Auringon akun periaate: miten paneeli on järjestetty

Vapaiden auringonsäteiden tehokas muuntaminen energiaksi, jota voidaan käyttää kotelon ja muiden esineiden toimittamiseen, on monien vihreän energian apologien tervetullut unelma.

Auringon akun toiminnan periaate ja tehokkuus ovat kuitenkin sellaisia, että ei ole vielä mahdollista puhua tällaisten järjestelmien suuresta tehokkuudesta. Olisi mukavaa saada oma lisälähde. Eikö olekin? Lisäksi nykyään Venäjällä aurinkopaneelien avulla paljon yksityisiä kotitalouksia on toimitettu menestyksekkäästi "maksuttomalla" sähköllä. Et vieläkään tiedä mistä aloittaa?

Alla kerrotaan laitteesta ja aurinkopaneelin toimintaperiaatteista, opit, mikä määrittää aurinkokunnan tehokkuuden. Artikkelissa julkaistut videoleikkeet auttavat sinua kokoamaan aurinkopaneelin henkilökohtaisesti.

Artikkelin sisältö:

  • Aurinkopaneelit: terminologia
  • Aurinkokennon sisäinen rakenne
    • Valokennojen kiteet
    • Aurinkopaneelin periaate
  • Aurinkokennojen tehokkuus
  • Talon voimalaitos auringosta
  • Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Aurinkopaneelit: terminologia

"Aurinkoenergian" aiheena on paljon vivahteita ja sekaannusta. Usein uudet tulokkaat ymmärtävät kaikki tuntemattomat termit voivat olla vaikeita. Mutta ilman tätä olisi kohtuutonta harjoittaa aurinkoenergiaa, hankkia laitteita aurinkovirran tuottamiseksi.

Tietämättä, et voi valita vain sopimatonta paneelia, vaan myös polttaa sen vain, kun se on liitetty tai otettu siitä liian vähän energiaa.

Aurinkokenno

Aurinkopaneelin maksimaalinen vaikutus voidaan saavuttaa vain tietäen, miten se toimii, mitä komponentteja ja komponentteja se koostuu ja miten se yhdistyy oikein.

Ensinnäkin sinun on ymmärrettävä aurinkoenergian nykyiset laitteet. Aurinkopaneelit ja aurinkokeräimet ovat kaksi pohjimmiltaan erilaista laitetta. Molemmat muuttavat auringon säteiden energiaa.

Ensimmäisessä tapauksessa kuluttaja saa kuitenkin ulostulossa sähköenergiaa ja toisessa lämpöä lämmitetyn jäähdytysnesteen muodossa, so. aurinkopaneelit ovat tottuneet kodin lämmitys.

Toinen vivahteisto on käsite "aurinkoakku" itse. Yleensä sana ”akku” tarkoittaa laitetta, joka kerää sähköä. Tai banaalinen lämmityslaite tulee mieleen. Helio-paristojen tapauksessa tilanne on kuitenkin täysin erilainen. He eivät kerää mitään itsessään.

Aurinkoakun toiminnan periaate

Aurinkopaneeli tuottaa vakiovirran. Jotta muunnin voidaan muuntaa (jota käytetään jokapäiväisessä elämässä), piirissä on oltava invertteri.

Aurinkopaneelit on suunniteltu yksinomaan sähkövirran tuottamiseen. Se puolestaan ​​kerääntyy toimittamaan talolle sähkön yöllä, kun aurinko laskee horisontin yli jo akun lisäsyöttöjärjestelmässä olevissa paristoissa.

Tässä akku tarkoitetaan tiettyjen vastaavien komponenttien joukossa, jotka on koottu johonkin kokonaisuuteen. Itse asiassa tämä on vain useita samanlaisia ​​valokennoja sisältävä paneeli.

Aurinkokennon sisäinen rakenne

Vähitellen aurinkokennot tulevat halvemmiksi ja tehokkaammiksi. Nyt niitä käytetään akkujen lataamiseen katuvalaisimissa, älypuhelimissa, sähköautoissa, yksityiskodeissa ja satelliiteissa avaruudessa. He alkoivat jopa rakentaa korkealaatuisia aurinkovoimaloita (SES), joilla oli suuria määriä sukupolvea.

Aurinkokenno

Heliobattery koostuu joukosta aurinkokennoja (valosähköisiä muuntimia FEP), jotka muuttavat fotonien energian auringosta sähköksi

Jokainen aurinkokenno on järjestetty lohkona n: nnestä moduulien lukumäärästä, jotka yhdistävät peräkkäin kytkettyjä puolijohdekomponentteja. Tällaisen akun toiminnan periaatteiden ymmärtämiseksi on välttämätöntä ymmärtää tämän pääyksikön työ heliopanel-laitteessa, joka on luotu puolijohde-elementtien perusteella.

Valokennojen kiteet

Vaihtoehdot FEP eri kemiallisista elementeistä, on valtava määrä. Useimmat niistä ovat kuitenkin alkuvaiheessa tapahtuneita muutoksia. Tällä hetkellä kaupallisesti tuotetaan vain piipohjaisia ​​aurinkopaneeleja.

Aurinkopaneelien tyypit

Silikonipuolijohteita käytetään aurinkokennojen valmistuksessa, koska niiden kustannukset ovat alhaiset, eivätkä ne voi ylpeillä erityisen korkealla tehokkuudella

Tavallinen valokenno heliopanelissa on ohut levy, jossa on kaksi kerrosta piitä, joista kullakin on omat fysikaaliset ominaisuudet. Tämä on klassinen puolijohde-p-n-liitos elektroni-reikäparien kanssa.

Kun fotonit osuvat FEP: iin näiden puolijohdekerrosten välissä, johtuen kiteen heterogeenisyydestä muodostuu valo-EMF-venttiili, jolloin tuloksena on potentiaaliero ja elektronivirta.

Valokennojen piikiekot eroavat valmistustekniikassa seuraavista:

  1. Yksikiteinen.
  2. Monikiteisiä.

Ensimmäinen on korkeampi hyötysuhde, mutta niiden tuotantokustannukset ovat korkeammat kuin toiset. Ulkoisesti yksi vaihtoehto toisesta aurinkopaneelista voidaan erottaa muodon mukaan.

Yksikristalli-FEP: llä on homogeeninen rakenne, ne on valmistettu neliöinä, joissa on leikatut kulmat. Sitä vastoin monikiteisillä elementeillä on tiukasti neliön muotoinen.

Polykristallit saadaan sulan piin asteittaisen jäähdytyksen seurauksena. Tämä menetelmä on erittäin yksinkertainen, joten nämä aurinkosolut ovat edullisia.

Mutta niiden suorituskyky sähkön tuottamisessa auringon säteistä ylittää harvoin 15%. Tämä johtuu saatujen piikiekkojen "epäpuhtaudesta" ja niiden sisäisestä rakenteesta. Tässä puhtaampi p-kerros piitä, sitä suurempi on FEP: n tehokkuus siitä.

Yksittäisten kiteiden puhtaus tässä suhteessa on paljon suurempi kuin monikiteisten analogien puhtaus. Ne valmistetaan sulatetusta, mutta keinotekoisesti kasvatetusta kokonaisesta piikiteestä. Tällaisen FEP: n valosähköinen muuntokerroin on jo 20-22%.

Aurinkopaneelin laite

Yhteisessä moduulissa yksittäiset valokennot asennetaan alumiinirunkoon, ja niiden suojelemiseksi ylhäältä, ne on peitetty kestävällä lasilla, joka ei häiritse auringon säteitä.

Valokennolevyn yläkerros aurinkoa kohti on valmistettu samasta piistä, mutta lisäämällä fosforia. Se on jälkimmäinen, joka on ylimääräisten elektronien lähde pn-liitosjärjestelmässä.

Aurinkopaneelin periaate

Kun aurinkosäteet putoavat valokennoon, siihen muodostuu ei-tasapainoinen elektroni-reikäpari. Ylimääräiset elektronit ja "reiät" siirretään osittain p-n-liitoksen kautta yhdestä puolijohdekerroksesta toiseen.

Tämän seurauksena jännite näkyy ulkoisessa piirissä. Tässä tapauksessa virtalähteen positiivinen napa muodostetaan p-kerroksen kosketuksessa ja negatiivinen n-kerroksessa.

Valosähköinen muuntimen käyttö

Valokennon koskettimien välinen potentiaalinen ero (jännite) johtuu muutoksista "reikien" ja elektronien lukumäärästä pn-liitoksen eri puolilta, mikä johtuu n-kerroksen säteilyttämisestä auringon säteillä.

Akun muodossa olevaan ulkoiseen kuormitukseen yhdistetyt valokennot muodostavat sen kanssa kierteen. Tämän seurauksena aurinkopaneeli toimii eräänlaisena pyöränä, jota pitkin proteiinit kulkevat yhdessä elektronien kanssa. Ja akku samanaikaisesti kasvaa vähitellen.

Tavalliset pii-valosähköiset muuntimet ovat unijunction-elementtejä. Elektronit kulkevat niiden läpi vain yhden p-n-liitoksen kautta tämän siirtymän energiarajoitetun fotonivyöhykkeen kanssa.

Toisin sanoen kukin tällainen valokenno pystyy tuottamaan sähköä vain auringon säteilyn kapeasta spektristä. Kaikki muu energia hukkaan. Siksi FEP: n tehokkuus on niin alhainen.

Aurinkokennojen tehokkuuden lisäämiseksi pii-puolijohdesoluja on viime aikoina tehty monivaiheiseksi (kaskadiksi). Uudessa FEP-siirtymässä on jo useita. Ja jokainen heistä tässä kaskadissa on suunniteltu omalle auringonvalon spektrille.

Tällaisten aurinkokennojen fotonien muuntamisen sähkövirran kokonaistehokkuus kasvaa tämän seurauksena. Mutta niiden hinta on paljon suurempi. Täällä joko valmistuksen helppous ja alhainen kustannustehokkuus tai korkeampi tuotto sekä korkeat kustannukset.

Solar-akun käyttö

Aurinkoakku voi toimia sekä kesällä että talvella (se tarvitsee valoa, ei lämpöä) - mitä vähemmän pilvistä ja kirkkaampi aurinko paistaa, sitä enemmän heliopaneli tuottaa sähkövirtaa

Käytön aikana valokenno ja koko akku lämpenevät vähitellen. Kaikki energia, joka ei mennyt sähkövirran tuottamiseen, muuttuu lämpöksi. Usein heliopanelin pinnan lämpötila nousee 50–55 ° C: een. Mutta mitä korkeampi se on, sitä tehokkaammin aurinkokenno toimii.

Tämän seurauksena sama aurinkoparistomalli tuottaa vähemmän virtaa kuin pakkasessa. Suurin tehokkuus aurinkosähkönäytöllä kirkkaalla talvipäivällä. On olemassa kaksi tekijää - paljon aurinkoa ja luonnollista jäähdytystä.

Lisäksi jos lumi putoaa paneeliin, se jatkaa sähköä joka tapauksessa. Lisäksi lumihiutaleilla ei ole edes aikaa valehdella sitä, sulaa kuumennettujen valokuvasolujen lämmöstä.

Aurinkokennojen tehokkuus

Yksi valokenno, jopa iltapäivällä, tuottaa hyvin vähän sähköä, vain riittävästi LED-taskulampun käyttämiseen.

Lähtötehon lisäämiseksi useita aurinkokennoja yhdistetään rinnakkain vakiojännitteen lisäämiseksi ja sarjaan virran nostamiseksi.

Aurinkopaneelien tehokkuus riippuu:

  • ilman lämpötila ja akku itse;
  • kuormituksen kestävyyden oikea valinta;
  • auringonvalon ilmaantumiskulma;
  • heijastamattoman pinnoitteen läsnäolo / puuttuminen;
  • valoteho.

Mitä alhaisempi lämpötila on kadulla, sitä tehokkaampia ovat aurinkokennot ja aurinkoakku. Kaikki on yksinkertaista täällä. Mutta kuormitustilanteen laskeminen on monimutkaisempi. Se olisi valittava paneelin tuottaman virran perusteella. Mutta sen arvo muuttuu sääolosuhteiden mukaan.

Rinnakkais- ja sarjaliitäntä

Heliopaneleja valmistetaan lähtöjännitteellä, joka on 12 V: n kerroin - jos sinun on käytettävä 24 V: n akkua, sinun on liitettävä siihen kaksi paneelia rinnakkain

Tarkkaile jatkuvasti aurinkokennon parametreja ja korjaa työ manuaalisesti ongelmalliseksi. Tätä varten on parempi käyttää ohjainjoka automaattisessa tilassa säätää heliopanelin asetuksia, jotta saavutetaan suurimmat suorituskyvyt ja optimaaliset käyttötavat.

Auringon akun auringon säteiden ihanteellinen kulma on suora. Kuitenkin 30 asteen poikkeama kohtisuorasta, paneelin tehokkuus putoaa vain 5 prosentin alueella. Mutta tämän kasvun myötä heijastuu yhä suurempi osa aurinkosäteilystä, mikä vähentää FEP: n tehokkuutta.

Jos akku tarvitsee maksimoimaan energian kesällä, se on suunnattava kohtisuorassa auringon keskimääräiseen asentoon, jonka se vie hevoseläimiin keväällä ja syksyllä.

Moskovan alueella se on noin 40–45 astetta horisonttiin nähden. Jos talvella tarvitaan enimmäisarvoa, paneeli on asetettava pystyasentoon.

Ja vielä yksi asia - pöly ja lika vähentävät huomattavasti valokennojen suorituskykyä. Tällaiset ”likaiset” esteet eivät yksinkertaisesti saavuta niitä, joten mikään ei ole muunnettavissa sähköksi. Paneelit tulee pestä tai asettaa säännöllisesti, jotta pöly pestään sateella yksin.

Joissakin aurinkokennoissa on sisäänrakennettu linssi säteilyn keskittämiseksi aurinkokennoihin. Selkeällä säällä tämä lisää tehokkuutta. Kuitenkin raskaissa pilvissä nämä linssit aiheuttavat vain haittaa.

Jos tällaisessa tilanteessa tavallinen paneeli tuottaa edelleen virtaa, vaikkakin pienemmissä volyymeissä, linssimalli lakkaa toimimasta lähes kokonaan.

Valokennojen aurinkokennon pitäisi ideaalisesti valaista tasaisesti. Jos jokin sen osista osoittautuu tummemmaksi, palaa FEP muuttuu loiskuormitukseksi. Ne eivät vain tuota energiaa tällaisessa tilanteessa, vaan myös vievät sen pois työelementeistä.

Paneelit tulee asentaa niin, että auringon säteiden polussa ei ole puita, rakennuksia ja muita esteitä.

Talon voimalaitos auringosta

Aurinkoenergiajärjestelmään kuuluu:

  1. Geliopaneli.
  2. Ohjain.
  3. Akut.
  4. Invertteri (muuntaja).

Tämän järjestelmän ohjain suojaa sekä aurinkoakkuja että akkuja. Toisaalta se estää käänteisvirtojen virtaamisen yöllä ja samealla säällä, ja toisaalta se suojaa akkuja liialliselta lataukselta / purkaukselta.

Akut heliopaneleille

Heliopanelien paristot tulisi valita ikään ja kapasiteettiin samansuuruisiksi, muuten lataus / purkaus tapahtuu epätasaisesti, mikä johtaa niiden käyttöiän jyrkkään vähenemiseen

Tasavirran muuttamiseksi 12, 24 tai 48 voltiksi tarvitaan 220 V: n vaihtovirta invertteri. Auton akkuja ei pitäisi käyttää tällaisessa järjestelmässä, koska ne eivät kykene kestämään toistuvia latauksia. On parasta sijoittaa ja ostaa erityisiä helium-yhtiöitä tai täyttää OPzS-akkuja.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Toiminnan periaatteet ja aurinkopiirikaaviot ole liian monimutkainen ymmärtää. Ja alla kerättyjen videomateriaalien avulla on vielä helpompi ymmärtää kaikki heliopanelien toiminnan ja asennuksen monimutkaisuudet.

Helppokäyttöinen ja ymmärrettävä, miten aurinkopaneeli toimii.

Miten aurinkopaneelit järjestetään seuraavaan videoon:

Tee aurinkopaneelien kokoonpano:

Jokainen kohde aurinkosähköjärjestelmä Mökki on sovitettava oikein. Paristot, muuntajat ja ohjain aiheuttavat väistämättömiä tehohäviöitä. Ja ne olisi ehdottomasti vähennettävä minimiin, muuten heliopanelien melko alhainen hyötysuhde vähenee kokonaan nollaan.

Aineellisten kysymysten tutkimisen aikana? Tai tiedätkö arvokasta tietoa artikkelin aiheesta ja voitko välittää sen lukijoillemme? Jätä kommenttisi alla olevaan ruutuun.

Aurinkokeräin lämmittämään vettä omin käsin: miten tehdä keräilijä lämmittämään kotiisi

Aurinkokeräin lämmittämään vettä omin käsin: miten tehdä keräilijä lämmittämään kotiisiAurinkopaneelit

Hinnannousu tavanomaisten energialähteiden kannustaa omistajia yksityiskodeissa etsimään vaihtoehtoisia asuntojen lämmitykseen ja lämpimän. Sopia, rahoitusnäkökohdat kysymys tulee olemaan merkittäv...

Lue Lisää
Asennus järjestelmiä ja tapoja yhdistää aurinkopaneelit

Asennus järjestelmiä ja tapoja yhdistää aurinkopaneelitAurinkopaneelit

Vaihtoehtoisena energialähteenä perustuu aurinkoparistojen - suuri järjestämiseen erillisellä virtalähteellä. Se antaa korkea energiatehokkuus, paitsi kuuma päivinä, mutta pilvisellä säällä. Olisi ...

Lue Lisää
Aurinkogeneraattorin omin käsin: ohjeet tuotantoon vaihtoehtoisen energialähteen 

Aurinkogeneraattorin omin käsin: ohjeet tuotantoon vaihtoehtoisen energialähteen Aurinkopaneelit

Vaihtoehtoisia energialähteitä, joiden avulla voidaan tarjota lämmin elintilaa ja sähköä tarvitaan tilavuus - ole halpaa "ilo", vaatii huomattavia taloudellisia kustannuksia hankintaan, asennukseen...

Lue Lisää