Päikesepatarei põhimõte: paneeli paigutus

Vaba päikesekiirte efektiivne muundamine energiaks, mida saab kasutada eluaseme ja muude objektide varustamiseks, on paljude rohelise energia apoloogide unistus.

Kuid päikesepatarei tööpõhimõte ja selle tõhusus on sellised, et selliste süsteemide kõrgest tõhususest ei ole veel võimalik rääkida. Oleks tore saada oma täiendavat elektrienergia allikat. Kas pole? Veelgi enam, isegi tänapäeval Venemaal on päikesepaneelide abil palju kodumajapidamisi edukalt tarnitud „tasuta” elektrienergiaga. Sa ei tea ikka veel, kust alustada?

Allpool me räägime teile seadme ja päikesepaneeli tööpõhimõtete kohta, saate teada, mis määrab päikesesüsteemi efektiivsuse. Artiklisse postitatud videoklipid aitavad teil päikesepaneeli fotogalvaaniliste elementide kohta isiklikult kokku panna.

Päikesepaneelid: terminoloogia

"Päikeseenergia" teemal on palju nüansse ja segadust. Sageli võivad uustulnukad, kes kõigepealt mõistavad kõiki tundmatuid termineid, olla keerulised. Kuid ilma selleta oleks päikeseenergiaga tegelemine mõttetu omandada seadmed päikeseenergia tekitamiseks.

Teadmatult ei saa mitte ainult valida sobimatut paneeli, vaid ka lihtsalt põletada, kui see on ühendatud või eraldada sellest liiga vähe energiat.

Esiteks peate mõistma päikeseenergia olemasolevaid seadmeid. Päikesepaneelid ja päikesepaneelid on kaks põhiliselt erinevat seadet. Mõlemad teisendavad päikesekiirte energiat.

Esimesel juhul saab tarbija väljundi korral aga elektrienergiat ja teisel juhul soojusenergiat kuumutatud jahutusvedeliku kujul, s.t. päikesepaneelid on harjunud kodus küte.

Teine nüanss on mõiste „päikesepatarei” mõiste. Tavaliselt tähendab sõna „aku” seadet, mis kogub elektrit. Või meenub ka banaalne küttekeha. Helio-patareide puhul on olukord siiski täiesti erinev. Nad kogunevad midagi iseenesest.

Päikesepaneelid on ette nähtud üksnes elektrivoolu tekitamiseks. See omakorda koguneb maja varustamiseks elektrienergiaga öösel, kui päike läheb horisondi kaugemale, juba objekti täiendavas energiavarustussüsteemis olevates patareides.

See aku on mõeldud teatud samalaadsete komponentide kogumi kontekstis, mis on kokku pandud millekski tervikuks. Tegelikult on see vaid paneel, mis koosneb mitmest identsest fotoelementist.

Päikesepatarei sisemine struktuur

Järk-järgult muutuvad päikesepatareid odavamaks ja tõhusamaks. Nüüd kasutatakse neid patareide laadimiseks tänavavalgustites, nutitelefonides, elektriautodes, kodudes ja kosmoses satelliitides. Nad hakkasid isegi ehitama kõrge kvaliteediga päikeseenergia elektrijaamu (SES), millel on suured tootmismahud.

Iga päikesepatarei on paigutatud plokkide hulka moodulitest, mis ühendavad järjestikku ühendatud pooljuhtide fotogalvaanilisi elemente. Sellise aku tööpõhimõtete mõistmiseks on vaja mõista selle lõppseadme tööd seadmes heliopanel, mis on loodud pooljuhtide baasil.

Fotokella kristallide liigid

Valikud FEP erinevatest keemilistest elementidest, on suur hulk. Enamik neist on aga arengud algstaadiumis. Praegu toodetakse kaubanduslikult ainult ränipõhiseid fotogalvaanilisi paneele.

Tavaline fotokell heliopanelis on õhuke plaat kahest räni kihist, millest igaühel on oma füüsikalised omadused. See on klassikaline pooljuhtide p-n ühendus ristmikuga.

Kui fotonid tabasid FEP-i nende pooljuhtkihtide vahel kristallide heterogeensuse tõttu, moodustub foto-EMF-klapp, mille tulemuseks on potentsiaalne erinevus ja elektronivool.

Fotosilmade silikoonplaadid erinevad tootmistehnoloogias:

1. Monokristalne.
2. Polükristalliline.

Esimesel on suurem tõhusus, kuid nende tootmise maksumus on suurem kui teine. Väliselt võib ühe valiku päikesepaneelil teise vormi järgi eristada.

Ühe kristalliga FEP-il on homogeenne struktuur, mis on tehtud ruududena lõigatud nurkadega. Seevastu polükristallilised elemendid on rangelt ruudukujulised.

Polükristallid saadakse sulase räni järkjärgulise jahutamise tulemusena. See meetod on äärmiselt lihtne, seega on need fotogalvaanilised elemendid odavad.

Kuid nende jõudlus päikesekiirte elektrienergia tootmisel ületab harva 15%. Selle põhjuseks on saadud räni- plaatide „lisand” ja nende sisemine struktuur. Siin on puhtam räni p-kiht, seda suurem on selle FEP efektiivsus.

Üksikute kristallide puhtus selles suhtes on palju kõrgem kui polükristallide analoogidel. Need on valmistatud mitte sulatatud, vaid kunstlikult kasvatatud tervest ränikristallist. Sellise FEP-i fotoelektriline teisendustegur on juba 20-22%.

Päikesekiirte pealmine kiht päikese poole on valmistatud samast ränist, kuid lisades fosforit. Viimane on pn-ühendussüsteemis ülemääraste elektronide allikas.

Päikesepaneeli põhimõte

Kui päikesekiired langevad fotosilmale, genereeritakse selles mitte-tasakaalustatud elektron-auk paarid. Üleliigsed elektronid ja “augud” viiakse osaliselt läbi p-n ristmiku ühelt pooljuhtkihilt teisele.

Selle tulemusena ilmub väliskontuuri pinge. Sellisel juhul moodustub vooluallika positiivne pool p-kihi kokkupuutel ja negatiivne n-kihil.

Aku kujul olevate väliskoormustega ühendatud fotosilmad moodustavad sellega kaasneva ringi. Selle tulemusena töötab päikesepaneel rattana, mille kõrval valkudega koos juhitakse elektrone. Ja aku samal ajal järk-järgult tasu.

Tavapärased räni fotoelektrilised muundurid on mitteühilduvad elemendid. Elektronid voolavad neid läbi ainult ühe ülemineku energiapiiranguga fotonitsooniga ühe p-n ristmiku kaudu.

See tähendab, et iga selline fotosilm on võimeline tootma elektrit ainult kitsast päikesekiirguse spektrist. Kogu muu energia on raisatud. Seetõttu on FEP-i tõhusus nii madal.

Päikesepatareide efektiivsuse suurendamiseks on hiljuti tehtud nende jaoks ränipoolseid pooljuhtrakke. Uutes FEP-üleminekutes on juba mitu. Ja igaüks neist selles kaskaadis on mõeldud oma päikesevalguse jaoks.

Selle tulemusena suureneb fotonite elektrivooluks muundamise kogutõhusus. Kuid nende hind on palju suurem. Siin on kas tootmise lihtsus madala hinna ja madala kasuteguriga või kõrgem tulu koos kõrge hinnaga.

Töötamise ajal soojendatakse fotoelement ja kogu aku. Kogu energia, mis ei toiminud elektrivoolu loomisel, muutub soojuseks. Sageli tõuseb heliopaneli pinnal temperatuur 50–55 ° C. Kuid mida kõrgem on, seda vähem tõhusalt töötab fotoelement.

Selle tulemusena tekitab sama päikesepatarei mudel soojuses vähem voolu kui külm. Maksimaalne efektiivsus fotogalvaanilisel näitamisel selgel talvepäeval. On kaks tegurit - palju päikest ja looduslik jahutus.

Lisaks, kui lumi langeb paneelile, jätkab see ikkagi elektri tootmist. Veelgi enam, lumehelbed ei saa isegi aega valetada, soojendades soojendusega fotoelementide soojust.

Päikeseenergia tõhusus

Üks päikeseloojang, selge ilmaga keskpäeval, toodab väga vähe elektrit, vaid piisab LED-taskulampi kasutamiseks.

Väljundvõimsuse suurendamiseks kombineeritakse paralleelselt mitmed päikesepatareid, et tõsta konstantset pinge ja seeria voolu suurendamiseks.

Päikesepaneelide tõhusus sõltub:

• õhutemperatuur ja aku ise;
• koormustakistuse õige valimine;
• päikesevalguse esinemissagedus;
• peegeldusvastase katte olemasolu / puudumine;
• valgustugevus.

Mida madalam on tänava temperatuur, seda tõhusam on fotogalvaanilised elemendid ja päikesepatarei tervikuna. Kõik on siin lihtne. Kuid koormuse arvutus on keerulisem. See tuleks valida paneeli poolt tekitatud voolu alusel. Kuid selle väärtus sõltub ilmastikutingimustest.

Jälgige pidevalt päikesepatarei parameetreid ja käsitsi parandage selle töö probleem. Selleks on parem kasutada kontrollermis automaatrežiimis ise reguleerib heliopaneli seadistusi, et saavutada maksimaalne jõudlus ja optimaalsed töörežiimid.

Päikesepatarei päikesekiirte ideaalnurk on sirge. Kuid kõrvalekalle 30 kraadi risti, paneeli efektiivsus langeb ainult 5% ulatuses. Kuid selle nurga edasise kasvuga peegeldub üha suurem osa päikesekiirgusest, vähendades seeläbi FEP-i tõhusust.

Kui aku on suvel maksimaalse energia saamiseks vajalik, peaks see olema orienteeritud päikese keskmisele asendile risti, mida ta kevadel ja sügisel.

Moskva piirkonnas on see horisondi suhtes umbes 40–45 kraadi. Kui talvel on maksimum vajalik, tuleb paneel asetada püstiasendis.

Veel üks asi - tolm ja mustus vähendavad oluliselt fotoelementide jõudlust. Selliste „määrdunud” barjääride kaudu tekkinud fotonid ei jõua neile lihtsalt ja seetõttu pole midagi muundada elektrienergiaks. Paneele tuleb regulaarselt pesta või seada nii, et tolm pestaks vihma poolt eraldi.

Mõnedel päikesepatareidel on sisseehitatud läätsed kiirguse kontsentreerimiseks päikesepatareidele. Selge ilmaga toob see kaasa tõhususe suurenemise. Rasketes pilvedes tekitavad need läätsed siiski ainult kahju.

Kui tavaline paneel sellises olukorras jätkab voolu tekitamist, ehkki väiksemates kogustes, siis lakkab mudel peaaegu täielikult töötamast.

Fotokellude päikesepatarei peaks ideaalselt valgustama ühtlaselt. Kui üks selle sektsioonidest osutub tumedamaks, muutub valgustamata FEP parasiitkoormuseks. Nad mitte ainult ei tekita sellises olukorras energiat, vaid ka võtavad tööelemendid eemale.

Paneelid tuleb paigaldada nii, et päikesekiirteel ei oleks puud, ehitisi ja muid takistusi.

Maja võimsusskeem päikese eest

Päikeseenergiasüsteem sisaldab:

1. Heliopanels.
2. Kontroller.
3. Patareid.
4. Inverter (trafo).

Selle skeemi kontroller kaitseb nii päikesepatareid kui ka patareisid. Ühelt poolt hoiab see ära tagasivoolu voolu öösel ja hägune ilm ning teisest küljest kaitseb see patareisid ülemäärase laadimise / tühjenemise eest.

Alalisvoolu muutmiseks 12, 24 või 48 V vahelduvvooluks vajaliku 220 V vaja inverter. Autode akusid ei tohiks sellises skeemis kasutada, kuna nad ei suuda taluda sagedasi laadimisi. Kõige parem on investeerida ja osta spetsiaalseid heeliumi AGM-e või täita OPzS-akusid.

Järeldused ja kasulik video antud teemal

Toimimise põhimõtted ja. \ T päikesekiirgraafikud mitte liiga keeruline mõista. Ja alljärgnevalt kogutud videomaterjalidega on veelgi lihtsam mõista kõiki heliopanelite töö ja paigaldamise keerukust.

Täielikult kättesaadavad ja arusaadavad fotogalvaanilise päikesepaneeli tööd:

Kuidas on päikesepaneelid paigutatud järgmisesse video:

Tehke ise päikesepaneelide komplekt:

Iga üksus päikeseenergia süsteem Maja peab olema korrektselt sobitatud. Patareide, trafode ja kontrolleri puhul tekivad vältimatud võimsuse kadud. Ja neid tuleks kindlasti vähendada miinimumini, vastasel juhul väheneb heliopanelide üsna madal efektiivsus nullini.

Materiaalsete küsimuste uurimisel? Või kas te teate väärtuslikku teavet artikli teema kohta ja kas te saate seda oma lugejatele edastada? Palun jätke oma kommentaarid allolevasse kasti.