Deseori scriem despre diverse tipuri de energie alternativă, inclusiv solară. Acest articol începe o serie de articole despre principiile de funcționare diverse dispozitive funcționează pe energie regenerabilă. Iar primul lucru care va fi luat în considerare sunt panourile solare. Energia solară în în ultima vreme folosit peste tot: la iluminarea naturală a încăperilor, încălzirea apei, uscare și uneori chiar și la gătit. Cu toate acestea, cea mai importantă utilizare a energiei solare este poate generarea de electricitate. Și elementul principal al unei astfel de generații este baterie solară!

Structura panourilor solare

O baterie solară este formată din fotocelule conectate în serie și paralel. Toate fotocelulele sunt amplasate pe un cadru din materiale neconductoare. Această configurație vă permite să asamblați celule solare cu caracteristicile necesare (curent și tensiune). În plus, acest lucru face posibilă înlocuirea fotocelulelor defecte cu o simplă înlocuire.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al celulelor fotovoltaice care alcătuiesc o baterie solară se bazează pe efectul fotovoltaic. Acest efect a fost observat de Alexandre Edmond Becquerel în 1839. Ulterior, munca lui Einstein în domeniul efectului fotoelectric a făcut posibilă descrierea cantitativă a fenomenului. Experimentele lui Becquerel au arătat că energia radiantă a soarelui poate fi transformată în electricitate folosind semiconductori speciali, care mai târziu au fost numite fotocelule.

În general, această metodă de generare a energiei electrice ar trebui să fie cea mai eficientă, deoarece este într-o singură etapă. În comparație cu alte tehnologii de conversie a energiei solare prin tranziție termodinamică (Raze -> Încălzirea apei -> Abur -> Rotația turbinei -> Electricitate), se pierde mai puțină energie în tranziții.

Structura unei fotocelule

O fotocelulă pe bază de semiconductor este alcătuită din două straturi cu conductivități diferite. Contactele sunt lipite de straturi pe diferite părți, care sunt folosite pentru a se conecta la un circuit extern. Rolul catodului este jucat de un strat cu n-conductivitate (conductivitate electronică), rolul anodului este jucat de stratul p (conductivitatea orificiului).

Curentul din stratul n este creat de mișcarea electronilor, care sunt „eliminați” atunci când lumina îi lovește din cauza efectului fotoelectric. Curentul din stratul p este creat de „mișcarea găurilor”. O „găură” este un atom care a pierdut un electron în consecință, saltul electronilor de la „gaură” la „găură” creează „mișcarea” găurilor, deși „găurile” în sine, desigur, nu se mișcă în spațiu; .

La joncțiunea straturilor cu conductivitate n și p, se creează o joncțiune p-n. Se dovedește a fi un fel de diodă care poate crea o diferență de potențial datorită pătrunderii razelor de lumină.

Mecanismul fizic de acțiune

Atunci când razele de lumină lovesc stratul n, se produc electroni liberi datorită efectului fotoelectric. În plus, ei primesc energie suplimentară și sunt capabili să „sare” peste bariera potențială a joncțiunii pn. Concentrația de electroni și găuri se modifică și se formează o diferență de potențial. Dacă închideți un circuit extern, curentul va începe să curgă prin el.

Diferența de potențial (și, în consecință, fem) pe care o poate crea o fotocelulă depinde de mulți factori: intensitatea radiației solare, aria fotocelulei, eficiența structurii și temperatura (când este încălzită, conductivitatea scade. ).

Din ce sunt alcătuite fotocelulele?

Prima fotocelulă din lume a apărut în 1883 în laboratorul lui Charles Fritts. Era făcut din seleniu placat cu aur. Din păcate, acest set de materiale a arătat rezultate slabe - aproximativ 1% eficiență.

O revoluție în utilizarea fotocelulelor a avut loc atunci când prima celulă de siliciu a fost creată în intestinele laboratorului Bell Telephone. Compania avea nevoie de o sursă de energie electrică pentru centrala telefonica, și se poate spune că este prima companie care a folosit sursă alternativă asupra energiei solare.

Siliciul este încă principalul material pentru producția de celule solare. În general, siliciul (Siliciu, Siliciu) este al doilea element cel mai comun de pe Pământ, rezervele sale sunt uriașe. Cu toate acestea, există o mare problemă în utilizarea sa industrială - purificarea sa. Acest proces necesită multă muncă și este costisitor, așa că siliciul pur este scump. Acum este în curs de căutare analogi care ar fi la fel de eficienți ca siliciul. Compușii de cupru, indiu, seleniu, galiu și cadmiu, precum și celulele solare organice, sunt considerați promițători.

Baterii solare (ansambluri)

Cu toate acestea, diferența de potențial creată de o singură celulă solară este mică pentru aplicații industriale. Pentru a putea folosi celule solare Pentru a alimenta dispozitivele, acestea sunt conectate împreună. Aceasta produce celule solare ( ansambluri solare, module solare). În plus, fotocelulele sunt acoperite cu diferite straturi de protecție din sticlă, plastic și diverse filme. Acest lucru se face pentru a proteja elementul fragil.

Principala caracteristică de funcționare a unei baterii solare este putere de vârf, care este exprimat în wați (W, W). Această caracteristică arată putere de ieșire baterii in conditii optime: radiatie solara 1 kW/m2, temperatura mediu 25 o C, lățimea spectrului solar 45 o (AM1.5). În condiții normale, este extrem de rar să se obțină astfel de indicatori, iluminarea este mai scăzută, iar modulul se încălzește mai mult (până la 60-70 de grade).

Prin conectarea fotocelulelor în serie creștem diferența de potențial, în timp ce conectând în paralel creștem curentul. Astfel, prin combinarea conexiunilor, puteți obține parametrii necesari pentru curent și tensiune și, prin urmare, pentru putere. În plus, nu numai fotocelulele dintr-o baterie solară, ci și bateriile solare în ansamblu pot fi conectate în serie sau în paralel.

Aproape 100% din toată energia pe care o folosim în viața de zi cu zi este energie solară, convertită într-un fel sau altul. Cărbunele este plante moarte care au trăit datorită fotosintezei, uleiul sunt plante și animale care au dispărut cu milioane de ani în urmă și au crescut datorită energiei soarelui. Chiar și atunci când ardeți lemn, eliberați energia solară pe care a absorbit-o lemnul. De fapt, orice centrală termică transformă energia solară acumulată sub formă de cărbune, petrol, gaz și alte fosile în energie electrică.

Panoul solar face acest lucru direct, fără participarea „intermediarilor”. Electricitatea este cea mai convenabilă formă de utilizare a energiei solare. Întreaga viață a omenirii este acum construită în jurul electricității și este foarte dificil să ne imaginăm civilizația fără ea. În ciuda faptului că primele celule solare au apărut în urmă cu mai bine de jumătate de secol, energia solară nu și-a găsit încă o distribuție adecvată. De ce? Mai multe despre asta la sfârșitul articolului, dar deocamdată să ne dăm seama cum funcționează totul.

Totul tine de siliciu

Bateriile solare sunt formate din celule dimensiune mai mică– fotocelule care sunt fabricate din siliciu.

Un panou solar este format din mai multe fotocelule.

Important. Siliciul este cel mai comun semiconductor de pe Pământ (aproximativ 30% din întreaga scoarță terestră)

Siliciul este situat între două straturi conductoare.

„Sandwich” din siliciu și straturi conductoare

Fiecare atom de siliciu este conectat la vecinii săi prin patru legături puternice care țin electronii în loc, astfel încât curentul nu poate circula în acest fel.

Structura atomilor de siliciu

Pentru a obține curent se folosesc două straturi diferite de siliciu:

• Siliciul de tip N are un exces de electroni
• Siliciu de tip P - locuri suplimentare pentru electroni (găuri)

Siliciu de tip P și N

Acolo unde sunt conectate două tipuri de siliciu, electronii se pot deplasa prin joncțiunea P-N, lăsând o sarcină pozitivă pe o parte și o sarcină negativă pe cealaltă.

Pentru a face acest lucru mai ușor de imaginat, este mai bine să ne gândim la lumină ca la un flux de particule (fotoni) care lovește celula noastră atât de tare încât scoate un electron din legătura sa, lăsând o gaură. Electronul încărcat negativ și locul găurii încărcate pozitiv se pot mișca acum liber, dar pentru că avem un câmp electric pornit Joncţiunea P-N, se mișcă într-o singură direcție. Electronul merge spre N-conductor, gaura tinde spre partea P a plăcii.

După ce a fost „eliberat”, electronul tinde spre conductor

Toți electronii sunt colectați de conductori metalici din partea superioară a celulei și intră în rețea externă, alimentând pantografe, baterii pentru panouri solare sau un scaun electric pentru un hamster :) . După munca efectuată, electronii se întorc în partea din spate a plăcii și ocupă locuri chiar în acele „găuri”.

Funcționare fotocelulă

O placă standard, 150x150 mm, produce nominal doar 0,5 volți, dar dacă le combinați într-un singur panou mare, puteți obține mai multă putere și tensiune. Pentru a încărca un telefon mobil, trebuie să combinați 12 astfel de plăci. Pentru a alimenta o casă, trebuie să cheltuiți mult mai multe plăci și panouri.

Datorită faptului că singurele părți mobile din celulele fotovoltaice sunt electronii, panouri solare nu necesita intretinere si poate servi timp de 20-25 de ani fara a se uza sau a se rupe.

De ce oamenii nu au trecut complet la energia solară?

Puteți vorbi mult despre politică, afaceri și alte teorii ale conspirației, dar în cadrul acestui articol aș vrea să vorbesc despre alte probleme.

1. Distribuția neuniformă a energiei solare pe suprafața planetei. Unele zone sunt mai însorite decât altele și acest lucru este, de asemenea, variabil. Există mult mai puțină energie solară în zilele înnorate și deloc pe timp de noapte. Și pentru a te baza pe deplin pe energia solară, ai nevoie moduri eficiente obtinerea de energie electrica pentru toate zonele.
2. Eficienţă În condiții de laborator, s-a obținut un rezultat de 46%. Dar sistemele comerciale nici măcar nu ating o eficiență de 25%.
3. Depozitare. Cea mai slabă verigă a energiei solare este lipsa unei modalități eficiente și ieftine de stocare a energiei electrice generate. Bateriile existente sunt grele și reduc semnificativ eficiența unui sistem solar deja slab. În general, depozitarea a 10 tone de cărbune este mai ușoară și mai convenabilă decât 46 de megawați generați de același cărbune sau de soare.
4. Infrastructură. Pentru a alimenta megaorașe, suprafețele acoperișurilor acestor orașe nu vor fi suficiente pentru a satisface toate cerințele, așa că pentru implementare energie solară este necesar să transportăm energie, iar pentru aceasta este necesară construirea de noi instalații energetice

Video despre cum sunt produse panourile solare.

Videoclipul descrie în detaliu procesul de fabricație al celulelor solare policristaline, principiul funcționării acestora într-un sistem de centrală solară și principiul de funcționare al regulatorului de încărcare și al invertorului.

Comentarii:

Postări înrudite

Selectarea unei baterii pentru centrala solara Aplicarea reală a celulelor solare cu film subțire

Soarele este o sursă inepuizabilă de energie. Poate fi folosit prin arderea copacilor sau încălzirea apei în încălzitoarele solare, transformând căldura rezultată în energie electrică. Dar există dispozitive care transformă direct lumina soarelui în electricitate. Acestea sunt panouri solare.

Domeniul de aplicare

Există trei domenii de utilizare a energiei solare:

• Economie de energie. Panourile solare vă permit să abandonați alimentarea centralizată cu energie sau să reduceți consumul acesteia, precum și să vindeți surplusul de energie electrică companiei de furnizare a energiei.
• Furnizarea de energie electrică la instalațiile la care conectarea liniilor electrice este imposibilă sau neprofitabilă din punct de vedere economic. Aceasta ar putea fi o cabană de vară sau o cabană de vânătoare situată departe de liniile electrice. Astfel de dispozitive sunt, de asemenea, folosite pentru a alimenta lămpile în zone îndepărtate ale grădinii sau stații de autobuz.
• Sursa de alimentare pentru mobil si dispozitive portabile. La drumeții, excursii de pescuit și alte activități similare, este nevoie să încărcați telefoane, camere foto și alte gadget-uri. Celulele solare sunt, de asemenea, folosite pentru aceasta.

Panourile solare sunt convenabile de utilizat acolo unde nu poate fi furnizată electricitate

Principiul de funcționare

Elementele celulelor solare sunt plachete de siliciu cu grosimea de 0,3 mm. Pe partea în care se lovește lumina, se adaugă bor în farfurie. Aceasta duce la apariția unui număr în exces de electroni liberi. Fosforul este adăugat pe verso, ceea ce duce la formarea de „găuri”. Granița dintre ele se numește joncțiune p-n. Când lumina lovește placa, ea „elimină” electronii reversul. Așa apare o diferență de potențial. Indiferent de dimensiunea elementului, o celulă dezvoltă o tensiune de 0,7 V. Pentru a crește tensiunea, acestea sunt conectate în serie și pentru a crește curentul - în paralel.

Opinia expertului

Alexey Bartosh

Specialist in reparatii si intretinere echipamente electrice si electronice industriale.

Pune o întrebare unui expert

În unele modele, pentru a crește puterea, s-au instalat lentile deasupra elementelor sau s-a folosit un sistem de oglinzi. Odată cu scăderea costului bateriilor, astfel de dispozitive au devenit învechite.

Eficiența maximă a panoului, și deci puterea, se realizează atunci când lumina cade la un unghi de 90 de grade. La unele dispozitive staționare, bateria se rotește pentru a urma soarele, dar acest lucru crește foarte mult costul și face designul mai greu.

Principiul de funcționare al unei baterii solare

Avantajele și dezavantajele utilizării bateriilor

Panourile solare, ca orice dispozitiv, au avantaje și dezavantaje legate de principiul de funcționare și caracteristicile de proiectare.

Avantajele panourilor solare:

• Autonomie. Vă permite să furnizați energie electrică clădirilor sau lămpilor îndepărtate și operarea dispozitivelor mobile în condiții de teren.
• Economic. Lumina de la soare este folosită pentru a genera energie electrică, pentru care nu trebuie să plătiți. Prin urmare, sistemele fotovoltaice (sisteme fotovoltaice) se plătesc singure în 10 ani, adică mai puțin decât durata de viață de peste 30 de ani. Mai mult, 25–30 de ani este perioada de garanție, iar instalația fotovoltaică va continua să funcționeze după aceea, aducând profit pentru proprietar. Desigur, este necesar să se țină cont de înlocuirea periodică a invertoarelor și bateriilor, dar totuși, utilizarea unei astfel de centrale electrice ajută la economisirea de bani.
• Prietenia mediului. În timpul funcționării, dispozitivele nu poluează mediul și nu fac zgomot, spre deosebire de centralele care funcționează cu alte tipuri de combustibil.

Pe lângă avantajele sale, FES are și dezavantaje:

• Pret mare. Un astfel de sistem este destul de scump, mai ales având în vedere prețul bateriilor și invertoarelor.
• Perioada lungă de rambursare. Fondurile investite într-o centrală fotovoltaică se vor amortiza abia după 10 ani. Aceasta este mai mult decât cea mai mare parte a altor investiții.
• Sistemele fotovoltaice ocupă mult spațiu - întregul acoperiș și pereții unei clădiri. Acest lucru încalcă designul structurii. În plus, baterii capacitate mare ocupă o cameră întreagă.
• Generare neuniformă de energie. Puterea dispozitivului depinde de vreme și de ora zilei. Acest lucru este compensat prin instalarea bateriilor sau conectarea sistemului la rețea. Acest lucru vă permite să vreme buna ziua, vindeți surplusul de energie electrică companiei electrice, iar noaptea, dimpotrivă, conectați echipamentele la sursa de alimentare centralizată.

Specificații tehnice: ce să cauți

Parametrul principal al unui sistem fotocelule este puterea. Tensiunea unei astfel de instalații atinge maximul în lumină puternică și depinde de numărul de elemente conectate în serie, care în aproape toate modelele este de 36. Puterea depinde de aria unui element și de numărul de lanțuri de 36 de bucăți. conectat în paralel.

Pe lângă bateriile în sine, este important să alegeți un controler de încărcare a bateriilor și un invertor care convertește încărcarea bateriei în tensiune de rețea, precum și panourile în sine.

ÎN baterii Există un curent de încărcare admisibil care nu poate fi depășit, altfel sistemul se va defecta. Cunoscând tensiunea bateriei, este ușor să determinați puterea necesară pentru încărcare. Trebuie să fie mai mare decât puterea centralei solare, altfel într-o zi însorită o parte din energie va fi neutilizată.

Controlerul asigură încărcarea bateriilor și trebuie să aibă, de asemenea, puterea de a utiliza pe deplin energia soarelui.

Echipamentul care primește energie de la centrala solară este conectat la invertor, astfel încât puterea acestuia trebuie să corespundă cu puterea totală a aparatelor electrice.

Tipuri de panouri solare

Pe lângă dimensiune și putere, panourile diferă prin modul în care elementele individuale sunt realizate din silicon.

Aspectul panourilor mono și policristaline

Elemente din siliciu monocristalin

Celulele solare realizate din siliciu monocristalin au o formă pătrată cu colțuri rotunjite. Acest lucru se datorează tehnologiei de fabricație:

• un cristal cilindric este crescut din siliciu topit cu un grad ridicat de puritate;
• după răcire, marginile cilindrului sunt tăiate, iar baza cercului ia forma unui pătrat cu colțuri rotunjite;
• blocul rezultat este tăiat în plăci de 0,3 mm grosime;
• Bor și fosfor sunt adăugate pe plăci și benzi de contact sunt lipite de ele;
• O celulă a bateriei este asamblată din elemente gata făcute.

Celula finită este fixată de bază și acoperită cu sticlă care transmite raze ultraviolete sau laminată.

Astfel de dispozitive diferă cel mai mult randament ridicatși fiabilitate, prin urmare sunt instalate în locuri importante, de exemplu, în nave spațiale.

Fotocelule din siliciu multi-policristalin

Pe lângă elementele de cristal solide, există dispozitive în care celulele solare sunt realizate din siliciu policristalin. Tehnologia de producție este similară. Principala diferență este că, în loc de un cristal rotund, se folosește un bloc dreptunghiular, constând dintr-un număr mare de cristale mici. diverse forme si dimensiuni. Prin urmare, elementele au formă dreptunghiulară sau pătrată.

Deșeurile din producția de microcircuite și fotocelule sunt luate ca materie primă. Acest lucru reduce costul produsului finit, dar îi degradează calitatea. Astfel de dispozitive au o eficiență mai mică - în medie 18% față de 20–22% pentru bateriile monocristaline. Cu toate acestea, problema alegerii este destul de complexă. U diferiți producători prețul unui kilowatt de putere pentru panourile monocristaline și policristaline poate fi același sau în favoarea oricărui tip de dispozitiv.

Fotocelule din siliciu amorf

În ultimii ani, bateriile flexibile, care sunt mai ușoare decât cele rigide, s-au răspândit pe scară largă. Tehnologia lor de fabricație diferă de tehnologia de fabricație a panourilor mono și policristaline - straturi subțiri de siliciu cu aditivi sunt pulverizate pe o bază flexibilă, de obicei o tablă de oțel, până când se obține grosimea necesară. După aceasta, foile sunt tăiate, benzi conductoare sunt lipite de ele și întreaga structură este laminată.

Celule solare din siliciu amorf

Eficiența unor astfel de baterii este de aproximativ 2 ori mai mică decât cea a structurilor rigide, cu toate acestea, acestea sunt mai ușoare și mai durabile datorită faptului că pot fi îndoite.

Astfel de dispozitive sunt mai scumpe decât cele convenționale, dar nu există nicio alternativă la ele în condiții de camping, când ușurința și fiabilitatea sunt de importanță primordială. Panourile pot fi cusute pe un cort sau rucsac și încărcați bateriile în timpul mișcării. Atunci când sunt pliate, astfel de dispozitive seamănă cu o carte sau un desen rulat care poate fi plasat într-o carcasă asemănătoare unui tub.

Pe lângă încărcarea dispozitivelor mobile din mers, în mașinile electrice și avioanele electrice sunt instalate panouri flexibile. Pe acoperiș, astfel de dispozitive urmează curbele plăcilor, iar dacă sticla este folosită ca bază, aceasta capătă un aspect colorat și poate fi introdusă într-o fereastră a casei sau în seră.

Regulator de încărcare pentru panouri solare

Conectarea directă a panoului la baterie are dezavantaje:

• O baterie cu o tensiune nominală de 12 V se va încărca numai atunci când tensiunea la ieșirea fotocelulelor atinge 14,4 V, care este aproape de maxim. Aceasta înseamnă că o parte din timp bateriile nu vor fi încărcate.
• Tensiunea maximă a fotocelulelor este de 18 V. La această tensiune, curentul de încărcare a bateriei va fi prea mare, iar acestea se vor defecta rapid.

Pentru a evita aceste probleme, este necesar să instalați un controler de încărcare. Cele mai comune modele sunt PWM și MPRT.

Controler de încărcare PWM

Funcționarea controlerului PWM (modularea lățimii impulsului - PWM) menține o tensiune de ieșire constantă. Acest lucru asigură încărcarea maximă a bateriei și o protejează de supraîncălzire în timpul încărcării.

Regulator de încărcare MPPT

Controlerul MPPT (Maximum power point tracker) oferă o tensiune de ieșire și o valoare a curentului care permite utilizarea maximă a potențialului bateriei solare, indiferent de luminozitatea luminii solare. La luminozitate redusă el ridică lumina tensiune de ieșire la nivelul necesar pentru încărcarea bateriilor.

Un astfel de sistem se găsește în toate invertoarele și controlerele de încărcare moderne

Tipuri de baterii utilizate în baterii

Diverse tipuri baterii care pot fi folosite pentru panouri solare

Bateriile sunt un element important al sistemului de alimentare cu energie solară de 24 de ore pentru o casă.

În astfel de dispozitive sunt utilizate următoarele tipuri de baterii:

• starter;
• gel;
• baterii AGM;
• baterii inundate (OPZS) și sigilate (OPZV).

Alte tipuri de baterii, cum ar fi alcaline sau litiu, sunt scumpe și rar utilizate.

Toate aceste tipuri de dispozitive trebuie să funcționeze la temperaturi de la +15 la +30 de grade.

Baterii de pornire

Cel mai comun tip de baterie. Sunt ieftine, dar au un curent mare de auto-descărcare. Prin urmare, după câteva zile înnorate, bateriile se vor descărca chiar și fără sarcină.

Dezavantajul unor astfel de dispozitive este că gazul este eliberat în timpul funcționării. Prin urmare, acestea trebuie instalate într-o zonă nerezidenţială, bine ventilată.

În plus, durata de viață a acestor baterii este de până la 1,5 ani, în special cu mai multe cicluri de încărcare-descărcare. Prin urmare, pe termen lung, aceste dispozitive vor fi cele mai scumpe.

Baterii cu gel

Bateriile cu gel sunt produse fără întreținere. Nu există emisii de gaze în timpul funcționării, astfel încât acestea pot fi instalate într-o cameră de zi sau cameră fără ventilație.

Astfel de dispozitive oferă un curent de ieșire mare, au o capacitate mare și un curent de autodescărcare scăzut.

Lipsa unor astfel de dispozitive în pret mare si durata de viata scurta.

baterii AGM

Aceste baterii au o durată de viață scurtă, dar au multe avantaje:

• fără emisii de gaze în timpul funcționării;
• dimensiuni mici;
• un număr mare (aproximativ 600) de cicluri de încărcare-descărcare;
• încărcare rapidă (până la 8 ore);
• funcționează bine chiar și atunci când nu este încărcat complet.

Bateria AGM din interior

Baterii inundate (OPZS) și sigilate (OPZV).

Astfel de dispozitive sunt cele mai fiabile și au cea mai lungă durată de viață. Ei au curent scăzut autodescărcare și intensitate energetică ridicată.

Aceste calități fac ca astfel de dispozitive să fie cele mai populare pentru instalarea în sistemele fotocelule.

Cum se determină dimensiunea și numărul fotocelulelor?

Dimensiunea și numărul necesar de fotocelule depind de tensiunea, curentul și puterea care urmează să fie extrase din baterie. Tensiunea unui element într-o zi însorită este de 0,5 V. Când este înnorat, este mult mai scăzută. Prin urmare, pentru a încărca bateriile de 12 V, sunt conectate în serie 36 de fotocelule. În consecință, bateriile de 24 V necesită 72 de celule și așa mai departe. Numărul lor total depinde de aria unui element și de puterea necesară.

Un metru pătrat de suprafață a bateriei, ținând cont de eficiență, poate produce aproximativ 150 W. Mai exact, se poate determina din cărțile de referință meteorologice care arată cantitatea de radiație solară la locul de instalare al unei centrale solare sau pe internet. Eficiența dispozitivului este indicată în pașaport.

Când faceți fotovoltaice cu propriile mâini, numărul necesar de elemente este determinat de puterea unui element într-un anumit climat, ținând cont de eficiență.

Calculul numărului de panouri solare se bazează pe energia electrică necesară

Eficiența panourilor solare iarna

În ciuda faptului că soarele răsare mai jos iarna, fluxul de lumină scade ușor, mai ales după căderea zăpezii.

Există trei motive principale pentru care celulele solare sunt mai puțin eficiente iarna:

• Unghiul de incidență al razelor se modifică. Pentru a menține puterea, unghiul bateriei trebuie schimbat cel puțin o dată pe sezon, de preferință lunar.
• Zăpada, în special zăpada umedă, se lipește de suprafața dispozitivului. Trebuie îndepărtat imediat după ce a căzut.
• Iarna, există mai puține ore de lumină și mai multe zile înnorate. Este imposibil să schimbați acest lucru, așa că trebuie să calculați puterea bateriei pe baza minimului de iarnă.

Reguli de instalare

Puterea maxima a panoului se realizeaza intr-o pozitie in care razele soarelui cad perpendicular. Acest lucru trebuie luat în considerare în timpul instalării. De asemenea, este important să luați în considerare în ce moment al zilei este minimă înnorarea. Dacă unghiul acoperișului și poziția acestuia nu îndeplinesc cerințele, acesta poate fi corectat prin reglarea bazei.

Ar trebui să existe un spațiu de aer de 15-20 de centimetri între baterie și acoperiș. Acest lucru este necesar pentru a permite ploii să curgă și pentru a preveni supraîncălzirea.

Celulele fotovoltaice nu funcționează bine la umbră, așa că ar trebui să evitați să le plasați la umbra clădirilor sau a copacilor.

Centralele electrice realizate din fotocelule solare sunt o sursă promițătoare de energie ecologică. Utilizarea lor pe scară largă va ajuta la rezolvarea problemelor legate de deficitul de energie, poluarea mediului și efectul de seră.

Destul de des, cei care locuiesc în propria lor casă trebuie să se confrunte cu întreruperea curentului din cauza motive tehnice sau pentru că urgență. Astfel de probleme provoacă nu numai disconfort, ci și multe probleme, de exemplu, stricarea alimentelor, este imposibil să se lucreze dacă acest lucru necesită utilizarea aparatelor electrice. Ce să faci într-o astfel de situație? Merită să instalați panouri solare care pot rezolva această sarcină cât mai repede posibil și va putea oferi numai beneficii și nimic mai mult.

O baterie solară (sau panou) este un element de putere (numit fotoplacă) care își schimbă conductibilitatea și eliberează energie atunci când este expus la razele solare. Tocmai această transformare va permite îmbogățirea structurii rezidențiale cu energia electrică necesară. De obicei, panourile solare vin în diferite tipuri.

Următoarele modele sunt disponibile spre vânzare:

• Monocristalin;
• Policristalin;
• Amorf.

Fiecare design are o anumită performanță, care determină direct principiul de funcționare și preț. Placa cu puterea minimă este considerată a fi o baterie realizată pe bază de monocristale și, de asemenea, au cele mai multe pret mic. Practic, încearcă să le folosească în condiții în care o alimentare constantă cu energie electrică nu este prea importantă.

Proprietarul unei locuințe private și a unor astfel de baterii trebuie să se asigure cu atenție că panoul fotovoltaic este curat, deoarece în cazul în care ajunge pe stratul său număr mare contaminanți precum zăpada, excremente de păsări și chiar frunze uscate, acest lucru va reduce eficiența de funcționare și va reduce nivelul de tensiune furnizat. O baterie solară pentru o casă funcționează după un principiu special.

Anume:

1. Energia soarelui este captată de o placă pe bază de siliciu.
2. Când este încălzită, se eliberează energie.
3. În continuare, electronii sunt activați, ceea ce facilitează mișcarea lor de-a lungul conductorului.
4. Conductorii direcționează curentul în cavitatea bateriei, aceasta formând un fel de reîncărcare.
5. Prin conexiune prin cablu, curentul circulă către aparatele de uz casnic.

Principiul de funcționare al instalației este destul de clar, dar merită să vă familiarizați cu caracteristicile de întreținere a bateriei și dacă este necesar. Inițial, trebuie remarcat faptul că bateria solară nu are deloc parte în mișcare, deoarece acestea sunt structuri staționare.

Cum să menținem o baterie solară să funcționeze

De regulă, curățarea stratului de acoperire trebuie făcută o dată la 7 zile. Experții consideră că acest lucru este suficient pentru a menține starea optimă a plăcilor în forma lor pură. De asemenea, este necesar să se efectueze o serie de alte proceduri, aceasta va permite ca panourile să fie operate fără probleme, precum și pentru a elimina formarea de defecte și defecțiuni.

Obligatoriu:

1. Inspecție externă pentru a identifica elementele de fixare slăbite și formarea de fisuri în cadru.
2. Curățarea panoului.
3. Verificați cablul de alimentare pentru fire expuse, care ar putea provoca un incendiu.
4. Monitorizarea și înregistrarea stării indicatorilor de automatizare și instrumentare.
5. Urmărirea nivelului de încărcare a bateriei.
6. Monitorizarea stării componentelor structurale ale blocului pentru identificarea formațiunilor corozive.
7. Verificarea rezistenței carcasei panoului.

Sunt necesare și ajustări ale poziției structurii, în funcție de perioada anului, și strângerea fiecărei îmbinări filetate. În plus, puteți uda panourile cu un furtun folosind apă curentă obișnuită, pentru care sunt suficiente 4 proceduri pe an.

Puteți asambla un generator eolian sigur și eficient cu propriile mâini. Toate etapele de lucru sunt descrise pe pagina următoare:

Eficiența panourilor solare și a altor parametri

Panourile solare sunt realizate dintr-un material precum siliciul, iar atunci când cumpărați, ar trebui să acordați atenție unor caracteristici precum prezența indicator de eficiență, care trebuie să depășească 20%, nivel înalt rezistenţă.

Disponibilitate sticla securizata, rezistenta la cele mai dure conditii meteorologice, acoperirea policristalina este necesara daca produsul este instalat intr-o regiune cu temperaturi calde.

Acoperirea monocristalină este importantă pentru zonele cu condiții climatice nefavorabile. Aragazele solare moderne din siliciu au o serie de avantaje. Cei care folosesc deja instalații similare răspund extrem de pozitiv.

Sunt recunoscute următoarele produse:

• Autonom;
• Maximum rentabil, deoarece nu este nevoie să plătiți pentru electricitate;
• Foarte comod de utilizat, deoarece nu este nevoie de ajustare;
• profitabil, deoarece resursa este completată automat;
• de mediu;
• Seif;
• Practic, deoarece pot fi folosiți ca rezervă sau principal;
• Foarte rezistent.

Există unele dezavantaje, dar pe fundalul multor calități pozitive pot fi numite nesemnificative. Acestea includ costuri ridicate, rezistență scăzută la dezastrele meteorologice, necesitatea pregătirii unui sit pentru amplasarea structurii, întreținere, scăderea productivității în timpul iernii, nevoia de modernizare, dacă este necesar, creșterea puterii și, în consecință, a productivității.

Tipuri de panouri solare

Produsele monocristaline sunt recunoscute ca fiind cele mai accesibile produse pentru captarea energiei solare, deoarece sunt realizate folosind cea mai simplă tehnologie și pot fi semnificativ inferioare ca putere față de alte tipuri de plăci. Fiecare tip are propriile sale caracteristici, datorită cărora se face alegerea lor.

Există trei tipuri de aragaz solar:

• Monocristalin;
• Policristalin;
• Amorf.

Panourile din siliciu policristalin sunt cele mai scumpe produse, deoarece pot acumula energie solară chiar și pe vreme înnorată și înnorată. Particularitatea lor este performante ridicate, precum și răcirea lentă a topiturii de siliciu. După ce pânza s-a răcit complet, este supusă unui tratament termic repetat.

Aceste plăci sunt disponibile în albastru închis.

Dacă se folosește siliciu amorf pentru a face o placă, atunci acestea sunt produse care nu sunt produse în cantități mari. Aceste modele sunt în stadiu de îmbunătățire și modernizare, deoarece unele modele de testare au fost scoase la vânzare.

Din ce sunt fabricate în principal panourile solare?

Mulți proprietari cred că, dacă au creat singuri astfel de echipamente, atunci pentru aceasta trebuie doar să urmeze tehnologia de asamblare a sistemului, dar trebuie să îndeplinească și cerințele ridicate.

Compoziția elementelor pentru captarea energiei solare este foarte simplă, deoarece toate structurile constau din:

• Modul solar;
• Controlor;
• Baterie;
• Invertor;
• convertor primar;
• Set de fire;
• Dispozitive capabile să monitorizeze încărcarea bateriei;
• Dispozitive pentru preluarea energiei de la baterie.

În plus, plăcile pot conține acoperiri cu rola de film polimeric, care sunt necesare pentru protecție împotriva factorilor externi. Un panou solar este conceput pentru a capta razele soarelui și a le transforma în energie electrică.

Designul bateriei solare și nuanțe de design

De îndată ce toate dispozitivele necesare, precum și materialele și echipamentele au fost achiziționate, construcția propriu-zisă poate începe. Oricine a venit cu și a inventat independent o baterie solară a început neapărat cu un design care a ținut cont de puncte importante.

Anume:

1. Amplasarea structurii.
2. Unghiul de înclinare a produsului.
3. Calculul capacității portante a acoperișului dacă instalarea va fi efectuată pe acoperișul în sine, și nu pe pereții sau fundația casei.

Pentru cadru se folosește un colț de aluminiu, a cărui grosime trebuie să fie de cel puțin 35 mm. Volumul celulelor trebuie să se potrivească complet cu numărul de fotocelule. De exemplu, 835x690 mm. În cadru sunt făcute găuri pentru feronerie. Aplicați 2 straturi de etanșant în interiorul colțului. Rama este umplută cu plexiglas, policarbonat, plexiglas sau orice alt material.

Pentru a sigila cusăturile dintre cadru și foaia de material, va trebui să apăsați cu atenție foaia de-a lungul întregului perimetru.

Produsul este lăsat în aer liber până se usucă complet. Sticla se fixează în 10 puncte, în găuri pregătite în prealabil, care să fie amplasate în colțul ramei și pe fiecare parte. Înainte de a atașa fotocelulele, trebuie să curățați suprafața de praf. În continuare, firul este lipit de țiglă, pentru care contactele sunt mai întâi șters cu o soluție de alcool și plasate sub flux. Când lucrați cu un cristal, ar trebui să fiți cât mai atent posibil, deoarece structura acestuia este prea fragilă.

Bara este așezată pe toată lungimea contactului și încălzită încet cu ajutorul unui fier de lipit. În continuare, plăcile trebuie răsturnate și aceleași acțiuni efectuate. Apoi fotocelulele sunt așezate pe suprafața plexiglasului într-un cadru și sunt fixate pe banda de montare. Ca fixator, se poate folosi lipici siliconic obișnuit, care se aplică punctat. O picătură mică este suficientă, deoarece este foarte durabilă.

Dispunerea cristalelor trebuie să fie cu spații între ele de 3-5 mm, astfel încât atunci când sunt încălzite sub influența razelor ultraviolete, să nu existe deformare a suprafeței. Este imperativ să conectați conductorul de-a lungul marginilor fotocelulelor la cavitatea barelor comune. Prin dispozitiv special calitatea lipirii este testată. Pentru etanșarea panoului, se aplică etanșant între panouri. Este necesar să apăsați cu atenție foile pentru a asigura aderența maximă la sticlă. Marginile cadrului sunt, de asemenea, acoperite cu etanșant.

Partea laterală a cadrului este echipată cu un conector de conectare pentru conectarea diodelor Schottky. Cadrul este acoperit cu sticlă pentru protecție, iar îmbinările sunt de asemenea sigilate pentru a preveni pătrunderea umezelii în structură. Partea din față trebuie lăcuită. Panoul este instalat pe acoperiș, pereți sau orice alt loc desemnat în prealabil pentru acesta.

Eficiența panoului solar

După cum sa menționat deja, există diferite tipuri panouri solare și fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici. Este de remarcat faptul că există și modele hibride pentru captarea energiei solare, dar costul acestora este mult mai mare și sunt utilizate în principal pentru clădirile industriale.

Desigur, calitatea și performanța oricărei baterii solare depind direct de eficiența fotocelulelor sale, care poate fi influențată de factori precum:

• Condiții climatice;
• Vreme;
• Lungimea zilei și a nopții;
• Uniformitatea iluminării panoului;
• Modificări ale temperaturii aerului;
• Prezența murdăriei pe plastic;
• Pierderi ireversibile.

Practic, eficiența sau, cu alte cuvinte, performanța panourilor solare depinde direct de uniformitatea iluminării structurii. De exemplu, dacă una dintre celulele solare ale unei structuri are o intensitate scăzută a luminii, spre deosebire de celelalte, aceasta va provoca o distribuție neuniformă a razelor solare la lovirea panoului, ceea ce înseamnă că va exista o suprasarcină și o scădere a totalului. ieșire de energie.

Pentru a reduce influența unui astfel de factor, în unele cazuri fotocelula care se defectează este pur și simplu oprită.

Pentru a asigura performanta maxima de la un panou solar, acesta ar trebui sa fie indreptat direct catre soare in functie de perioada anului. Unii proprietari ai unor astfel de structuri preferă să instaleze instalatii speciale, prin care este posibilă controlul de la distanță sau, cu alte cuvinte, rotirea structurii în direcția dorită. Există sisteme cu rotație automată în funcție de locația soarelui, care se deplasează independent în timpul zilei fără ajutor din exterior conform unui program dat.

În plus, eficiența produsului poate fi afectată de prezența prafului și a murdăriei pe placă, deoarece unele celule solare se întunecă și astfel încep să distribuie neuniform energia solară, așa cum s-a descris mai devreme. Există o compoziție specială la vânzare care poate fi utilizată pentru a acoperi suprafața unei baterii solare și, prin urmare, pentru a preveni acumularea diferitelor tipuri de poluanți pe aceasta.

Cum funcționează o baterie solară (video)

O baterie solară este un echipament scump, indiferent dacă este asamblat singur sau achiziționat gata făcut, iar nevoia de întreținere constantă poate provoca disconfort, dar odată ce ai investit în acest produs, te poți mulțumi cu prezența constantă. de energie electrică și absența taxelor pentru o lungă perioadă de timp el.

În mediile profesionale, panourile care transformă lumina solară în energie electrică sunt numite convertoare fotovoltaice, care sunt denumite în mod obișnuit panouri solare în mod colocvial sau atunci când scriu articole care sunt de înțeles publicului larg. Principiul de funcționare al acestor dispozitive, ale căror primele copii de lucru au apărut cu mult timp în urmă, este de fapt destul de simplu de înțeles de către o persoană care are doar cunoștințe de la școală.

Nu este un secret pentru nimeni că o joncțiune pn poate transforma lumina în electricitate. În experimentele școlare, ei efectuează adesea un experiment cu un tranzistor cu capacul superior întrerupt, permițând luminii să cadă pe joncțiunea pn. Prin conectarea unui voltmetru la acesta, puteți înregistra cum, atunci când este iradiat cu lumină, un astfel de tranzistor emite un mic curent electric. Și dacă creșteți zona p-n tranziție, ce se va întâmpla în acest caz? În cursul experimentelor științifice din ultimii ani, experții au fabricat o joncțiune p-n cu plăci de suprafață mare, dând astfel naștere unor convertoare fotovoltaice numite celule solare.

Principiul de funcționare al panourilor solare moderne a fost păstrat, în ciuda istoriei lungi a existenței lor. Doar designul și materialele utilizate în producție au suferit îmbunătățiri, datorită cărora producătorii cresc treptat acest lucru parametru important, ca factor de conversie fotoelectrică sau eficiență a dispozitivului. De asemenea, merită spus că mărimea curentului de ieșire și a tensiunii bateriei solare depinde direct de nivelul de iluminare externă care o afectează.

În poza de mai sus puteți vedea că partea de sus stratul p-n Joncțiunea, care are un exces de electroni, este conectată la plăci metalice care acționează ca un electrod pozitiv, transmitând lumină și conferă elementului o rigiditate suplimentară. Stratul inferior din designul celulei solare are o lipsă de electroni și o placă metalică solidă este lipită de el, care acționează ca un electrod negativ.

Tehnologia folosită pentru a face o baterie solară afectează eficiența acesteia

Se crede că în mod ideal o baterie solară are o eficiență apropiată de 20%. Cu toate acestea, în practică și conform specialiștilor de pe site-ul www.site, este aproximativ egal cu doar 10%, în ciuda faptului că pentru unele panouri solare este mai mult, pentru altele este mai puțin. Acest lucru depinde în principal de tehnologia utilizată pentru realizarea joncțiunii p-n. Cele mai populare și cu cel mai mare procent de eficiență continuă să fie bateriile solare realizate pe bază de siliciu monocristalin sau policristalin. Mai mult decât atât, acestea din urmă devin din ce în ce mai des întâlnite datorită relativ ieftinității lor. Ce tip de construcție aparține o baterie solară poate fi determinat cu ochiul liber. Convertizoarele de lumină monocristalină au o culoare exclusiv negru-gri, în timp ce modelele bazate pe siliciu policristalin se disting printr-o suprafață albastră. Celulele solare policristaline realizate prin turnare s-au dovedit a fi mai ieftin de produs. Cu toate acestea, napolitanele poli- și monocristaline au, de asemenea, un dezavantaj - modelele de celule solare bazate pe acestea nu au flexibilitate, ceea ce în unele cazuri nu va strica.

Situația s-a schimbat odată cu apariția celulelor solare din siliciu amorf în 1975, al căror element activ are o grosime de 0,5 până la 1 micron, oferindu-le flexibilitate. Grosimea elementelor convenționale din siliciu ajunge la 300 de microni. Cu toate acestea, în ciuda absorbției de lumină a siliciului amorf, care este de aproximativ 20 de ori mai mare decât cea a siliciului convențional, eficiența celulelor solare de acest tip, și anume eficiența, nu depășește 12%. Pentru opțiunile mono- și policristaline, cu toate acestea, poate ajunge la 17%, respectiv 15%.

Materialul din care sunt realizate plăcile afectează performanța celulelor solare

Siliciul pur nu este practic utilizat la producerea de plachete pentru celule solare. Cel mai adesea, borul este folosit ca impurități pentru fabricarea unei plăci care produce o sarcină pozitivă și arsenul pentru plăcile încărcate negativ. Pe lângă acestea, componente precum arseniura, galiu, cuprul, cadmiul, telurura, seleniul și altele sunt din ce în ce mai folosite în producția de celule solare. Datorită acestora, panourile solare devin mai puțin sensibile la schimbările de temperatură ambientală.

Majoritatea panourilor solare pot stoca energie, reprezentând sisteme

ÎN lumea modernă Bateriile solare sunt folosite din ce în ce mai puțin separat de alte dispozitive, reprezentând adesea așa-numitele sisteme. Având în vedere că celulele fotovoltaice produc energie electrică doar atunci când sunt expuse direct la lumina soarelui sau la lumină, ele devin practic inutile noaptea sau într-o zi înnorată. Cu sistemele alimentate cu energie solară, lucrurile stau diferit. Acestea sunt echipate cu o baterie care poate acumula curent electric în timpul zilei, când bateria solară îl produce, iar noaptea, sarcina acumulată poate fi distribuită consumatorilor.

Pentru a crește puterea, tensiunea de ieșire și curentul, panourile solare sunt folosite pentru a crea panouri în care elementele individuale sunt conectate în serie sau paralel.