Их путь в зону влияния p-n-перехода должен быть коротким, иначе они могут при встрече погасить один другого, при этом не сгенерировав никакого количества электричества.

Использование плазмохимического травления

В конструкции солнечной батареи предусмотрены лицевая поверхность с установленной решеткой для съемки тока и тыльная сторона, представляющая собой сплошной контакт. Во время явления диффузии возникает электрическое замыкание между двумя плоскостями и передается на торец.

Чтобы удалить замыкание, применяется оборудование для солнечных батарей, позволяющее сделать это с помощью плазмохимического, химического травления или механическим, лазерным путем. Часто используется метод плазмохимического воздействия. Травление выполняется одновременно для стопки сложенных вместе пластин кремния. Исход процесса зависит от длительности обработки, состава средства, размера квадратов материала, направления струй ионного потока и других факторов.

Нанесение антиотражающего покрытия

При помощи нанесения текстуры на поверхности элемента снижается отражение до 11%. Это обозначает, что десятая часть лучей попросту отражается от поверхности и не принимает участия в образовании электричества. С целью уменьшения таких потерь на лицевую сторону элемента наносят покрытие с глубоким проникновением световых импульсов, не отражающее их обратно. Ученые, принимая во внимание законы оптики, определяют состав и толщину слоя, поэтому производство и установка солнечных батарей с таким покрытием уменьшают отражение до 2%.

Контактная металлизация с лицевой стороны

Поверхность элемента предназначена для поглощения наибольшего количества излучения, именно этим требованием определяются размерные и технические характеристики наносимой металлической сетки. Выбирая дизайн лицевой стороны, инженеры решают две противоположные проблемы. Снижение оптических потерь происходит при более тонких линиях и расположении их на большом расстоянии одна от другой. Производство солнечной батареи с увеличенными размерами сетки приводит к тому, что часть зарядов не успевает достичь контакта и теряется.

Поэтому учеными стандартизировано значение расстояния и толщины линии для каждого металла. Слишком тонкие полоски открывают пространство на поверхности элемента для поглощения лучей, но не проводят сильный ток. Современные методы нанесения металлизации состоят в трафаретном печатании. В качестве материала наиболее оправдывает себя серебросодержащая паста. За счет ее применения КПД элемента поднимается на 15-17%.

Металлизация на тыльной стороне прибора

Нанесение металла на тыльную сторону устройства происходит по двум схемам, каждая из которых выполняет собственную работу. Сплошным тонким слоем по всей поверхности, кроме отдельных отверстий, напыляют алюминий, а отверстия заполняют серебросодержащей пастой, играющей контактную роль. Сплошной алюминиевый слой служит своеобразным зеркальным устройством с тыльной стороны для свободных зарядов, которые могут потеряться в оборванных кристаллических связях решетки. С таким покрытием на 2% больше по мощности работают солнечные батареи. Отзывы потребителей говорят, что такие элементы более долговечны и не так сильно зависят от пасмурной погоды.

Изготовление солнечных батарей своими руками

Источники питания от солнца не каждый может заказать и установить у себя дома, так как их стоимость на сегодняшний день достаточно велика. Поэтому многие мастера и умельцы осваивают производство солнечных батарей дома.

Приобрести комплекты фотоэлементов для самостоятельной сборки можно в интернете на различных сайтах. Стоимость их зависит от количества применяемых пластин и мощности. Например, небольшой мощности комплекты, от 63 до 76 Вт с 36 пластинами, стоят 2350-2560 руб. соответственно. Здесь же приобретают рабочие элементы, отбракованные с производственных линий по каким-либо причинам.

При выборе типа фотоэлектрического преобразователя принимают во внимание тот факт, что поликристаллические элементы более устойчивы к пасмурной погоде и работают при ней эффективнее монокристаллических, но имеют меньший срок службы. Монокристаллические обладают более высоким КПД в солнечную погоду, и прослужат они гораздо дольше.

Чтобы организовать производство солнечных батарей в домашних условиях, нужно подсчитать общую нагрузку всех приборов, которые будут питаться от будущего преобразователя, и определиться с мощностью устройства. Отсюда вытекает количество фотоэлементов, при этом учитывают угол наклона панели. Некоторые мастера предусматривают возможность изменения положения накопительной плоскости в зависимости от высоты солнцестояния, а зимой - от толщины выпавшего снега.

Для изготовления корпуса применяют различные материалы. Чаще всего ставят алюминиевые или нержавеющие уголки, используют фанеру, ДСП и др. Прозрачная часть выполняется из органического или обыкновенного стекла. В продаже есть фотоэлементы с уже припаянными проводниками, такие покупать предпочтительнее, так как упрощается задача сборки. Пластины не складывают одну на другую - нижние могут дать микротрещины. Припой и флюс наносятся предварительно. Паять элементы удобнее, расположив их сразу на рабочей стороне. В конце крайние пластины приваривают к шинам (более широким проводникам), после этого выводят "минус" и "плюс".

После проделанной работы тестируют панель и герметизируют. Зарубежные мастера для этого используют компаунды, но для наших умельцев они стоят довольно дорого. Самодельные преобразователи герметизируют силиконом, а тыльную сторону покрывают лаком на основе акрила.

В заключение следует сказать, что отзывы мастеров, которые сделали всегда положительные. Однажды затратив средства на изготовление и установку преобразователя, семья очень быстро их окупает и начинает экономить, используя бесплатную энергию.

Мировой вклад России в производство фотоэлектрических станций на сегодняшний день составляет не более 1% , тогда как солнечная фотоэнергетика является одной из наиболее быстро растущих отраслей мировой экономики (мировой темп роста - 30-50% в год). При этом в нашей стране пока еще нет лабораторий осуществляющих испытания и сертификацию солнечных элементов и модулей по международным стандартам. Поэтому для Европы Россия в смысле солнечной энергетики , пока является «белым пятном».

Стоит отметить, что солнечные батареи характеризуются рядом неоспоримых преимуществ :

фотоэлектрические электростанции (ФЭС) самые экологически чистые и легко возводимые, благодаря своей модульной конструкции;
ФЭС характеризует высокая надежность (до сих пор они являются источником питания практически для всех спутников на земной орбите, потому что работают без поломок и почти не требуют технического обслуживания);
низкие текущие расходы (благодаря отсутствию подвижных частей, ФЭС не требуют особого ухода);
экологичность (это бесшумные и чистые модули, при их работе не происходит сжигания топлива);
модульность (благодаря этому свойству, ФЭС могут достигать совершенно различных размеров, в зависимости от потребности в электроэнергии);
длительный срок службы (работают до 30 лет);
низкие затраты на строительство (обычно ФЭС строят близко к потребителю, т. е. нет нужды тянуть линии электропередач на дальние расстояния, не нужно закупать трансформаторы);
независимость ФЭС от изменения цен на энергоносители.

Особенной популярностью солнечные батареи пользуются в южных странах, где их устанавливают непосредственно на крышах жилых домов. Можно назвать несколько крупных «солнечных парков» : «Солнечный парк» PEX в Испании на 30 МВт, способный обеспечить энергией до 16000 домов, «Солнечный парк» в Баварии на 11 МВт и в Лейпциге на 5 МВт, в Португалии - на 11 МВт, в Южной Корее на 4 МВт и в Израиле — на 100 МВт.

На сегодняшний день существует несколько технологий производства солнечных батарей , основанных на использовании того или иного материала при изготовлении пластины. Основано это на различном поглощении разными материалами солнечного излучения.

Среди широко используемых материалов можно назвать моно- и поликристаллический кремний, а также GaAs, CdTe, аморфный кремний и многие другие. В соответствии с выбранным материалом применяется определенная технология, которая отличается этапами производства и набором оборудования.

Наиболее часто в качестве сырья используется моно- и поликристаллический кремний . КПД пластин на основе этого материала колеблется в пределах от 13 до 18% (в настоящее время ведущие производители солнечных батарей пытаются повысить КПД до 19%). Такие пластины очень хрупкие, требуют дополнительной защиты, но значительно дешевле пластин из других материалов.

Тонкопленочная технология основана на использовании таких материалов, как CdTe, GaAs или аморфный кремний. КПД таких пластин также не превышает 20%, хотя в перспективе есть планы увеличения его до 22%. В зависимости от используемой подложки такие батареи могут гнуться, весьма устойчивы к механическим воздействиям, герметичны. Стоимость их выше стоимости кремниевых систем.

На сегодняшний день производство солнечных батарей в промышленном масштабе наиболее рентабельно выполнять по кремниевой технологии, это наиболее изученная и дающая наивысший выход технология производства.

Ниже приведена схема производства солнечных батарей на основе мультикристаллического кремния. Данная цепочка складывается из следующих этапов:

Подготовка кремниевой пластины, очистка ее после резки, промывка;
Структурирование поверхности пластины, создание топологии на ее поверхности, травление;
Легирование, нанесение фосфора;
Диффузия фосфора, вжигание;
Создание P-n-перехода, изолирование его, удаление не нужных слоев;
Нанесение антиотражающего слоя SiN;
Металлизация (создание металлических контактов на обратной стороне пластины методом трафаретной печати);
Сушка и вжигание;
Создание контактов на лицевой стороне пластины;
Выравнивание пластины;
Проверка и тестирование.

Оборудование под каждый из этапов поставляют европейские и американские компании - RENA, Roth&Rau, DESPATCH, BACCINI, MANZ - одни из мировых лидеров по производству оборудования в сфере солнечной энергетики.

Производство солнечных батарей: актуальность бизнеса + что такое солнечные батареи + преимущества установки солнечных панелей + технология производства + необходимое сырье и оборудование + организационные моменты запуска бизнеса + стартовый капитал и рентабельность бизнеса + обзор создания мини-производства по изготовлению солнечных панелей.

Производство солнечных батарей – это, несомненно, инновационный вид бизнеса, особенно на территории России. Хотя в других странах, к примеру, в Турции, Испании и Германии альтернативные методы получения электроэнергии пользуются спросом, а поэтому и производство таких панелей для них уже давно не новшество.

Конечно, открывать подобный бизнес в России несколько рискованно, так как пока люди с опаской относятся к таким нововведениям. Но, учитывая тот факт, что данная ниша бизнеса еще свободна от конкурентов, а солнечные батареи – это действительно очень перспективный способ получения электроэнергии, запуск подобного предприятия можно назвать выгодным вложением средств.

В этом обзоре мы расскажем, как организовать производство таких батарей, где лучше это делать, сколько понадобится инвестировать, чтобы преуспеть в этой области предпринимательской деятельности.

Рационально ли налаживать производство солнечных батарей в России?

О том, станет ли востребованным такое производство на территории страны, можно долго спорить. Ведь, с одной стороны, это действительно очень перспективное направление, которое может со временем и вовсе заменить привычное нам получение электричества.

Но, с другой стороны, солнечные батареи будут больше пользоваться спросом в солнечных краях, так как Солнце и является главным составляющим данного альтернативного способа получения электроэнергии.

Если же рассматривать производство солнечных батарей сугубо, как вид бизнеса, то, конечно, эта область предпринимательской деятельности очень и очень выгодна.

Способствует этому сразу несколько факторов:

Рынок производства солнечных батарей в России остается по-прежнему в числе наиболее «пустых», что говорит об отсутствии конкурентов на пути построения бизнеса.
Запасы нефти и газа в любом случае не бесконечны, и людям уже давно пора задуматься об альтернативных способах получения электроэнергии.
Большому спросу на солнечные батареи способствует не только сокращение природных ископаемых. Также людей стимулируют высокие цены на коммунальные услуги, расходы на которые можно значительно снизить, прибегнув к использованию солнечной энергии.

Кроме перечисленных факторов, солнечные батареи также имеют широкий спектр применения, благодаря чему их можно использовать в самых разных областях.

Наиболее популярными направлениями в этом плане пользуются следующие:

Заряд аккумуляторов различной техники – портативной электроники.
Производство электромобилей.
Обеспечение жилых домов электроэнергией, которая может быть направлена на отопление и освещение.

Разумеется, наибольшим спросом пользуются батареи для электроснабжения домов, поэтому в данной статье мы рассмотрим именно организацию производства батарей для этих целей.

В любом случае, производство солнечных панелей – это очень востребованная ниша, которая в России спустя несколько лет станет гораздо популярнее. И попробовать свои силы в этом бизнесе сейчас – наиболее подходящее время в силу того, что пока на своем пути вы не встретите слишком много конкурентов.

Что представляют собой солнечные батареи, и как осуществляется их производство?

Если говорить простыми словами, солнечная батарея – это установка, которая способна преображать солнечную энергию в электрический ток, применяемый для энергообеспечения жилых домов.

Чтобы в общих чертах понять, как выглядит солнечная батарея, и как работает ее механизм, достаточно будет взглянуть на рисунок:

Солнечные батареи являются альтернативными источниками получения электроэнергии, подобно водным и ветровым установкам, которые использовались еще нашими предками для того, чтобы получить электричество.

На сегодня именно такие батареи считаются наиболее экономичным способом обеспечивать электричеством жилые дома, так как их монтаж и установка стоят не так дорого, как прочие устройства, к тому же, использовать полученную электроэнергию можно не сразу.

Поскольку батарея преображает энергию Солнца «в избытке», современные технологии позволяют сохранять ее в специальных аккумуляторах и использовать в то время, когда солнечная активность минимальна, то есть, вечером или ночью.

Для того, чтобы установить себе солнечную батарею и получать энергию, даже не обязательно жить в самом солнечном месте страны. Новые разработки позволяют использовать установки даже в тех климатических поясах, где Солнца гораздо меньше.

Да и сами по себе солнечные батареи, как источник электроэнергии, имеют очень много преимуществ, основные из которых следующие:

Солнечная энергия – это наиболее безопасная и чистая энергия.
Установить солнечную батарею можно и . В среднем, монтаж батареи обойдется в сумму до 50 тыс. руб. Причем, сюда входит не только сам начальный набор, но и установка батареи.
Для того, чтобы установить устройство, не нужно что-либо менять в существующих инженерных сетях, ведь такие установки легко монтируются в уже существующие сети.
Солнечные батареи имеют очень долгий срок службы и не нуждаются в постоянной проверке качества или ремонте.
Монтировать батареи можно практически на любое здание, а это значит, что подходит данный способ получения энергии и для больших городов, и для небольших поселков.

Словом, солнечные батареи – это действительно работающий вариант, который поможет не только получать чистую энергию, но и позволит значительно сократить расходы на оплату коммунальных услуг.

Единственное, на что стоит обратить внимание, — это непосредственно сфера применения солнечных батарей.

Дело в том, что многие путают понятие солнечных батарей и коллекторов, предназначение которых совершенно иное. Если солнечные батареи – это устройство для получения электроэнергии, то коллектор – это получение тепловой энергии Солнца, которая направлена на другие нужды, такие как, скажем, отопление и нагрев воды.

Коллекторы имеют несколько другой вид и принцип действия, поэтому путать эти два термина никак нельзя.

Поскольку мы разобрались с самим понятием солнечных батарей, можем перейти непосредственно к процессу их производства.

И здесь важно сразу отметить, что для будущего бизнесмена существует два основных пути, по которым он может развивать данный бизнес:

Первый способ состоит в полном цикле производства, то есть «от А до Я» — от изготовления составляющих, до комплектации их в полноценные батареи.
Второй способ предполагает закупку готовых материалов и монтирование из них батарей.

Каждый из способов имеет право на существование, а также свои плюсы и минусы.

К примеру, производя все батареи самостоятельно, включая и их составляющие, вы можете быть уверены в качестве конечного продукта. Также за счет этого можете значительно снизить себестоимость каждой батареи. Но для организации такого производства понадобятся значительные инвестиции, что является основным минусом данного метода.

Что касается второго варианта, то он обойдется вам дешевле, но и себестоимость продукции за счет покупных материалов, будет гораздо выше.

Чтобы детально проанализировать и тот, и другой вариант, сперва мы рассмотрим весь цикл производства, а также способ его организации для запуска бизнеса.

В конце мы также приведем пример организации мини-производства, когда все запчасти уже куплены, и от вас требуется только научится их собирать, монтировать и реализовать.

Технология производства солнечных батарей: пошаговое руководство

Чтобы солнечных батарей, для начала нужно разобраться, как выглядит сама технология их изготовления, и с какими этапами придется столкнуться.

Итак, чтобы из купленного сырья произвести готовую солнечную батарею, нужно будет осуществить следующие действия:

Разрезать кремниевые пластины и очистить их для дальнейшей обработки.
Протравить поверхность кремниевых пластин и структурировать ее.
Нанести фосфор на пластину с последующим его выжиганием.
Металлизировать поверхность.
Просушить кремниевые пластины.
Присоединить электроконтакты на лицевой стороне пластины.
Выровнять пластины.
Обрамить пластины алюминиевыми рамками.
Протестировать готовую установку.

В итоге мы получаем солнечную батарею, которая выглядит следующим образом:

Что необходимо для организации производства: какое закупить сырье и оборудование?

Ввиду того, что мы анализируем производство солнечных батарей «с нуля», стоит сразу отметить, что для начала предпринимательской деятельности понадобится много всего: и сырье, и оборудование.

Кроме этого, важно учитывать, что производство таких батарей – это весьма наукоемкий процесс, поэтому лучше искать и закупать необходимые составляющие, проконсультировавшись сперва с толковым физиком или электромехаником, который и поможет в итоге наладить производственный процесс.

К слову, найти подходящего специалиста, равно как и все необходимые материалы, будет не так легко, поскольку такое производство в России еще не налажено. Искать все нужные элементы и даже специалистов лучше за рубежом.

В среднем, покупка только сырья обойдется вам в сумму около 100 тыс. руб., но закупить только его, конечно же, недостаточно. Нужно также оборудование, на котором станет возможным производство батарей.

Поскольку речь идет о масштабном предприятии с полным циклом производства, то подразумевается покупка автоматизированной линии для создания батарей, которая обеспечит изготовление наиболее высококачественной продукции.

Вся производственная линия будет состоять из достаточно большого количества машин, которые гораздо рациональнее покупать у одного поставщика.

И на это есть ряд причин:

Во-первых, при покупке всего ряда составляющих вы сможете получить какой-то процент скидки.
Во-вторых, часто такие поставщики оборудования не только продадут вам его, но и помогут с монтажом и дальнейшей эксплуатацией.

И помните , что производство солнечных батарей в России еще вовсе не налажено, поэтому покупать оборудование придется, скорее всего, заграницей.

Стоимость производственной линии будет отличаться в зависимости от страны-производителя, и может колебаться в пределах от 500 тыс. руб. до 10 млн. руб.

Оборудование	Предназначение	Стоимость (руб.)	Образец
Итого:			1 348 000 рублей
Резательная лазерная машина	Для разрезания ячеек разных размеров при помощи волоконного лазера	От 190 тыс.
Ламинатор	Для ламинации солнечных модулей органическим веществом для защиты от воздействия окружающей среды	От 650 тыс.
Обрамляющая машина	Для склеивания краев ленты и обрамления солнечных модулей	От 315 тыс.
Машина для очистки стекла	Для очищения и сушки стекол	От 126 тыс.
Стол для перемещения элементов	Для перемещения батарей при помощи алюминиевых направляющих	От 12 тыс.
Автомат для проверки высоким напряжением	Для тестирования модуля на пригодность	От 55 тыс.

В конечном подсчете, если брать в качестве примера средние цены на оборудование, минимальный его комплект обойдется вам в 1,3 млн. руб .

Но, кроме производственной линии, вам также потребуется докупить ручной инструмент и оборудование (аккумуляторы, инверторы) для монтажа батарей. В итоге, общая стоимость оборудования составит порядка 1,5 млн. руб .

Помимо затрат на оборудование и закупку сырья, вам предстоят и прочие расходы на разные организационные вопросы, о которых далее поговорим подробнее.

Поиск помещения, подбор персонала и прочие тонкости организации бизнеса по производству солнечных батарей

Любой бизнес в области производства безусловно начинается не с закупки необходимого оборудования, а с составления и узаконивания своей деятельности, проще говоря, регистрации.

Также нужно найти подходящее помещение и нанять персонал, что тоже немаловажно, поэтому рассмотрим каждый из моментов организации максимально детально.

1. Регистрация предприятия.

Если вы планируете начать бизнес в области производства, при этом, планируется производить солнечные батареи «с нуля», то для регистрации вас, как предпринимателя, больше подойдет или ООО.

Чтобы приступить к процедуре регистрации, потребуется собрать определенный перечень документов и подать его в ИФНС по месту регистрации бизнеса.

В этот перечень войдут:

Заявление по форме Р11001.
Решение учредителя о создании предприятия (если учредитель — один) или протокол собрания участников (если учредителей будет несколько).
Устав ООО.

До того, как вы подадите документы, от вас потребуется заплатить сумму государственной пошлины, которая на сегодня составляет 4 тыс. руб. Квитанция о ее оплате входит в печень обязательных документов.

Но не только на оплату квитанции придется потратиться при регистрации бизнеса.

Вам предстоят и другие траты:

Открытие расчетного счета в банке – 2 тыс. руб.
Изготовление печати – 1 тыс. руб.
Оплата уставного капитала – 10 тыс. руб.
Оплата нотариальных услуг – 1 тыс. руб.

Итого, за законную регистрацию предпринимательской деятельности нужно будет потратить около 15-18 тыс. руб.

Также не забывайте об обязательном получении разрешительной документации от пожарной и санитарно-эпидемиологической службы после прохождения процедуры регистрации.

И еще одна важная деталь – при заполнении заявления необходимо будет указать код вашей деятельности по ОКВЭД. Он в данном случае находится под номером 27.20.3 .

2. Поиск и оснащение помещения под производство.

Так как планируется полный цикл производства батарей, выбранное помещение должно быть достаточным для того, чтобы разместить в нем все нужное оборудование, а также выделить два небольших склада: для хранения комплектующих и для подготовки готовых батарей к монтажу.

В среднем, площадь помещения должна быть не меньше 300 кв.м., иначе изготавливать солнечные батареи будет невозможно из-за нехватки места.

Выбрав подходящее помещение, нужно позаботиться о его ремонте, который в ситуации такого производства очень важен, ведь речь идет о создании очень точных и хрупких деталей.

В помещении непременно должны быть:

Вентиляционная система.
Водоснабжение.
Отопление.
Электропитание.
Установленные обеззараживающие установки.

Без этого всего ни пожарная служба, ни санэпидслужба не дадут вам необходимых разрешений к началу производства.

3. Подбор сотрудников и организация доставки и монтажа.

В силу того, что практически весь процесс производства солнечных батарей будет автоматизированным, вам понадобится нанять небольшой штат сотрудников.

Всего численность работников составит около 6-8 человек, из которых потребуется нанять:

1 специалиста физика-электромеханика.
2 работников цеха.
2 работников для монтажа.
1 водителя.
1 менеджера по продажам.
1 маркетолога.

Обязанности директора и бухгалтера на первых порах можете выполнять самостоятельно, это позволит больше контролировать производство и понимать суть собственного бизнеса.

Наиболее трудно в этой ситуации будет найти хорошего специалиста и работников цеха, ведь из-за того, то производство солнечных батарей в России пока не очень развито, таких специалистов в стране мало.

Что касается перевозки и монтажа батарей, лучше всего нанять водителя для этой работы уже со своим авто или же приобрести хотя бы один грузовой автомобиль.

4. Маркетинг и поиск каналов сбыта готовой продукции.

Поначалу очень важно иметь в своем штате хотя бы одного маркетолога, который поможет с рекламой и продвижением солнечных батарей в регионе производства.

Так как солнечные батареи – это нужный, но пока еще не очень привычный для людей товар, нужно постоянно рассказывать и показать, что иметь солнечные батареи на своей крыше гораздо выгоднее, нежели платить большие средства за коммунальные услуги.

печатайте листовки,
давайте объявления,
создайте сайт, который будет наполнен полезной информацией, и на котором будут продемонстрированы примеры уже выполненных солнечных батарей с их последующим монтажом.

Вы можете сотрудничать как с большими предприятиями, так и с частными лицами. Все зависит от того, насколько востребована ваша продукция в регионе.

Какой потребуется стартовый капитал, чтобы начать производство солнечных батарей, и когда бизнес начнет приносить прибыль?

Статья расходов	Сумма (руб.)
Итого:	2 277 000 рублей
1. Регистрация предпринимательской деятельности.	17 тыс.
2. Аренда помещения (с учетом аренды на некоторое время вперед).	350 тыс.
3. Закупка сырья и составляющих.	100 тыс.
4. Покупка оборудования.	1 500 тыс.
5. Оплата труда рабочих.	250 тыс.
6. Финансирование маркетингового плана.	45 тыс.
7. Текущие расходы.	15 тыс.

Получается, что для запуска предприятия по производству солнечных батарей в России, понадобится внушительная сумма, которая превышает 2 млн. руб .

Но не стоит думать, что такие инвестиции будут слишком долго окупаться. В среднем, такое производство может начать приносить прибыль уже спустя 1,5 – 2 года.

Выходит, что за каждую установленную батарею вы будете получать чистую прибыль около 10-15 тыс. руб . А с учетом того, что в месяц вы будете производить и устанавливать от 5 до 10 таких батарей, ваша чистая месячная прибыль составит от 75 тыс. руб.

Рентабельность бизнеса при правильной организации составит не менее 100%.

Но, в любом случае, 2 млн. руб. – это большие деньги, инвестировать которые не всем под силу. Можно ли открыть подобное производство, но с меньшими затратами?

Производство солнечных батарей. Как это работает?

Схема установки. Преимущества и недостатки.

Мини-производство солнечных батарей: преимущества, недостатки и способ организации

Мини-производство по изготовлению солнечных панелей, в первую очередь, предполагает такую организацию предприятия, при которой будут закупаться уже готовые комплектующие для батарей. Из них вы, как предприниматель, должны будете наладить только процесс сборки, перевозки и монтажа.

Этот способ гораздо экономичнее варианта производства с нуля, так как в таком случае не придется тратиться на сырье, оборудование, многочисленный штат и регистрацию юридического лица.

Но себестоимость панелей при таком способе значительно возрастет, так как покупать готовые комплектующее дороже, нежели производить их самим.

В итоге, можно сказать, что такой способ будет наиболее уместным в двух случаях:

Когда вы не имеете достаточной суммы стартового капитала, чтобы начать крупное производство.
Когда в вашем регионе совершенно нет конкурентов, готовых предложить батареи по цене гораздо ниже вашей.

Определившись с преимуществами и недостатками, переходим к главному вопросу – как организовать мини-производство?

Итак, чтобы начать такой небольшой бизнес, вам не нужно первым делом регистрировать ООО. В таком случае будет достаточно и регистрации ИП.

Регистрация ИП значительно проще и стоит намного меньше, что также позволит прилично сэкономить.

Чтобы подать заявление на регистрацию в ИФНС, потребуются только базовые документы:

Заявление на регистрацию ИП.
Паспорт гражданина России.
Код ИНН.
Квитанция об оплате госпошлины.
Заявление о переходе на упрощенную систему налогообложения.

Стоимость госпошлины за совершение такой операции – 800 руб. Но помимо этой суммы, также придется заплатить за открытие расчетного счета в банке (2 тыс. руб.) и изготовление печати (до 1 тыс. руб.)

Итого, государственная регистрация обойдется вам всего лишь в 3-4 тыс. руб.

Теперь поговорим о помещении, закупке комплектующих и оборудования для мини-производства.

Большое помещение для запуска предприятия не потребуется – достаточно арендовать площадь размером 100 кв. м., на которой вы выделите помещение под сборку батарей, склад комплектующих, а также организуете небольшой выставочный зал для посетителей.

В принципе, при небольшом объеме заказов вам может подойти даже собственный просторный гараж. Но при этом не забывайте, что требования к помещению также будут высокими, ведь вам все равно предстоит высокоточная работа.

Комплектующие для производства батарей лучше заказывать за границей у прямых поставщиков. Хотя можно поискать и на территории России. Главное, чтобы качество материалов было на высоком уровне, и при этом они не стоили заоблачных денег.

Что касается оборудования, то автоматизированные линии при таком способе организации производства не понадобятся. Собственно, из-за этого не понадобятся и большие площади.

В качестве основного оборудования потребуются только несложные инструменты:

Оборудование	Количество	Стоимость (руб.)	Образец
Итого:			52 000 рублей
Дрель	2	10 тыс.
Шуруповерт	2	6 тыс.
Набор инструментов	2	10 тыс.

Поскольку работы предстоит меньше, нежели при полном цикле производства, да и управиться с таким мини-предприятием легче, в постоянный штат сотрудников можно взять всего 3-5 человек.

А именно, речь идет о таком персонале:

2 человека будут осуществлять сборку товара.
2 человека будут батареи устанавливать.
1 человек будет водителем (желательно со своим авто).

На первых порах можете нанять только трое рабочих, а потом добрать еще пару человек.

При небольшом производстве функции руководителя, бухгалтера и маркетолога можете выполнять самостоятельно.

При этом маркетинговый план останется прежним. Ваш основной потребитель – это частное лицо, поэтому нужно постоянно информировать его о своем продукте, создав сайт и давая рекламные объявления в газеты, на ТВ и радио.

Теперь подсчитаем, насколько дешевле обойдется такой способ мини-производства:

Регистрация ИП – 3 тыс. руб.
Аренда помещения – 100 тыс. руб.
Закупка комплектующих – 50 тыс. руб.
Покупка оборудования – 52 тыс. руб.
Зарплата сотрудникам – 75 тыс. руб.
Разработка сайта и прочие маркетинговые услуги – 55 тыс. руб.
Поточные расходы – 25 тыс. руб.

Итого, стартовые инвестиции для запуска небольшого предприятия составят 360 тыс. руб. , что представляет собой гораздо меньшую сумму по сравнению с организацией производственных мощностей «с нуля».

Учитывая, что продажная стоимость и себестоимость батарей при таком способе немного увеличатся, чистая прибыль может быть несколько ниже. Но за счет гораздо меньших вложений и при постоянном потоке клиентов (не менее 5 человек в месяц) вы сможете окупить свое предприятие уже спустя год работы на рынке.

Итак, мы проанализировали два основных способа организации бизнеса на изготовлении установок для получения электроэнергии от энергии Солнца.

В заключении напомним, что производство солнечных батарей в России – это еще совсем свободная ниша, заняв которую сейчас, вы сможете получить хорошую отдачу в будущем, так как спрос на альтернативные методы получения энергии будет увеличиваться с каждым годом.

Полезная статья? Не пропустите новые!
Введите e-mail и получайте новые статьи на почту