Ako funguje solárna batéria: princíp činnosti, ako zariadenie funguje

Solárne panely sú obľúbeným ekologickým a bezpečným zdrojom elektrickej energie. V poslednej dobe táto technológia našla široké využitie a motivovala ľudí k prechodu na obnoviteľnú a cenovo dostupnú energiu, následne smerujúcu k napájaniu priemyselných a domácich spotrebičov. Aby ste pochopili zložitý proces, musíte najprv vedieť, ako funguje solárna batéria.

Princíp fungovania

Popísané zariadenie je výnimočné tým, že premieňa prijatú svetelnú energiu zo slnečných lúčov na elektrický prúd. Takéto zariadenia sú štandardne založené na fotobunkách. vo forme fotoelektrických polovodičových meničov.

Ak vezmeme do úvahy moderné modely batérií poháňaných slnkom, líšia sa v niekoľkých parametroch:

• rozmery;
• vyrábaná kapacita;
• výrobca (náklady).

Je potrebné poznamenať, že opísané zariadenia sa často nachádzajú v štruktúrach, ktoré človek používa denne. používa všetko od primitívnych kalkulačiek až po veľké solárne elektrárne typu.

Stojí za to podrobnejšie pochopiť, ako funguje solárna batéria. Počas montáže fotočlánku sa na doštičku z monokryštalického kremíka nanesie tenká vrstva bóru a fosforu. Voľné elektróny sa tvoria v medzivrstve kremíka a fosforu. Prúžok s prídavkom bóru (anóda) je reprezentovaný chýbajúcimi elektrónmi. Príchod kvanta svetla na fotobunku uvedie častice do pohybu, pohybujú sa medzi vrstvami. Pohybujúce sa elektróny uvoľňujú určité množstvo energietvoriaci potenciálny rozdiel. Ten je určený intenzitou dodávaného svetla.

Energia uvoľnená opísaným spôsobom musí byť odstránená z viacerých samostatných platní. Na to sú na fotovoltaických meničoch vytvorené metalizované dráhy. Maximálny výkon batérie priamo závisí od jej oblasti. Množstvo vyrobenej elektriny sa úmerne zvyšuje zvýšenie počtu hotelových tanierov.

Typy transformačných panelov

Existuje niekoľko typov batérií, ktoré sa líšia konštrukčnými vlastnosťami, percentom premeny slnečného žiarenia. Majú nasledujúce vlastnosti:

1. Najrozšírenejšie sú panely na báze kremíkových solárnych článkov, ktoré predstavujú asi 80 % z celkového objemu vytvorených zariadení. Extrakcia kremíka a vytvorenie legovacieho povlaku je nákladný postup, ale teraz náklady na takéto výrobné procesy postupne klesajú. Kremík nie je vzácny prvok v zemskej kôre. V blízkej budúcnosti sa všade budú používať práve batérie na jej základe. Významná nevýhoda spočíva v malom koeficiente absorpcie svetla, pretože kremík je klasifikovaný ako polovodič s nepriamou medzerou. Výsledkom je, že hotové fotobunky majú zväčšenú hrúbku a zariadenie veľa váži.
2. Charakteristickým znakom tenkovrstvových panelov je zvýšený koeficient premeny svetla v porovnaní s predchádzajúcou verziou. Fotovoltaické články (polovodiče s priamou medzerou) s hrúbkou iba niekoľkých mikrónov generujú dostatok energie. Hmotnosť uvedených panelov je zanedbateľná, často sa inštalujú na obytné budovy a autá. Hlavnou výhodou tenkovrstvových batérií je ich schopnosť efektívne fungovať aj v zamračenom počasí.
3. Moduly koncentrátorov sa vyznačujú najvyššou účinnosťou (okolo 45%), ale vyznačujú sa aj vysokou cenou. Štrukturálne sú fotobunky súčasne reprezentované polovodičmi niekoľkých typov, usporiadanými v určitom poradí. Často použiteľný obvod predstavuje Ge dráhový polovodič, vrchná vrstva GaInP, stredná vrstva GaAs. Takéto vrstvy sú umiestnené špeciálnym spôsobom, vďaka čomu je slnečná energia efektívne absorbovaná do zamračenej a čistej počasie. Zvláštnosť spočíva v komplexnej montáži modulov náboja, ktorá si vyžaduje maximálnu presnosť.
4. Organické batérie sú vo vývoji a na trhu ich nenájdete. Ich solárne články fungujú podobne ako fotosyntéza rastlín. Na ich povrch sa nanesie najtenšia vrstva svetlocitlivej farby.
5. Fotovoltické meniče na báze monokryštalického kremíka (účinnosť cca 20%). Základom fotobunky je v tomto prípade monokryštál čisteného kremíka vypestovaný zo špeciálnej zliatiny kremíka. V hotovej forme sú monokryštály reprezentované kubickými tyčinkami. Potom sa výsledná kocka rozdelí na dosky s hrúbkou nie väčšou ako 180 Mk. Výsledné časti sú dôkladne očistené a vystužené špeciálnou ochrannou vrstvou. Povrch je pokovený, ošetrený antireflexnou látkou.
6. Fotovoltické panely pracujúce na polykryštalickom kremíku (účinnosť - cca 15%). Tento materiál sa ťaží spracovaním ochladenej taveniny kremíka. Proces tvorby pracovných tyčí je dlhý, pretože tavenina prebieha pri nízkej teplote, ale oveľa jednoduchší v porovnaní s tvorbou monokryštálov.
7. Batérie fotovoltického typu na báze amorfného kremíka (účinnosť - 10%). Hlavná zložka je extrahovaná podľa princípu odparovacej fázy, kedy je silikónový film pripevnený na nosný materiál, vystužený špeciálnou zložkou na zabezpečenie ochrany. Výhoda spočíva vo výrobe panelov veľkoplošných plôch, nízka cena. Z negatívnych aspektov je zaznamenaný nevýznamný prevádzkový zdroj, ktorého dôvodom je zrýchlená degradácia.

Efektívne umiestnenie nástroja

Vysoká účinnosť pri prevádzke batérií pri slnečnom svetle sa dosahuje výrobou potrebnej energie počas najväčšieho počtu hodín denne. Úloha je riešená pomocou správneho umiestnenia opísaných panelov vzhľadom na trajektóriu slnečných lúčov.

Ak hovoríme o bežnom statickom umiestnení batérie, predpokladá sa, že bude smerovať na východ s miernym sklonom. Slnko tak pôjde do fotobuniek väčšinu denných hodín.

Za úspešné sa považuje variabilné usporiadanie, kedy je solárna batéria upevnená na pohyblivej konštrukcii za účelom zvýšenia účinnosti premeny energie. Toto riešenie zahŕňa zmenu uhla sklonu pracovnej plochy v závislosti od umiestnenia slnečných lúčov. Používatelia zriedka dospejú k takémuto rozhodnutiu, pretože prevádzka jednotky je veľmi drahá.

Úvod do elektrickej siete

Zariadenie solárnych panelov spočíva v premene energie slnka na elektrický prúd. Pre použitie v domácich podmienkach sa však musí transformovať na striedavý prúd, prúdiaci priamo do fungujúcej elektrickej siete.

Transformácia výsledného napätia je možná len pri použití meniča. Na vstup takéhoto zariadenia sa teda privádza jednosmerný prúd a na výstupe sa získava striedavý prúd, ktorý sa vyznačuje požadovaným výkonom a optimálnymi frekvenčnými charakteristikami. Princíp fungovania solárnej batérie je aj v akumulácii elektrickej energie olovenými batériami, ktorými sú vybavené úplne všetky solárne batérie.

Solárne panely možno pokojne nazvať funkčnými zariadeniami budúcnosti. Umožňujú vám ušetriť náklady na energiu jej získavaním prirodzeným spôsobom, ktorý je bezpečný pre životné prostredie.