Jak działa bateria słoneczna: zasada działania, jak działa urządzenie

Panele słoneczne są popularnym, przyjaznym dla środowiska i bezpiecznym źródłem energii elektrycznej. W ostatnim czasie technologia ta znalazła szerokie zastosowanie, motywując ludzi do przejścia na energię odnawialną i przystępną cenowo, a następnie skierowaną do zasilania urządzeń przemysłowych i domowych. Aby zrozumieć złożony proces, musisz najpierw wiedzieć, jak działa bateria słoneczna.

Zasada działania

Opisane urządzenie jest wyjątkowe, ponieważ zamienia energię świetlną otrzymaną z promieni słonecznych na prąd elektryczny. Takie urządzenia standardowo oparte są na fotokomórkach. w postaci fotoelektrycznych przetworników półprzewodnikowych.

Jeśli weźmiemy pod uwagę nowoczesne modele baterii zasilanych słońcem, różnią się one szeregiem parametrów:

• wymiary;
• wyprodukowana moc;
• producent (koszt).

Należy zauważyć, że opisywane urządzenia często znajdują się w konstrukcjach, z których dana osoba korzysta na co dzień. wykorzystuje wszystko, od prymitywnych kalkulatorów po wielkoskalowe elektrownie słoneczne rodzaj.

instagram viewer

Warto bardziej szczegółowo zrozumieć, jak działa bateria słoneczna. Podczas montażu fotokomórki na płytkę krzemu monokrystalicznego nakładana jest cienka warstwa boru i fosforu. W międzywarstwie krzemowo-fosforowej powstają wolne elektrony. Pasek z dodatkiem boru (anody) jest reprezentowany przez brakujące elektrony. Nadejście kwantu światła na fotokomórkę wprawia cząstki w ruch, poruszają się one między warstwami. Poruszające się elektrony uwalniają pewną ilość energiitworząc potencjalną różnicę. O tym ostatnim decyduje intensywność dostarczanego światła.

Energia uwolniona w opisany sposób musi zostać usunięta z wielu oddzielnych płyt. W tym celu na konwerterach fotowoltaicznych tworzone są ścieżki metalizowane. Maksymalna moc baterii zależy bezpośrednio od jej powierzchni. Ilość wytworzonej energii elektrycznej rośnie proporcjonalnie wzrost liczby tablic hotelowych.

Rodzaje paneli transformujących

Istnieje kilka rodzajów baterii, różniących się cechami konstrukcyjnymi, procentem konwersji światła słonecznego. Mają następujące cechy:

1. Najczęściej spotykane są panele oparte na krzemowych ogniwach fotowoltaicznych, które stanowią około 80% całkowitej ilości stworzonych urządzeń. Wydobywanie krzemu i tworzenie powłoki stopowej to kosztowna procedura, ale obecnie koszt takich procesów produkcyjnych stopniowo spada. Krzem nie jest rzadkim pierwiastkiem w skorupie ziemskiej. W niedalekiej przyszłości to właśnie oparte na nim baterie będą używane wszędzie. Istotną wadą jest mały współczynnik pochłaniania światła, ponieważ krzem jest półprzewodnikiem z pośrednią przerwą. Dzięki temu gotowe fotokomórki mają zwiększoną grubość, a urządzenie sporo waży.
2. Charakterystyczną cechą paneli cienkowarstwowych jest zwiększony współczynnik konwersji światła w porównaniu z poprzednią wersją. Ogniwa fotowoltaiczne (półprzewodniki o bezpośredniej szczelinie) o grubości zaledwie kilku mikronów generują wystarczającą ilość energii. Masa wskazanych paneli jest nieznaczna, często są instalowane na budynkach mieszkalnych, samochodach. Główną zaletą akumulatorów cienkowarstwowych jest ich zdolność do wydajnego działania nawet przy pochmurnej pogodzie.
3. Moduły koncentratorów wyróżniają się najwyższą sprawnością (ok. 45%), ale wyróżniają się również wysoką ceną. Strukturalnie fotokomórki są reprezentowane jednocześnie przez półprzewodniki kilku typów, ustawione w określonej kolejności. Często stosowany obwód jest reprezentowany przez półprzewodnik na torze Ge, górną warstwę GaInP, środkową warstwę GaAs. Taki warstwy są ułożone w specjalny sposób, dzięki czemu energia słoneczna jest skutecznie pochłaniana w mętne i przejrzyste pogoda. Specyfika polega na złożonym montażu modułów piasty, który wymaga maksymalnej dokładności.
4. Baterie organiczne są w fazie rozwoju i nie można ich znaleźć na rynku. Ich ogniwa słoneczne działają podobnie do fotosyntezy roślin. Na ich powierzchnię nakładana jest najcieńsza warstwa farby światłoczułej.
5. Przetworniki fotowoltaiczne na bazie krzemu monokrystalicznego (sprawność ok. 20%). W tym przypadku podstawą fotokomórki jest pojedynczy kryształ oczyszczonego krzemu wyhodowanego ze specjalnego stopu krzemu. W postaci gotowej monokryształy są reprezentowane przez sześcienne pręty. Następnie powstały sześcian dzieli się na płyty o grubości nie większej niż 180 Mk. Powstałe części są dokładnie czyszczone i wzmacniane specjalną warstwą ochronną. Powierzchnia jest metalizowana, pokryta substancją antyrefleksyjną.
6. Panele fotowoltaiczne działające na krzemie polikrystalicznym (sprawność - ok. 15%). Ten materiał jest wydobywany przez przetwarzanie schłodzonego stopionego krzemu. Proces powstawania pręcików roboczych jest długi, gdyż stop odbywa się w niskiej temperaturze, ale znacznie łatwiejszy w porównaniu z powstawaniem monokryształów.
7. Baterie fotowoltaiczne na bazie krzemu amorficznego (sprawność - 10%). Główny składnik jest ekstrahowany zgodnie z zasadą fazy parowania, gdy na materiale nośnym mocowana jest folia silikonowa, wzmocniona specjalnym składnikiem zapewniającym ochronę. Zaletą jest produkcja paneli o dużych powierzchniach, niski koszt. Z negatywnych aspektów odnotowuje się nieznaczny zasób operacyjny, którego przyczyną jest przyspieszona degradacja.

Efektywne pozycjonowanie instrumentu

Wysoką wydajność pracy akumulatorów w świetle słonecznym uzyskuje się poprzez generowanie niezbędnej energii przez największą liczbę godzin dziennie. Zadanie rozwiązuje się za pomocą prawidłowego położenia opisywanych paneli względem trajektorii promieni słonecznych.

Jeśli mówimy o powszechnym statycznym rozmieszczeniu baterii, zakłada się, że będzie ona zwrócona w kierunku wschodnim z lekkim nachyleniem. W ten sposób słońce będzie trafiać do fotokomórek przez większość godzin dziennych.

Zmienny układ jest uważany za udany, gdy bateria słoneczna jest zamocowana na ruchomej konstrukcji w celu zwiększenia wydajności konwersji energii. Rozwiązanie to polega na zmianie kąta nachylenia powierzchni roboczej w zależności od położenia promieni słonecznych. Użytkownicy rzadko podejmują taką decyzję, ponieważ eksploatacja napędu jest bardzo kosztowna.

Wprowadzenie do sieci elektrycznej

Urządzenie paneli słonecznych polega na zamianie energii słonecznej na prąd elektryczny. Jednak do użytku w warunkach domowych musi być zamieniony na prąd przemienny, płynący bezpośrednio do działającej sieci energetycznej.

Transformacja powstałego napięcia jest możliwa tylko przy użyciu falownika. Tak więc na wejście takiego urządzenia dostarczany jest prąd stały, a na wyjściu uzyskuje się prąd przemienny, charakteryzujący się wymaganą mocą, optymalną charakterystyką częstotliwości. Zasada działania baterii słonecznej polega również na gromadzeniu energii elektrycznej przez baterie kwasowo-ołowiowe, które są wyposażone w absolutnie wszystkie baterie słoneczne.

Panele słoneczne można śmiało nazwać funkcjonalnymi urządzeniami przyszłości. Pozwalają zaoszczędzić koszty energii pozyskując ją w sposób naturalny i bezpieczny dla środowiska.