Kuidas päikesepatarei töötab: tööpõhimõte, kuidas seade töötab

Päikesepaneelid on populaarne keskkonnasõbralik ja ohutu elektrienergia allikas. Hiljuti on see tehnoloogia leidnud laialdast kasutust, motiveerides inimesi üle minema taastuvenergiale ja taskukohasele energiale, mis on seejärel suunatud tööstus- ja kodumasinate toitele. Keerulise protsessi mõistmiseks peate esmalt teadma, kuidas päikesepatarei töötab.

Tööpõhimõte

Kirjeldatud seade on ainulaadne selle poolest, et muudab päikesekiirtest saadava valgusenergia elektrivooluks. Sellised seadmed põhinevad standardselt fotoelementidel. fotoelektriliste pooljuhtmuundurite kujul.

Kui arvestada päikeseenergial töötavate akude kaasaegseid mudeleid, need erinevad mitme parameetri poolest:

• mõõtmed;
• toodetud võimsus;
• tootja (kulu).

Märgitakse, et kirjeldatud seadmeid leidub sageli konstruktsioonides, mida inimene igapäevaselt kasutab. kasutab kõike alates primitiivsetest kalkulaatoritest kuni suuremahuliste päikeseelektrijaamadeni tüüp.

Tasub täpsemalt mõista, kuidas päikesepatarei töötab. Fotoelemendi kokkupanekul kantakse monokristallilisele räniplaadile õhuke kiht boori ja fosforit. Räni-fosfori vahekihis tekivad vabad elektronid. Boori (anood) lisamisega riba on esindatud puuduvate elektronidega. Valguskvanti jõudmine fotoelemendile paneb osakesed liikuma, need liiguvad kihtide vahel. Liikuvad elektronid vabastavad teatud koguse energiatpotentsiaalse erinevuse moodustamine. Viimase määrab tarnitava valguse intensiivsus.

Kirjeldatud meetodil vabanev energia tuleb eemaldada mitmelt eraldi plaadilt. Selleks luuakse fotogalvaanilistele muunduritele metalliseeritud teed. Aku maksimaalne võimsus sõltub otseselt selle piirkonnast. Proportsionaalselt suureneb toodetud elektri kogus hotellinumbrite arvu kasv.

Transformeerivate paneelide tüübid

Akusid on mitut tüüpi, mis erinevad disainiomaduste ja päikesevalguse muundamise protsendi poolest. Neil on järgmised omadused:

1. Kõige levinumad on ränist päikesepatareidel põhinevad paneelid, mis moodustavad umbes 80% loodud seadmete kogumahust. Räni ekstraheerimine ja legeeriva katte loomine on kallis protseduur, kuid praegu on selliste tootmisprotsesside maksumus järk-järgult vähenemas. Räni pole maakoores haruldane element. Lähiajal hakatakse kõikjal kasutama just sellel põhinevaid akusid. Oluliseks puuduseks on väike valguse neeldumistegur, kuna räni on kaudse vahega pooljuht. Selle tulemusena on valmis fotosilmad suurenenud paksusega ja seade kaalub palju.
2. Õhukese kilega paneelide eripäraks on eelmise versiooniga võrreldes suurenenud valguse konversioonitegur. Vaid paari mikroni paksused fotogalvaanilised elemendid (otse vahega pooljuhid) toodavad piisavalt energiat. Näidatud paneelide mass on ebaoluline, neid paigaldatakse sageli elamutele, autodele. Õhukeste kileakude peamine eelis on nende võime tõhusalt töötada ka pilvise ilmaga.
3. Kontsentraatori moodulid eristuvad kõrgeima efektiivsusega (umbes 45%), kuid need eristuvad ka kõrge hinna poolest. Struktuuriliselt esindavad fotoelemente samaaegselt mitut tüüpi pooljuhid, mis on reastatud teatud järjestuses. Sageli rakendatavat skeemi esindab Ge raja pooljuht, GaInP pealmine kiht, GaAs keskmine kiht. Sellised kihid paiknevad erilisel viisil, tänu millele neeldub päikeseenergia tõhusalt häguseks ja selgeks Ilm. Omapära seisneb rummu moodulite keerukas kokkupanekus, mis nõuab maksimaalset täpsust.
4. Orgaanilised patareid on väljatöötamisel ja neid turul ei leidu. Nende päikesepatareid töötavad sarnaselt taimede fotosünteesiga. Nende pinnale kantakse kõige õhem kiht valgustundlikku värvi.
5. Monokristallilisel ränil põhinevad fotogalvaanilised muundurid (efektiivsus umbes 20%). Sel juhul on fotoelemendi aluseks spetsiaalsest ränisulamist kasvatatud puhastatud räni monokristall. Valmis kujul on monokristallid kujutatud kuupvardadena. Seejärel jagatakse saadud kuubik plaatideks, mille paksus ei ületa 180 Mk. Saadud osad puhastatakse põhjalikult ja tugevdatakse spetsiaalse kaitsekihiga. Pind on metalliseeritud, töödeldud peegeldusvastase ainega.
6. Polükristallilisel ränil töötavad fotogalvaanilised paneelid (efektiivsus - umbes 15%). Seda materjali kaevandatakse jahutatud ränisulami töötlemisel. Töövarraste moodustumise protsess on pikk, kuna sulamine toimub madalal temperatuuril, kuid palju lihtsam võrreldes üksikute kristallide moodustumisega.
7. Amorfsel ränil põhinevad fotogalvaanilised akud (efektiivsus - 10%). Põhikomponent ekstraheeritakse aurustusfaasi põhimõttel, kui kandematerjalile kinnitatakse ränikile, mis on tugevdatud kaitse tagamiseks spetsiaalse komponendiga. Eeliseks on suuremahuliste alade paneelide tootmine, madal hind. Negatiivsetest aspektidest märgitakse ebaolulist tegevusressurssi, mille põhjuseks on kiirenenud lagunemine.

Efektiivne instrumendi positsioneerimine

Akude päikesevalguses töötamise kõrge efektiivsus saavutatakse, kui toodetakse vajalikku energiat suurima arvu tundide jooksul päevas. Ülesanne lahendatakse kirjeldatud paneelide õige asukoha abil päikesekiirte trajektoori suhtes.

Kui räägime aku tavalisest staatilisest paigutusest, siis eeldatakse, et see on väikese kaldega ida poole. Nii läheb päike enamuse päevavalgustundidest fotoelementidesse.

Edukaks loetakse muutuv paigutus, kui päikesepatarei on kinnitatud liikuvale konstruktsioonile, et suurendada energia muundamise efektiivsust. See lahendus hõlmab tööpinna kaldenurga muutmist sõltuvalt päikesekiirte asukohast. Kasutajad jõuavad sellise otsuseni harva, kuna draivi kasutamine on väga kallis.

Sissejuhatus elektrivõrku

Päikesepaneelide seade seisneb päikeseenergia muundamises elektrivooluks. Kodutingimustes kasutamiseks tuleb see aga muuta vahelduvvooluks, mis voolab otse töötavasse elektrivõrku.

Saadud pinge teisendamine on võimalik ainult inverteri kasutamisel. Niisiis antakse sellise seadme sisendisse alalisvool ja väljundis saadakse vahelduvvool, mida iseloomustab vajalik võimsus, optimaalsed sagedusomadused. Päikesepatarei tööpõhimõte seisneb ka elektrienergia akumuleerimises plii-happeakude poolt, mis on varustatud absoluutselt kõigi päikesepatareidega.

Päikesepaneele võib julgelt nimetada funktsionaalseteks tulevikuseadmeteks. Need võimaldavad säästa energiakulusid, hankides seda looduslikul ja keskkonnale ohutul viisil.