העיקרון של סוללה סולארית: איך הפאנל מסודר

המרה יעילה של קרניים חופשיות של השמש לאנרגיה, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לספק דיור וחפצים אחרים, הוא החלום היקר של אפולוגים רבים עבור אנרגיה ירוקה.

אבל עקרון הפעולה של סוללה סולארית, ויעילותה הם כאלה כי עדיין לא ניתן לדבר על היעילות הגבוהה של מערכות כאלה. זה יהיה נחמד לקבל מקור נוסף שלך של חשמל. האין זאת? יתר על כן, גם היום, ברוסיה, בעזרת פאנלים סולאריים, הרבה משקי בית פרטיים סופקו בהצלחה בחשמל "מיותר". אתה עדיין לא יודע איפה להתחיל?

להלן נוכל לספר לכם על המכשיר ועל עקרונות הפעולה של פאנל סולארי, תוכלו ללמוד מה קובע את היעילות של מערכת השמש. קטעי וידאו שפורסמו במאמר יעזור לך להרכיב באופן אישי פאנל סולארי של תאים פוטו-וולטאיים.

פאנלים סולאריים: טרמינולוגיה

בנושא "אנרגיה סולארית" הרבה ניואנסים ובלבול. לעתים קרובות, אנשים חדשים כדי להבין את כל התנאים לא מוכרים בהתחלה יכול להיות קשה. אבל בלי זה, זה יהיה חכם כדי לעסוק אנרגיה סולארית, רכישת ציוד להפקת זרם השמש.

ביודעין, אתה לא יכול רק לבחור בלוח לא מתאים, אלא גם פשוט לשרוף אותו כאשר מחובר או לחלץ מעט מדי אנרגיה ממנו.

ראשית, אתה צריך להבין את סוגי הקיימים של ציוד עבור אנרגיה סולארית. פאנלים סולאריים ואספני שמש הם שני מכשירים שונים במהותם. שניהם להמיר את האנרגיה של קרני השמש.

עם זאת, במקרה הראשון, על הפלט, הצרכן מקבל אנרגיה חשמלית, ובשני, אנרגיה תרמית בצורה של נוזל קירור מחומם, כלומר. פאנלים סולאריים משמשים חימום ביתי.

הניואנס השני הוא המושג של המונח "סוללה סולארית" עצמה. בדרך כלל, המילה "סוללה" פירושה מכשיר המצטבר חשמל. או רדיאלי חימום בנאלי עולה על הדעת. עם זאת, במקרה של סוללות הליו, המצב שונה בתכלית. הם לא צוברים דבר בפני עצמם.

פאנלים סולאריים מיועדים אך ורק לייצור זרם חשמלי. זה, בתורו, מצטבר כדי לספק את הבית עם חשמל בלילה, כאשר השמש יורדת מעבר לאופק, כבר בסוללות הנוכחי של מערכת נוספת של אספקת האנרגיה של האובייקט.

הסוללה כאן נועדה בהקשר של קבוצה מסוימת של רכיבים דומים, כי הם התאספו למשהו שלם. למעשה, זה רק פאנל של כמה תאים זהים.

המבנה הפנימי של הסוללה הסולארית

בהדרגה, תאים סולריים הופכים להיות זולים ויעילים יותר. עכשיו הם משמשים לטעינת סוללות במנורות רחוב, טלפונים חכמים, מכוניות חשמליות, בתים פרטיים ולוויינים בחלל. הם אפילו התחילו לבנות תחנות כוח סולאריות ברמה גבוהה (SES) עם כמויות גדולות של דור.

כל סוללה סולארית מסודרת כמו גוש של מספר nth של מודולים המשלבים ברצף מחוברים מוליכים למחצה תאים פוטו-וולטאים. כדי להבין את העקרונות של פעולה של סוללה כזו, יש צורך להבין את העבודה של יחידת קצה זו במכשיר heliopanel, שנוצרו על בסיס של מוליכים למחצה.

סוגים של גבישים photocell

אפשרויות FEP מ אלמנטים כימיים שונים, יש כמות עצומה. עם זאת, רובם הם התפתחויות בשלבים הראשונים. כיום, רק סיליקון מבוססי לוחות photovoltaic מיוצרים באופן מסחרי.

צילום רגיל של הליאופנל הוא צלחת דקה של שתי שכבות של סיליקון, שלכל אחת מהן תכונות פיסיקליות משלה. זהו צומת p-n של מוליכים למחצה קלאסיים עם זוגות של חורי אלקטרון.

כאשר פוטונים פגעו FEP בין שכבות אלה של מוליכים למחצה, בגלל ההטרוגניות של הגביש, שסתום EMF צילום נוצר, וכתוצאה מכך הבדל פוטנציאלי זרם אלקטרונים.

לוחות הסיליקון של photocells שונים בטכנולוגיה ייצור עבור:

1. מונוכסטריאלי.
2. פוליאסטריאלי.

הראשון יש יעילות גבוהה יותר, אבל העלות של הייצור שלהם הוא גבוה יותר מאשר השני. חיצונית, אפשרות אחת מאחת על לוח השמש ניתן להבחין על ידי טופס.

גביש בודד FEP יש מבנה הומוגני, הם עשויים בצורה של ריבועים עם פינות לחתוך. לעומת זאת, אלמנטים polycrystalline יש צורה ריבועית בהחלט.

Polycrystals מתקבלים כתוצאה קירור הדרגתי של סיליקון מותך. שיטה זו היא פשוטה מאוד, ולכן תאים פוטו וולטאים אלה הם זולים.

אבל הביצועים שלהם במונחים של ייצור חשמל מקרני השמש לעתים רחוקות עולה על 15%. זאת בשל "טומאה" של פרוסות סיליקון שהושגו המבנה הפנימי שלהם. כאן, טהור שכבת p של סיליקון, גבוה יותר את היעילות של FEP ממנו.

הטוהר של גבישים בודדים מבחינה זו הוא הרבה יותר גבוה מזה של אנלוגים polycrystalline. הם עשויים לא ממיסה, אלא מגבישי סיליקון שלמים. מקדם ההמרה הפוטואלקטרי של FEP כזה מגיע כבר 20-22%.

השכבה העליונה של צלחת photocell מול השמש עשוי סיליקון אותו, אבל עם תוספת של זרחן. זה האחרון כי יהיה מקור של אלקטרונים עודף במערכת צומת pn.

העיקרון של פאנל סולארי

כאשר קרני השמש נופלות על תא הסוללות, נוצרים בו זוגות של שיני איזון באלקטרון. עודף אלקטרונים ו "חורים" מועברים חלקית דרך צומת p - n משכבת ​​מוליכים למחצה אחת לשנייה.

כתוצאה מכך, המתח מופיע במעגל החיצוני. במקרה זה, מוט חיובי של המקור הנוכחי נוצר במגע של שכבת p, ושלילי ב n שכבת.

הצילומים המחוברים לעומס חיצוני בצורת סוללה יוצרים מעגל קסמים עם זה. כתוצאה מכך, פאנל סולארי עובד כסוג של גלגל, שבו חלבונים להפעיל אלקטרונים יחד. ואת הסוללה באותו זמן בהדרגה צובר תשלום.

סטנדרטי ממיר סיליקון פוטו אלקטריים הם אלמנטים unijunction. אלקטרונים זורמים דרכם רק דרך צומת p - n אחת עם אזור פוטון מוגבל של אנרגיה במעבר זה.

כלומר, כל photocell כזה הוא מסוגל לייצר חשמל רק מתוך ספקטרום צר של קרינה סולארית. כל שאר האנרגיה מבוזבזת. זו הסיבה היעילות של FEP הוא כל כך נמוך.

על מנת להגביר את היעילות של תאים סולאריים, תאים מוליכים למחצה סיליקון לאחרונה נעשה רב המעבר (cascaded) עבורם. במעברים FEP החדש כבר כמה. וכל אחד מהם מפל זה מיועד ספקטרום משלה של אור השמש.

היעילות הכוללת של ההמרה של פוטונים לתוך זרם חשמלי עבור תאים סולריים כאלה עולה כתוצאה מכך. אבל המחיר שלהם הוא הרבה יותר גבוה. כאן גם את קלות הייצור עם עלות נמוכה ויעילות נמוכה, או מחזיר גבוה יחד עם עלות גבוהה.

במהלך הפעולה, הסוללות וכל הסוללה מתחממות בהדרגה. כל האנרגיה שלא עברה על הדור של זרם חשמלי, הופכת לחום. לעתים קרובות הטמפרטורה על פני השטח של heliopanel עולה ל 50-55 ° C. אבל ככל שהוא גבוה יותר, פחות יעיל התא photovoltaic פועלת.

כתוצאה מכך, אותו דגם של סוללה סולארית בחום מייצר פחות הנוכחי מאשר בכפור. יעילות פוטו-וולטאית מקסימלית ביום חורף בהיר. ישנם שני גורמים - הרבה שמש וקירור טבעי.

יתר על כן, אם השלג נופל על הפאנל, הוא ימשיך לייצר חשמל בכל מקרה. יתר על כן, פתיתי השלג אפילו לא יהיה זמן לשכב על זה, נמס מן החום של תאים תמונה מחוממת.

סוללה סולארית יעילות

אחד photocell, אפילו בצהריים במזג אוויר ברור, מייצר חשמל מעט מאוד, מספיק רק עבור המבצע של פנס LED.

כדי להגדיל את כוח הפלט, מספר תאים סולריים משולבים במקביל כדי להגדיל את המתח המתמיד בסדרה כדי להגדיל את הזרם.

היעילות של פאנלים סולאריים תלויה ב:

• טמפרטורת האוויר והסוללה עצמה;
• בחירה נכונה של התנגדות עומס;
• זווית ההיארעות של אור השמש;
• נוכחות / היעדר ציפוי אנטי רעיוני;
• פלט אור.

ככל שהטמפרטורה נמוכה יותר ברחוב, כך התאים הפוטו-וולטאיים יעילים יותר והסוללה הסולארית בכללותה. הכל פשוט כאן. אבל עם החישוב של המצב לטעון הוא מסובך יותר. זה צריך להיות נבחר על בסיס הנוכחי שנוצר על ידי הפאנל. אבל הערך שלה משתנה בהתאם לגורמי מזג האוויר.

כל הזמן לפקח על הפרמטרים של סוללה סולארית לתקן באופן ידני את עבודתה היא בעייתית. בשביל זה עדיף להשתמש בקר בקרהאשר במצב אוטומטי עצמו מתאים את ההגדרות של heliopanel על מנת להשיג את הביצועים המרביים מצבי הפעלה אופטימליים ממנו.

הזווית האידיאלית של השכיחות של קרני השמש על הסוללה הסולארית היא ישר. עם זאת, עם סטייה של 30 מעלות מן הניצב, את היעילות של הפאנל טיפות רק באזור של 5%. אבל עם עלייה נוספת בזווית זו, חלק גדל והולך של קרינה השמש יבוא לידי ביטוי, ובכך להפחית את היעילות של FEP.

אם הסוללה נדרשת לתת מקסימום אנרגיה בקיץ, זה צריך להיות בכיוון בניצב למיקום הממוצע של השמש, אשר היא תופסת את השוויונים באביב ו סתיו.

עבור אזור מוסקווה זה כ 40-45 מעלות לאופק. אם מקסימום יש צורך בחורף, הפאנל צריך להיות ממוקם במצב זקוף יותר.

ועוד דבר אחד - אבק ולכלוך מאוד לצמצם את הביצועים של photocells. פוטונים דרך מחסום "מלוכלך" כזה פשוט לא מגיעים אליהם, ולכן אין מה להמיר חשמל. לוחות יש לשטוף באופן קבוע או להגדיר כך אבק נשטף על ידי גשם משלהם.

תאים סולריים מסוימים יש עדשות מובנות לריכוז קרינה על תאים סולאריים. במזג אוויר ברור, זה מוביל ליעילות מוגברת. עם זאת, בעננים כבדים, עדשות אלה רק להביא נזק.

אם לוח הרגיל במצב כזה ממשיך לייצר הנוכחי, אם כי בכמויות קטנות יותר, אז המודל העדשה יפסיק לפעול כמעט לחלוטין.

סוללת השמש של photocells צריך אידיאלי להאיר באופן שווה. אם אחד הסעיפים שלה מתברר להיות חשוך, ואז FEP FP להפוך לעומס טפיל. הם לא רק לא לייצר אנרגיה במצב כזה, אלא גם לקחת את זה מ אלמנטים עובד.

יש להתקין את הפנלים כך שלא יהיו עצים, מבנים וחסמים אחרים בנתיב קרני השמש.

ערכת הכוח של הבית מן השמש

מערכת החשמל הסולארית כוללת:

1. הליאופאנלים.
2. בקר.
3. סוללות.
4. מהפך (שנאי).

הבקר בתכנית זו מגן הן על סוללות סוללות והן על סוללות. מצד אחד, הוא מונע את זרימת הזרמים הפוכים בלילה ומזג אוויר מעונן, ומצד שני הוא מגן על הסוללות מפני מטען / פריקה מופרזים.

עבור טרנספורמציה של זרם ישיר ל 12, 24 או 48 וולט לתוך 220 וולט לסירוגין הצורך מהפך. אין להשתמש בסוללות רכב בתכנית כזו בשל חוסר יכולתן לעמוד בפני טעינות תכופות. עדיף להשקיע ולקנות AGM מיוחד הליום או למלא סוללות OPzS.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

עקרונות הפעולה דיאגרמות במעגל השמש לא מסובך מדי להבין. ועם החומרים וידאו שאספנו להלן, זה יהיה אפילו קל יותר להבין את כל המורכבות של המבצע והתקנה של heliopanels.

נגיש ומובן איך עובד פאנל סולארי פוטו-וולטאי, בפירוט מלא:

כיצד מסודרים פאנלים סולאריים בסרטון הבא:

עשה זאת בעצמך הרכבה פאנל סולארי:

כל פריט מערכת כוח סולארית קוטג 'חייב להיות מותאם כראוי. הפסדי כוח בלתי נמנעים להתרחש על סוללות, שנאים הבקר. והם בהחלט צריך להיות מופחת למינימום, אחרת יעילות נמוכה למדי של heliopanels יופחת לאפס לגמרי.

במהלך המחקר של שאלות מהותיות? או האם אתה יודע מידע בעל ערך על הנושא של המאמר ואתה יכול לתקשר את זה לקוראים שלנו? נא להשאיר את ההערות שלך בתיבה למטה.