Načelo sončne baterije: kako je plošča razporejena

Učinkovito preoblikovanje prostih žarkov sonca v energijo, ki se lahko uporabi za oskrbo stanovanj in drugih predmetov, je cenjena sanja mnogih zagovornikov zelene energije.

Toda načelo delovanja sončne baterije in njena učinkovitost so takšne, da še ni mogoče govoriti o visoki učinkovitosti takšnih sistemov. Lepo bi bilo, če bi dobili svoj dodatni vir električne energije. Ali ne? Poleg tega je tudi danes v Rusiji s pomočjo sončnih kolektorjev veliko zasebnih gospodinjstev uspešno oskrbljenih z „brezplačno“ električno energijo. Še vedno ne veste, kje začeti?

Spodaj vam bomo povedali o napravi in ​​načelih delovanja sončne celice, spoznali boste, kaj določa učinkovitost solarnega sistema. Video posnetki, objavljeni v članku, vam bodo pomagali osebno sestaviti sončne celice fotovoltaičnih celic.

Vsebina članka:

  • Solarni paneli: terminologija
  • Notranja struktura sončne baterije
    • Vrste kristalov fotocelic
    • Načelo sončne celice
  • Učinkovitost sončnih baterij
  • Sistem moči hiše pred soncem
  • Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Solarni paneli: terminologija

Na temo "sončne energije" veliko odtenkov in zmede. Pogosto je težko najprej razumeti vse neznane izraze. Toda brez tega ne bi bilo pametno vključiti sončne energije, pridobivanje opreme za proizvodnjo sončnega toka.

Nezavedno lahko izberete ne le neustrezno ploščo, temveč jo preprosto zapišete, ko jo priključite ali iz nje vzamete premalo energije.

Sončna celica

Največji vpliv sončnega kolektorja je mogoče doseči le z vedenjem, kako deluje, iz katerih sestavnih delov in komponent sestavljajo in kako se vse pravilno povezuje.

Prvič, morate razumeti obstoječe vrste opreme za sončno energijo. Sončne celice in sončni kolektorji sta dve bistveno različni napravi. Oba pretvarjata energijo sončnih žarkov.

Vendar pa v prvem primeru na izhodu potrošnik prejme električno energijo, v drugi pa toplotno energijo v obliki ogrevanega hladilnega sredstva, t.j. na sončne kolektorje ogrevanje doma.

Drugi odtenek je koncept pojma »sončna baterija«. Običajno beseda „baterija“ pomeni napravo, ki zbira elektriko. Ali vam prihaja banalni radiator. Vendar pa je v primeru helio-baterij stanje bistveno drugačno. V sebi ne nabirajo ničesar.

Načelo delovanja sončne baterije

Solarni panel ustvarja konstanten tok. Za pretvorbo v spremenljivko (ki se uporablja v vsakdanjem življenju) mora biti v tokokrogu prisoten pretvornik.

Solarni paneli so namenjeni izključno za generiranje električnega toka. Po drugi strani pa se akumulira za oskrbo hiše z električno energijo ponoči, ko sonce zaide čez obzorje, že v baterijah, ki so v dodatnem sistemu oskrbe z energijo.

Baterija je tukaj mišljena v kontekstu določenega sklopa podobnih komponent, ki so sestavljene v nekaj celote. Pravzaprav je to samo plošča več enakih fotocelic.

Notranja struktura sončne baterije

Postopoma sončne celice postajajo cenejše in učinkovitejše. Zdaj se uporabljajo za polnjenje baterij v uličnih svetilkah, pametnih telefonih, električnih avtomobilih, zasebnih hišah in satelitih v vesolju. Začeli so z gradnjo visoko kakovostnih sončnih elektrarn (SES) z velikimi količinami proizvodnje.

Sončna celica

Heliobaterija je sestavljena iz niza fotovoltaičnih celic (fotoelektričnih pretvornikov FEP), ki pretvarjajo energijo fotonov iz sonca v elektriko

Vsaka solarna baterija je urejena kot blok n-tega števila modulov, ki združujejo zaporedno povezane polprevodniške fotovoltaične celice. Da bi razumeli načela delovanja takšne baterije, je treba razumeti delo te končne enote v napravi heliopanel, ki je nastala na osnovi polprevodnikov.

Vrste kristalov fotocelic

Možnosti FEP iz različnih kemijskih elementov, obstaja ogromen znesek. Vendar pa je večina od njih razvoj v začetnih fazah. Trenutno se komercialno proizvajajo samo fotonapetostni paneli na osnovi silicija.

Vrste solarnih panelov

Silicijevi polprevodniki se uporabljajo za proizvodnjo sončnih celic zaradi nizkih stroškov, ne morejo se pohvaliti s posebno visoko učinkovitostjo

Navadna fotocelica v heliopanelu je tanka plošča dveh plasti silicija, od katerih ima vsaka svoje fizikalne lastnosti. To je klasičen polprevodniški p-n stiček z parom elektron-luknja.

Ko fotoni dosežejo FEP med temi plastmi polprevodnika, zaradi heterogenosti kristala nastane foto-EMF ventil, ki povzroči razliko potenciala in elektronski tok.

Silicijske plošče fotocelic se razlikujejo v proizvodni tehnologiji za:

  1. Monokristal.
  2. Polikristalni.

Prvi imajo višjo učinkovitost, vendar so stroški njihove proizvodnje višji kot drugi. Na zunanji strani se lahko ena oblika od druge na solarni plošči razlikuje po obliki.

Monokristalni FEP ima homogeno strukturo, izdelane so v obliki kvadratov z izrezanimi vogali. V nasprotju s tem imajo polikristalni elementi strogo kvadratno obliko.

Polikristale dobimo kot rezultat postopnega hlajenja staljenega silicija. Ta metoda je zelo preprosta, zato so fotovoltaične celice poceni.

Toda njihova učinkovitost pri proizvodnji električne energije iz sončnih žarkov redko presega 15%. To je posledica "nečistoče" pridobljenih silicijevih rezin in njihove notranje strukture. Tu je čistejši p-sloj silicija, večja je učinkovitost FEP-a.

Čistost posameznih kristalov je v tem pogledu veliko večja kot pri polikristalnih analogih. Narejeni so ne iz stopljenega, temveč iz umetno gojenega celega kristala silicija. Fotoelektrični pretvorbeni koeficient takšnega FEP že doseže 20-22%.

Naprava s sončno ploščo

V skupnem modulu so posamezne fotocelice sestavljene na aluminijastem ogrodju, da bi jih zaščitili od zgoraj, pa so prekrite s trajnim steklom, ki ne moti sončnih žarkov.

Zgornji sloj fotocelične plošče, obrnjene proti soncu, je izdelan iz istega silicija, vendar z dodatkom fosforja. Prav slednji je vir presežnih elektronov v sistemu pn-križišča.

Načelo sončne celice

Ko sončni žarki padajo na fotocelico, se v njej ustvarijo neravnotežni pari elektrona-luknja. Presežni elektroni in "luknje" se delno prenesejo preko p - n stika iz enega polprevodniškega sloja v drugega.

Posledično se v zunanjem vezju pojavi napetost. V tem primeru se pozitivni pol tokovnega vira tvori pri stiku p-plasti in negativni na n-plasti.

Delovanje fotoelektričnega pretvornika

Potencialna razlika (napetost) med kontakti fotocelice nastane zaradi spremembe števila "lukenj" in elektronov z različnih strani pn-stika kot posledica obsevanja n-plasti s sončnimi žarki.

Fotocelice, povezane z zunanjo obremenitvijo v obliki akumulatorja, tvorijo z njim začaran krog. Kot rezultat, solarna plošča deluje kot nekakšno kolo, vzdolž katerega beljakovine vodijo elektrone skupaj. In baterije hkrati postopoma pridobivajo dajatev.

Standardni silicijevi fotoelektrični pretvorniki so enojni elementi. Elektroni tečejo skozi njih le skozi en sam p - n spoj z energijsko omejenim fotonskim območjem tega prehoda.

To pomeni, da lahko vsaka takšna fotocelica proizvaja elektriko le iz ozkega spektra sončnega sevanja. Vsa druga energija je zapravljena. Zato je učinkovitost FEP tako nizka.

Da bi povečali učinkovitost sončnih celic, so bile v zadnjem času za njih izdelane silicijeve polprevodniške celice. V novih FEP prehodih je že več. In vsaka od njih v tej kaskadi je zasnovana za svoj spekter sončne svetlobe.

Posledično se poveča skupna učinkovitost pretvorbe fotonov v električni tok za takšne sončne celice. Toda njihova cena je veliko višja. Tukaj je bodisi enostavnost izdelave z nizkimi stroški in nizko učinkovitostjo ali večja donosnost skupaj z visokimi stroški.

Solarna baterija

Solarna baterija lahko deluje tako poleti kot pozimi (potrebuje svetlobo, ne toplote) - manj sonca in svetlejšega sonca, bolj heliopanel bo ustvaril električni tok

Med delovanjem se fotocelica in celotna baterija postopoma segrejeta. Vsa energija, ki ni šla na generacijo električnega toka, se pretvori v toploto. Pogosto se temperatura na površini heliopanela dvigne na 50–55 ° C. Čim višja je, tem manj učinkovito deluje fotovoltaična celica.

Posledično isti model sončne baterije v toploti proizvaja manj toka kot v zmrzali. Maksimalna učinkovitost fotovoltaične razstave na jasnem zimskem dnevu. Obstajata dva dejavnika - veliko sonca in naravno hlajenje.

Poleg tega, če sneg pade na ploščo, bo še naprej proizvajal elektriko. Še več, snežinke ne bodo imele niti časa, da bi ležale na njem, se topijo od vročine ogrevanih foto celic.

Učinkovitost sončnih baterij

Ena fotocelica, tudi ob poldnevu v jasnem vremenu, proizvaja zelo malo električne energije, kar je dovolj za delovanje LED bliskavice.

Za povečanje izhodne moči se vzporedno kombinira več sončnih celic za povečanje konstantne napetosti in zaporedno za povečanje toka.

Učinkovitost sončnih kolektorjev je odvisna od:

  • temperatura zraka in sama baterija;
  • pravilna izbira obremenitve;
  • vpadni kot sončne svetlobe;
  • prisotnost / odsotnost antirefleksnega premaza;
  • svetlobe.

Nižja kot je temperatura na ulici, bolj učinkoviti so fotovoltaične celice in sončna baterija kot celota. Vse je preprosto. Toda z izračunom obremenitve stanje je bolj zapleteno. Izbrati ga je treba na podlagi toka, ki ga ustvari panel. Toda njegova vrednost se spreminja glede na vremenske dejavnike.

Vzporedna in serijska povezava

Heliopaneli so izdelani s pričakovanjem, da je izhodna napetost večkratna 12 V - če morate na akumulator uporabiti 24 V, boste morali vzporedno z njo povezati dve plošči.

Stalno spremljajte parametre sončne baterije in ročno popravite njeno delo je problematično. Za to je bolje uporabiti krmilnikki v samodejnem načinu samodejno prilagodi nastavitve heliopanela, da bi iz njega dosegli maksimalno zmogljivost in optimalne načine delovanja.

Idealen vpadni kot sonca na sončno baterijo je enak. Vendar pa se z odstopanjem 30 stopinj od navpičnice učinkovitost plošče zmanjša le za 5%. Toda z nadaljnjim povečanjem tega kota se bo odražal vedno večji delež sončnega sevanja, s čimer se bo zmanjšala učinkovitost FEP.

Če je baterija poleti potrebna za maksimalno energijo, mora biti usmerjena pravokotno na povprečni položaj sonca, ki ga zavzema v enakonočjih spomladi in jeseni.

Za moskovsko regijo je približno 40–45 stopinj do obzorja. Če je pozimi potrebno maksimalno, mora biti plošča postavljena v bolj pokončen položaj.

In še ena stvar - prah in umazanija močno zmanjšata učinkovitost fotocelic. Fotoni skozi tako "umazano" pregrado jih preprosto ne dosežejo in zato nič ne pretvarjajo v elektriko. Plošče je treba redno umiti ali nastaviti tako, da se prah umije z dežjem sam.

Nekatere sončne celice imajo vgrajene leče za koncentriranje sevanja na sončne celice. V jasnem vremenu to vodi do večje učinkovitosti. Vendar pa v težkih oblakov, te leče samo prinašajo škodo.

Če običajna plošča v takem položaju še naprej ustvarja tok, čeprav v manjših količinah, bo model objektiva prenehal delovati skoraj v celoti.

Sončna baterija fotocelic bi morala idealno osvetliti enakomerno. Če se izkaže, da je eden od njegovih delov zatemnjen, se neosvetljeni FEP spremeni v parazitno obremenitev. Ne samo, da ne ustvarjajo energije v takih razmerah, ampak jo tudi odvzemajo od delovnih elementov.

Plošče je treba namestiti tako, da na poti sončnih žarkov ni dreves, zgradb in drugih ovir.

Sistem moči hiše pred soncem

Sistem sončne energije vključuje:

  1. Heliopaneli.
  2. Krmilnik.
  3. Baterije.
  4. Pretvornik (transformator).

Krmilnik v tej shemi ščiti sončne baterije in baterije. Po eni strani preprečuje pretok povratnih tokov ponoči in v oblačnem vremenu, po drugi strani pa ščiti baterije pred prekomernim polnjenjem / praznjenjem.

Baterije za heliopanele

Baterije za heliopanele bi morale biti enake glede na starost in zmogljivost, sicer se bo polnjenje / praznjenje odvijalo neenakomerno, kar bo povzročilo močno zmanjšanje njihove življenjske dobe.

Za pretvorbo enosmernega toka v 12, 24 ali 48 voltov v izmenični 220 volt potreben pretvornik. Avtomobilski akumulatorji se v taki shemi ne smejo uporabljati zaradi nezmožnosti vzdržati pogosta polnila. Najbolje je investirati in kupiti posebne helijeve AGM ali polnilne baterije OPzS.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Načela delovanja in. \ T sončne vezje ne preveč zapleteno za razumevanje. Z video materiali, ki smo jih zbrali spodaj, bo še lažje razumeti vse zapletenosti delovanja in namestitve heliopanelov.

Dostopno in razumljivo, kako fotovoltaična solarna plošča deluje v celoti:

Kako so sončni kolektorji razporejeni v naslednjem videoposnetku:

Montaža solarnega panela "naredi sam":

Vsak element v sistem sončne energije Koča mora biti pravilno poravnana. Pri baterijah, transformatorjih in krmilniku pride do neizogibnih izgub energije. Vsekakor pa jih je treba zmanjšati na minimum, sicer bo nizka učinkovitost heliopanelov popolnoma zmanjšana.

Med preučevanjem materialnih vprašanj? Ali pa poznate dragocene informacije o temi članka in ga lahko posredujete našim bralcem? Prosimo, pustite svoje komentarje v spodnjem polju.

Načelo delovanja vakuumskega sončnega kolektorja s cevi

Načelo delovanja vakuumskega sončnega kolektorja s ceviSončne Celice

Veliko denarja se porabi za oskrbo s toplo vodo in ogrevanje prostorov. Vendar pa obstaja alternativni vir energije - vakuumski sončni kolektor. Si slišal za to? Omogoča bistveno zmanjšanje finanč...

Preberi Več
Sončno ogrevanje za zasebno hišo: možnosti

Sončno ogrevanje za zasebno hišo: možnostiSončne Celice

Razlogi za priljubljenost alternativnih virov energije so povsem razumljivi: obstajajo možnosti za varčevanje z gorivom in uresničitev sanj o okolju prijaznih sistemih za podporo življenju. Z vese...

Preberi Več
Katere vrste uličnih svetilk s solarnimi baterijami boljše

Katere vrste uličnih svetilk s solarnimi baterijami boljšeSončne Celice

V zadnjem času, razširjena ulica svetilke s solarnimi baterijami, ki združujejo učinkovitost in privlačno obliko. Takšni modeli se uporabljajo ne le kot vir umetne svetlobe, ampak tudi za okrasitev...

Preberi Več