Come funziona una batteria solare: principio di funzionamento, come funziona il dispositivo

I pannelli solari sono una popolare fonte di elettricità ecologica e sicura. Recentemente, questa tecnologia ha trovato largo impiego, motivando le persone a passare a energie rinnovabili e convenienti, successivamente indirizzate all'alimentazione di elettrodomestici industriali e domestici. Per comprendere il complesso processo, è necessario prima sapere come funziona la batteria solare.

Principio operativo

Il dispositivo descritto è unico in quanto converte l'energia luminosa ricevuta dai raggi del sole in corrente elettrica. Tali dispositivi sono basati di serie su fotocellule. sotto forma di convertitori fotoelettrici a semiconduttore.

Se consideriamo i moderni modelli di batterie alimentate dal sole, differiscono per una serie di parametri:

• dimensioni;
• capacità prodotta;
• produttore (costo).

Si noti che i dispositivi descritti si trovano spesso in strutture che una persona utilizza quotidianamente. usa di tutto, dai calcolatori primitivi alle centrali solari su larga scala genere.

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Vale la pena capire più in dettaglio come funziona la batteria solare. Durante l'assemblaggio della fotocellula, su un wafer di silicio monocristallino viene applicato un sottile strato di boro e fosforo. Gli elettroni liberi si formano nell'interstrato silicio-fosforo. La striscia con l'aggiunta di boro (anodo) è rappresentata da elettroni mancanti. L'arrivo di un quanto di luce sulla fotocellula mette in moto le particelle, si muovono tra gli strati. Gli elettroni in movimento rilasciano una certa quantità di energiaformando una differenza potenziale. Quest'ultimo è determinato dall'intensità della luce fornita.

L'energia rilasciata dal metodo descritto deve essere rimossa da più piastre separate. Per questo, vengono creati percorsi metallizzati su convertitori fotovoltaici. La potenza massima della batteria dipende direttamente dalla sua area. La quantità di elettricità generata aumenta proporzionalmente un aumento del numero di targhe alberghiere.

Tipi di pannelli di trasformazione

Esistono diversi tipi di batterie, che differiscono per le caratteristiche del design, la percentuale di conversione della luce solare. Hanno le seguenti caratteristiche:

1. I pannelli basati su celle fotovoltaiche al silicio sono i più comuni, rappresentando circa l'80% del volume totale dei dispositivi realizzati. L'estrazione del silicio e la creazione del rivestimento di lega è una procedura costosa, ma ora il costo di tali processi di produzione sta gradualmente diminuendo. Il silicio non è un elemento raro nella crosta terrestre. Nel prossimo futuro, saranno le batterie basate su di esso che verranno utilizzate ovunque. Uno svantaggio significativo risiede nel piccolo coefficiente di assorbimento della luce, poiché il silicio è un semiconduttore a gap indiretto. Di conseguenza, le fotocellule finite hanno uno spessore maggiore e il dispositivo pesa molto.
2. Una caratteristica distintiva dei pannelli a film sottile è l'aumento del coefficiente di conversione della luce rispetto alla versione precedente. Le celle fotovoltaiche (semiconduttori a gap diretto) di appena un paio di micron di spessore generano energia sufficiente. La massa dei pannelli indicati è insignificante, sono spesso installati su edifici residenziali, automobili. Il vantaggio principale delle batterie a film sottile è la loro capacità di funzionare in modo efficiente anche con tempo nuvoloso.
3. I moduli concentratori si distinguono per la massima efficienza (circa il 45%), ma si distinguono anche per il loro prezzo elevato. Strutturalmente, le fotocellule sono rappresentate contemporaneamente da semiconduttori di vario tipo, allineati in una certa sequenza. Un circuito spesso applicabile è rappresentato da un semiconduttore di traccia Ge, strato superiore GaInP, strato intermedio GaAs. Tale gli strati si trovano in un modo speciale, grazie al quale l'energia solare viene assorbita efficacemente in nuvoloso e chiaro il tempo. La particolarità risiede nel complesso assemblaggio dei moduli hub, che richiede la massima precisione.
4. Le batterie organiche sono in fase di sviluppo e non si trovano sul mercato. Le loro celle solari funzionano in modo simile alla fotosintesi delle piante. Lo strato più sottile di vernice sensibile alla luce viene applicato sulla loro superficie.
5. Convertitori fotovoltaici a base di silicio monocristallino (efficienza circa 20%). In questo caso, la base della fotocellula è un singolo cristallo di silicio purificato cresciuto da una speciale lega di silicio. Nella forma finita, i singoli cristalli sono rappresentati da barre cubiche. Quindi il cubo risultante viene diviso in lastre di spessore non superiore a 180 Mk. Le parti risultanti vengono accuratamente pulite e rinforzate con uno speciale strato protettivo. La superficie è metallizzata, trattata con una sostanza antiriflesso.
6. Pannelli fotovoltaici funzionanti su silicio policristallino (efficienza - circa 15%). Questo materiale viene estratto elaborando la fusione di silicio raffreddata. Il processo di formazione delle aste di lavoro è lungo, poiché la fusione avviene a bassa temperatura, ma molto più semplice rispetto alla formazione di cristalli singoli.
7. Batterie di tipo fotovoltaico a base di silicio amorfo (efficienza - 10%). Il componente principale viene estratto secondo il principio della fase evaporativa, quando un film di silicio viene fissato su un materiale di supporto, rinforzato con un componente speciale per fornire protezione. Il vantaggio sta nella produzione di pannelli di grandi superfici, a basso costo. Tra gli aspetti negativi, si nota una risorsa operativa insignificante, la cui ragione è il degrado accelerato.

Posizionamento efficace dello strumento

L'elevata efficienza dal funzionamento delle batterie alla luce del sole si ottiene generando l'energia necessaria per il maggior numero di ore al giorno. Il compito viene risolto mediante la corretta collocazione dei pannelli descritti in relazione alla traiettoria dei raggi solari.

Se parliamo del comune posizionamento statico della batteria, si presume che sarà rivolta verso est con una leggera pendenza. In questo modo il sole andrà alle fotocellule per la maggior parte delle ore diurne.

Una disposizione variabile è considerata di successo, quando la batteria solare è fissata su una struttura mobile al fine di aumentare l'efficienza della conversione dell'energia. Questa soluzione prevede la modifica dell'angolo di inclinazione del piano di lavoro a seconda della posizione dei raggi solari. Gli utenti raramente giungono a una tale decisione, poiché il funzionamento dell'unità è molto costoso.

Introduzione alla rete elettrica

Il dispositivo dei pannelli solari consiste nel convertire l'energia del sole in corrente elettrica. Tuttavia, per il suo utilizzo in condizioni domestiche, deve essere trasformato in corrente alternata, immettendo direttamente nella rete elettrica di lavoro.

La trasformazione della tensione risultante è possibile solo quando si utilizza un inverter. Quindi, una corrente continua viene fornita all'ingresso di un tale dispositivo e si ottiene una corrente alternata all'uscita, caratterizzata dalla potenza richiesta, dalle caratteristiche di frequenza ottimali. Il principio di funzionamento di una batteria solare è anche nell'accumulo di elettricità da batterie al piombo, che sono dotate di tutte le batterie solari.

I pannelli solari possono essere tranquillamente definiti dispositivi funzionali del futuro. Permettono di risparmiare sui costi energetici ottenendola in modo naturale e sicuro per l'ambiente.