태양광 패널 제조는 재생 에너지의 핵심이며 햇빛을 사용하는 방식을 변화시킵니다. 오늘날 태양광 발전은 미국 내 470만 가구에 에너지를 공급하고 있습니다. 2022년에 태양광은 재생 가능한 전기의 15.9%를 차지했는데, 이는 2021년 13.5%에서 증가한 것입니다. 캘리포니아가 선두를 달리고 있으며 태양광이 전 세계적으로 에너지를 어떻게 변화시킬 수 있는지 보여줍니다.
태양광 패널 제조 방법을 배우면 이러한 청정 에너지를 이해하는 데 도움이 됩니다. 각 패널은 특수 소재와 세심한 디자인을 사용하여 햇빛을 에너지로 전환합니다. 이 과정을 알면 태양광 발전이 어떻게 더 친환경적인 미래를 지원하는지 알 수 있습니다.
태양광 패널은 청정 에너지, 많은 가정에 전력 공급 및 많은 전기 생산에 중요합니다.
실리콘이나 유리와 같은 재료에 대해 배우면 이러한 재료가 청정 에너지를 만드는 데 어떻게 도움이 되는지 알 수 있습니다.
태양광 패널을 만드는 데는 실리콘 성형부터 패널 조립까지 여러 단계를 거쳐 튼튼하고 잘 작동하도록 만듭니다.
모든 종류의 날씨에서 패널이 작동하는지 확인하는 테스트를 통해 품질을 확인하는 것이 매우 중요합니다.
새로운 기술과 기계는 태양광 패널을 더 좋고 더 저렴하게 만들어 지구에 좋은 에너지를 사용하도록 돕습니다.
태양광 패널은 햇빛을 에너지로 바꾸려면 특정 재료가 필요합니다. 각 재료에는 패널이 잘 작동하고 오래 지속되도록 하는 역할이 있습니다. 이러한 에너지 시스템에 사용되는 주요 재료와 특수 재료를 살펴보겠습니다.
태양광 패널은 기본 재료부터 시작됩니다. 패널이 햇빛을 모아 전기를 만드는 데 도움을 주는 핵심 부품이다.
실리콘 : 실리콘은 태양광 패널의 가장 중요한 부분입니다. 반도체처럼 작동하여 햇빛을 흡수하여 전기를 생성합니다. 제조업체들은 자른다 . 실리콘을 태양전지의 핵심인 웨이퍼라고 불리는 얇은 조각으로 일반적이고 잘 작동하기 때문에 인기가 있습니다.
유리 : 유리층은 태양전지를 손상으로부터 안전하게 보호합니다. 햇빛도 통과시킵니다. 강화유리는 강하며 우박이나 바람과 같은 거친 날씨에도 견딜 수 있습니다.
알루미늄 : 알루미늄 프레임이 패널을 함께 고정합니다. 가볍지만 튼튼하기 때문에 설치가 쉽고 실외 조건을 처리할 수 있습니다.
EVA(Ethylene Vinyl Acetate) : EVA는 태양전지를 감싸는 투명한 소재입니다. 제자리에 유지하면서 물과 스트레스로부터 보호합니다.
백시트 : 백시트는 패널의 하단 레이어입니다. 햇빛, 물, 기타 손상으로부터 내부 부품을 보호하여 패널의 수명을 연장합니다.
주요 재료 외에도 태양광 패널은 더 잘 작동하고 새로운 기술을 따라잡기 위해 특수한 재료를 사용합니다. 이러한 재료는 패널을 더욱 강력하게 만드는 데 도움이 됩니다.
폴리실리콘(Polysilicon) : 폴리실리콘은 순수한 형태의 실리콘 입니다. 태양전지에 사용되는 그 중 약 90%가 생산에 사용되며 공장에서는 매달 122,000~128,000톤을 생산합니다. 이는 고품질 태양광 웨이퍼의 핵심입니다.
PERC 셀 : PERC 셀은 더 많은 빛을 흡수하는 고급 태양전지입니다. 공장에서는 용량의 70%를 사용하여 매달 48기가와트(GW)의 셀을 생산합니다. 그들은 매우 효율적이고 널리 사용됩니다.
N형 셀 : N형 셀은 새로운 종류의 태양전지입니다. 매달 10~12GW를 생산하며 이전 유형보다 수명이 더 깁니다.
특수 코팅 : 유리에 특수 코팅을 하여 햇빛 반사를 줄입니다. 이는 더 많은 햇빛이 세포에 도달하도록 도와 패널을 더욱 효율적으로 만듭니다.
고급 모듈 : 최고의 제조업체는 연간 46GW의 고급 태양광 모듈을 생산하기 위해 용량의 82%를 사용합니다. 이 패널은 최신 재료와 디자인을 사용하여 더 많은 에너지를 생산합니다.
기본재료와 특수재료를 혼합함으로써 태양광 패널은 계속해서 발전하고 있습니다. 그 안에 무엇이 들어가는지 알면 청정 에너지를 어떻게 지원하는지 이해하는 데 도움이 됩니다. 확인할 수 있습니다 태양광 패널 제조의 핵심 소재에 대해 더 많은 정보를 얻으세요.
태양광 패널에는 에너지를 만들기 위해 함께 작동하는 중요한 부품이 있습니다. 각 부품에는 패널이 잘 작동하고 오래 지속되도록 하는 역할이 있습니다. 주요 부분은 다음과 같습니다.
태양전지 : 패널에서 가장 중요한 부분입니다. 그들은 햇빛을 흡수하여 이를 직류(DC) 전기로 바꿉니다. 두 가지 주요 유형은 단결정 과 다결정으로 , 제조 방법과 작동 성능이 다릅니다.
유리층 : 태양전지가 손상되지 않도록 보호하는 층입니다. 햇빛도 통과시킵니다. 강화유리는 강하고 악천후에도 견딜 수 있습니다.
프레임 : 일반적으로 알루미늄으로 만들어진 프레임은 패널을 함께 고정합니다. 지지력을 제공하고 패널 설치를 더 쉽게 만듭니다.
Backsheet : 패널의 하단 레이어입니다. 물, 햇빛 및 기타 손상으로부터 내부 부품을 보호합니다.
인버터 : 패널의 일부는 아니지만 매우 중요한 부분입니다. 태양전지의 DC 전기를 가정용 교류(AC) 전기로 바꿔주는 장치입니다.
태양광 패널의 각 부분은 잘 작동하고 오래 지속되도록 도와줍니다. 예를 들어, 태양전지는 에너지를 생산하지만 시간이 지나면서 천천히 효율성을 잃습니다.매년 약 0.5% 정도. 6년 후에도 패널은 원래 전력의 93.75%로 계속 작동할 수 있습니다..
유리층과 프레임은 패널을 강하게 유지합니다. 패널이 제대로 지지되지 않으면 폭풍우가 치는 동안 패널이 파손될 수 있습니다. 패널을 설치하기 전에 지붕과 지지대를 점검하는 것은 매우 중요합니다.
백시트와 코팅은 날씨와 마모로부터 패널을 보호합니다. 패널을 청소하면 더 잘 작동하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 먼지는 에너지 생산량을 최대 6.3%까지 낮출 수 있습니다. 청소는 에너지 출력을 12% 이상 증가시켜 유지 관리가 중요한 이유를 보여줍니다.
각 부품의 역할을 학습함으로써 태양광 패널이 어떻게 효율적으로 작동하고 까다로운 조건을 처리하도록 제작되었는지 확인할 수 있습니다.
태양광 패널을 만드는 데는 많은 신중한 단계가 필요합니다. 이 단계는 원자재를 햇빛으로부터 에너지를 만드는 패널로 전환합니다. 패널이 제대로 작동하고 오래 지속되도록 하려면 각 단계가 중요합니다.
실리콘 은 태양광 패널을 만드는 주요 재료다. 햇빛을 전기로 바꾸는 데 도움이됩니다. 먼저, 실리콘을 세척하여 태양전지용으로 충분히 순수하게 만듭니다. 금속 등급 의 두 가지 유형이 있습니다 . 실리콘 (MG-Si)과 태양광 등급 실리콘 (SoG-Si) MG-Si는 엄격한 태양광 기준을 충족하기 위해 더욱 깨끗하게 청소됩니다.
이 과정에는 많은 에너지와 물이 사용됩니다. 예를 들어, 2010년에 중국은 80만 MJ의 에너지와 133m³ 물을 사용 합니다. MG-Si를 만들기 위해 미국은 0.05백만 MJ의 에너지와 5m⊃3로 훨씬 적은 에너지를 사용했습니다. 물. 2030년까지 이 수치는 동일하게 유지될 것으로 예상됩니다. SoG-Si를 만들려면 더 많은 리소스가 필요합니다. 중국은 90만 MJ의 에너지와 202m⊃3를 사용했습니다. 단위당 물의 양은 미국이 0.06백만 MJ의 에너지와 19m⊃3을 사용한 반면, 물.
| 구분 | 중국(2010) | 미국(2010) | 중국(2030) | 미국(2030) |
|---|---|---|---|---|
| 에너지 사용량(MG-Si) | 80만MJ | 005만MJ | 80만MJ | 005만MJ |
| 에너지 사용(SoG-Si) | 90만MJ | 060만MJ | 90만MJ | 060만MJ |
| 물 사용량(MG-Si) | 133m³ | 5m³ | 133m³ | 5m³ |
| 물 사용(SoG-Si) | 202m³ | 19m³ | 202m³ | 19m³ |
이 단계는 확인합니다 . 실리콘 이 햇빛을 에너지로 전환하기에 충분한지
후 실리콘을 세척한 녹여 잉곳 형태로 만듭니다. 이 잉곳을 얇은 웨이퍼로 절단하면 태양전지의 기초가 됩니다. 웨이퍼는 제대로 작동하려면 적절한 두께여야 합니다.
이 단계에서 큰 개선이 이루어졌습니다. 예를 들어:
Adani Solar가 추가하겠습니다. 년까지 잉곳 및 웨이퍼 용량 2GW 달성 2023 2025년까지 10GW에 도달할 계획이다.
큐빅PV, 미국 최대 규모 10GW 웨이퍼 공장 건설
동남아시아의 웨이퍼 공장은 2023년 35GW였다. 이는 2024년까지 45GW로 성장할 예정이다.
Qcells는 매년 3.3GW의 잉곳, 웨이퍼 및 셀을 생산하기 위해 25억 달러를 투자하고 있습니다.
이러한 변화는 더 나은 태양광 패널 생산에 대한 필요성이 증가하고 있음을 보여줍니다.
다음 단계는 태양전지를 만드는 것이다. 이는 실리콘 웨이퍼를 햇빛으로부터 전기를 생성하는 셀로 전환시킵니다. 주요 단계는 다음과 같습니다.
텍스처링(Texturing) : 햇빛을 더 많이 받기 위해 웨이퍼를 거칠게 만듭니다.
도핑 : 인을 첨가하여 전기장을 생성합니다.
반사 방지 코팅 : 햇빛을 더 많이 흡수하기 위해 코팅을 추가합니다.
태양전지는 효율 수준이 다릅니다. 대부분의 패널은 15-20% 효율적입니다. 고급 단결정 패널은 20~22%에 도달하고, 가장 좋은 패널은 23~25%에 이릅니다. 특수 다중접합 셀은 40% 효율에 도달할 수 있지만 비용이 매우 많이 듭니다.
예를 들어 1m² 효율이 20%인 패널은 200kWh/년입니다 . 정상 조건에서는 콜로라도처럼 햇볕이 잘 드는 곳에서는 연간 400kWh를 생산할 수 있습니다. 미시간과 같이 햇볕이 덜 드는 지역에서는 연간 280kWh를 생산하고 영국에서는 연간 175kWh로 떨어집니다.
각 단계를 개선함으로써 제조업체는 태양광 패널이 수년 동안 잘 작동하도록 보장합니다.
패널 조립 단계는 태양전지를 조립하여 완전한 태양광 패널을 만드는 단계입니다. 이 부분은 패널이 얼마나 잘 작동하고 얼마나 오래 지속되는지에 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다. 그런데 이 단계에서 태양전지판은 어떻게 만들어지나요? 간단한 부분으로 나누어 보겠습니다.
태양전지 배열 :
작업자나 기계가 태양전지를 격자무늬로 배치합니다. 이 설정은 세포가 함께 작동하여 전기를 만드는 데 도움이 됩니다. 셀 수는 패널의 크기와 전력 요구 사항에 따라 다릅니다. 예를 들어 홈 패널에는 일반적으로 60개 또는 72개의 셀이 있습니다.
상호 연결 :
얇은 금속 스트립이 태양 전지를 연결합니다. 이 스트립은 셀 사이에 전기가 이동할 수 있도록 해줍니다. 실수로 인해 효율성이 저하될 수 있으므로 연결은 정확해야 합니다. 납땜은 이러한 연결을 보호하는 데 사용됩니다.
적층 :
연결된 셀을 보호층 사이에 배치합니다. 셀 양쪽에 투명한 EVA 시트가 추가됩니다. 이는 세포를 제자리에 고정하는 동안 물과 스트레스로부터 세포를 안전하게 유지합니다.
유리 배치 :
셀 상단에 강화유리를 추가합니다. 이 유리는 햇빛을 통과시키면서 우박이나 강풍과 같은 날씨로 인한 손상으로부터 세포를 보호합니다.
백시트 추가 :
패널 하단에 백시트가 부착됩니다. 내부 부품을 물, 먼지, 햇빛으로부터 보호하여 패널을 안전하게 유지합니다.
품질 점검 :
진행하기 전에 패널에 문제가 있는지 점검합니다. 이를 통해 강도와 성능에 대한 표준을 충족합니다.
패널 조립 공정에서는 주의 깊은 작업과 기술을 사용하여 오래 지속되고 청정 에너지를 생산하는 패널을 만듭니다. 이 단계를 알면 태양광 패널 제작 뒤에 숨은 노력을 확인하는 데 도움이 됩니다.
캡슐화 및 프레이밍은 태양광 패널 제작의 마지막 단계입니다. 이러한 단계를 통해 패널이 견고하고 비바람에 견디며 사용할 준비가 되었는지 확인합니다.
캡슐화(Encapsulation) :
캡슐화는 태양전지와 그 층을 함께 밀봉합니다. 열과 압력으로 EVA, 유리, 백시트를 하나의 유닛으로 결합합니다. 이렇게 하면 공기와 물이 차단되어 세포에 해를 끼칠 수 있습니다. 또한 패널을 더 강하게 만들고 구부러지거나 갈라질 가능성을 줄입니다.
팁 : 좋은 캡슐화는 태양광 패널의 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 밀봉이 잘못되면 레이어가 벗겨져 효율성이 저하될 수 있습니다.
프레이밍 :
밀봉 후 패널에 알루미늄 프레임이 생깁니다. 프레임은 지지력을 추가하고 지붕이나 지면에 패널을 더 쉽게 설치할 수 있도록 해줍니다. 알루미늄은 녹에 강하고 실외 환경에 잘 견디기 때문에 사용됩니다. 프레임에는 물을 배출하고 손상을 방지하는 구멍도 있습니다.
정션박스 설치 :
패널 후면에 정션박스를 추가합니다. 이 상자는 전기 연결부를 보유하고 패널을 인버터 또는 다른 패널에 연결합니다. 물과 먼지가 들어가지 않도록 밀봉되어 있습니다.
최종 테스트 :
배송 전 패널은 엄격한 테스트를 거칩니다. 이 테스트에서는 패널이 얼마나 잘 작동하는지, 얼마나 강한지, 날씨에 어떻게 대처하는지 확인합니다. 이는 패널이 업계 규칙을 충족하고 안정적인 에너지를 제공하도록 보장합니다.
캡슐화 및 프레임 구성은 내구성이 뛰어나고 효율적인 태양광 패널을 만드는 데 핵심입니다. 이러한 단계를 신중하게 수행함으로써 제조업체는 수십 년 동안 지속되고 청정 에너지를 제공하는 패널을 만듭니다.
태양광 패널을 만드는 데 있어 품질 관리는 매우 중요합니다. 신중한 테스트를 통해 패널이 규칙을 준수하고 수년간 잘 작동하는지 확인할 수 있습니다. 이러한 테스트에 대해 학습하면 강력하고 안정적인 태양광 패널 뒤에 숨은 노력을 확인할 수 있습니다.
테스트 표준은 태양광 패널의 성능에 대한 규칙을 설정합니다. 이 규칙은 패널이 다양한 날씨에도 견고한 상태를 유지하는지 확인합니다. 중요한 표준은 다음과 같습니다.
IEC 60904-3 : 이 규칙은 태양광 패널 성능을 측정하는 방법을 설명합니다. 정확성을 확인하기 위해 특별한 햇빛 데이터를 사용합니다.
고온 조건(HTC) : 패널은 75°C 및 1000W/m⊃2에서 테스트되었습니다. 이것은 매우 더운 날씨에도 잘 작동하는지 확인합니다.
저온 조건(LTC) : 패널은 15°C 및 500W/m⊃2에서 테스트되었습니다. 이것은 추운 곳에서 어떻게 작동하는지 보여줍니다.
IEC 61853 : 이 규칙은 다양한 날씨 유형에서 패널을 테스트합니다. 실제 기후에서 어떻게 작동하는지 확인하는 데 도움이 됩니다.
이러한 규칙을 통해 패널은 열, 추위 및 햇빛을 처리할 수 있습니다. 이를 준수함으로써 회사는 패널이 우수하고 신뢰할 수 있는지 확인합니다.
테스트 절차를 통해 패널이 튼튼하고 제대로 작동하는지 확인합니다. 각 테스트는 패널의 다른 부분을 살펴봅니다. 일반적인 테스트는 다음과 같습니다.
| 테스트 방법 | 확인 내용 | 합격 요구 사항 |
|---|---|---|
| 열 순환 | 가열 및 냉각 사이클 후 전력 손실 | 5% 미만의 전력 손실 |
| 기계적 부하 테스트 | 심한 압력에도 강함 | 깨지지 않고 최소 2400 Pa |
| 우박 충격 테스트 | 얼음 공 타격으로 인한 피해 | 타격 후 5% 미만의 전력 손실 |
| 염수 분무 테스트 | 염분 공기에 대한 저항 | 96시간 후에도 물질적 손상이 거의 없음 |
| 전력 저하율 | 매년 얼마나 많은 전력이 손실되는지 | 0.5% 미만이면 내구성이 뛰어납니다. |
와 같은 다른 테스트에서는 EL(Electroluminescent) 테스트 숨겨진 균열을 찾습니다. IV 곡선 테스트는 패널이 얼마나 많은 에너지를 생산하는지 확인합니다. 기후 챔버 테스트는 악천후를 복사하여 패널이 견고한 상태를 유지하는지 확인합니다. 이러한 테스트를 통해 판매되기 전에 패널이 안전하고 품질이 좋은지 확인합니다.
이러한 규칙과 테스트를 사용하여 기업은 태양광 패널이 견고하고 신뢰할 수 있는지 확인합니다. 이는 패널이 오래 지속되고 모든 종류의 날씨에도 꾸준한 에너지를 제공하는 데 도움이 됩니다.
새로운 기술은 태양광 패널의 제조 방식을 변화시키고 있습니다. 페로브스카이트, 박막형 등 첨단 패널이 발전하고 있다. 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀은 이제 33.9% 효율에 도달했습니다. 이는 기존 단일 접합 셀보다 우수합니다. 전문가들은 미래 패널의 효율성이 곧 40%를 넘을 것으로 보고 있습니다. 이러한 발전은 더 나은 재료와 AI 도구에서 비롯됩니다.
에너지 저장도 점점 좋아지고 있습니다. 새로운 리튬 이온 및 흐름 배터리는 태양 에너지를 잘 저장합니다. AI와 IoT 시스템은 에너지를 더욱 스마트하게 관리하는 데 도움이 됩니다. 이러한 도구는 거친 날씨에도 패널이 작동하도록 유지합니다. 이러한 혁신은 함께 태양 에너지가 전 세계적으로 성장하는 데 도움이 됩니다.
태양광 패널을 친환경적으로 만드는 것이 큰 목표입니다. 2050년까지 미국 태양광 발전은 0.040kg CO2-eq/kWh . 이는 태양 에너지가 지구에 어떻게 도움이 되는지 보여줍니다. 2019년 태양광 발전은 680TWh의 전력을 생산해 전 세계 에너지의 2.5%를 차지했습니다. 국가가 기후 목표를 달성하면 태양광은 2050년까지 에너지의 24%를 제공할 수 있습니다.
재활용도 개선되고 있습니다. 기업들은 실리콘과 알루미늄을 재사용하는 방법을 찾고 있습니다. 이는 폐기물을 줄이고 패널 제조가 환경에 미치는 영향을 낮춥니다.
자동화로 인해 태양광 패널 생산 속도가 빨라지고 있습니다. 기계는 작업을 더 빠르게 수행하고 실수를 줄입니다. AI 도구는 효율성을 20% 높이고 비용을 절반으로 절감합니다. 자동화된 조립 라인은 패널을 빠르고 좋은 품질로 만듭니다.
자동화를 사용하는 기업은 큰 이점을 누리고 있습니다. IT 리더의 73% 이상이 수동 작업으로 인한 시간이 절약된다고 보고했습니다. 약 51%는 비용이 50% 감소했다고 말했습니다. 이러한 변화로 인해 태양광 패널을 더 저렴하고 쉽게 구할 수 있게 되었습니다. 이는 더 많은 사람들이 청정 에너지로 전환하는 데 도움이 됩니다.
태양광 패널이 어떻게 만들어지는지 배우면 태양광 패널의 복잡한 생성 과정을 알 수 있습니다. 원자재 확보부터 패널 제작까지 모든 단계가 중요합니다. 예를 들어, 재료를 구하는 데는 에너지의 약 30%가 사용됩니다. 패널을 만드는 데는 각각 2,000-2,500kWh의 에너지가 필요합니다. 현대식 패널은 1~4년 안에 이 에너지를 절약하고 최대 30년 동안 작동합니다. 이는 태양광 발전을 현명하고 친환경적인 선택으로 만듭니다.
| 단계 | 중요한 사실 |
|---|---|
| 재료 얻기 | 에너지의 ~30%를 사용합니다. 실리콘, 은, 알루미늄, 구리 채굴이 포함됩니다. |
| 패널 만들기 | 패널당 2,000-2,500kWh가 필요합니다. 오염을 줄이기 위해 녹색 에너지를 사용합니다. |
| 에너지 회수 시간 | 패널은 1~4년 안에 에너지 비용을 절감합니다. 지난 25~30년. |
신중한 테스트를 통해 패널의 고품질을 보장합니다. 새로운 아이디어는 제품을 더 좋고 친환경적으로 만듭니다. 태양광 패널 생산은 청정 에너지 성장을 돕고 모두를 위한 더 건강한 지구를 지원합니다.
태양광 패널은 일반적으로 25~30년 동안 작동합니다. 잘 관리하면 더 오래 지속될 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 효율성이 약간 떨어지지만 수년 동안 여전히 에너지를 생산합니다.
태양광 패널 1개를 만드는 데는 2,000~2,500kWh의 에너지가 사용됩니다. 패널은 1~4년 안에 이 에너지를 절약합니다. 이는 스마트하고 환경 친화적인 옵션입니다.
네, 태양광 패널은 재활용이 가능합니다. 공장에서는 실리콘, 알루미늄, 유리 같은 부품을 재사용합니다. 재활용은 폐기물을 줄이고 지구를 위한 생산을 개선하는 데 도움이 됩니다.
아니요, 태양광 패널은 유형과 효율성이 다릅니다. 단결정 패널은 매우 잘 작동하지만 비용이 더 많이 듭니다. 다결정 패널은 가격이 저렴하고, 박막 패널은 가볍고 구부릴 수 있습니다.
깨진 패널은 제대로 작동하지 않지만 여전히 에너지를 생성합니다. 패널을 확인하면 문제를 조기에 발견하는 데 도움이 되는 경우가 많습니다. 심하게 손상된 경우 제대로 작동하려면 교체해야 할 수도 있습니다.
