Kako delujejo solarni paneli

Naprava sončne celice in načelo njenega delovanja sta odvisna od tega, iz katerih materialov in s kakšno tehnologijo je izdelana. Zato je treba razumeti značilnosti glavnih možnosti, da bi razumeli njihove razlike in izbrali ustrezno rešitev za uporabo. Vsi podatki so pomembni za kakovostne izdelke, poceni baterije morda ne ustrezajo navedenim parametrom, saj so pogosto izdelane s kršitvami tehnologije.

Standardna zasnova togega solarnega panela.

Terminologija

Glavni izrazi, ki se uporabljajo na tem področju:

1. Sončna energija - električna energija, ki se pridobiva iz sonca z uporabo panelov.
2. Sončna insolacija - kaže, koliko sončne svetlobe prejme kvadratni meter površine, pravokotno na žarke.
3. Fotovoltaične celice - moduli, ki so sposobni pretvarjati sončno svetlobo v električno energijo. Običajno proizvedejo 1 do 2 vata energije, vendar obstajajo bolj produktivne možnosti.
4. Fotovoltaični sistem - sklop opreme, ki pretvarja svetlobo sonca v električno energijo.
5. Sončne celice ali paneli so skupina fotovoltaičnih celic, združenih v velikem modulu in povezanih zaporedno ali zaporedno vzporedno. Običajno ena baterija vsebuje od 36 do 40 segmentov.
6. Array - več sončnih kolektorjev, povezanih za pridobitev potrebne količine toka.
7. Okvirjeni moduli - konstrukcije v aluminijastem okvirju, trpežne in zrakotesne.
8. Elementi brez okvirja - fleksibilne izvedbe, uporabljajo se v pogojih manjših obremenitev.
9. Kilovatna ura (kW) - standardna mera električne moči.
10. Učinkovitost (učinkovitost) - sončne celice. Prikazuje, koliko sončne energije, ki udari na površino, se pretvori v električno energijo. Običajno je kazalnik 15-24%.
11. Degradacija - zmanjšanje zmogljivosti sončne celice, ki nastane zaradi naravnih vzrokov. Izmerjeno kot odstotek prvotnih vrednosti.
12. Konične obremenitve so časi, ko je potrebna največja količina električne energije.
13. Kristalni silicij je surovina za izdelavo sončnih kolektorjev. Najpogostejša in trajna možnost danes.
14. Amorfni silicij - sestavek, nanesen na površino z izparevanjem in prekrit z zaščitno sestavo.
15. Polprevodniki - snovi, ki lahko pod določenimi pogoji prevajajo tok. To vključuje večino novih materialov, ki se uporabljajo pri izdelavi sončnih celic.
16. Inverter - naprava za pretvorbo enosmernega v izmenični tok.
17. Krmilnik - uravnava izhodno napetost solarnih modulov za pravilno polnjenje baterij.

Zemljevid insolacije na ozemlju Rusije.

To so le najpogostejši izrazi, obstajajo dodatne možnosti. Toda tudi poznavanje osnov vam bo pomagalo veliko bolje razumeti temo.

Kategorije kakovosti

Za oceno kakovosti sončne celice moramo najprej ugotoviti kakovost surovine, ki se uporablja za proizvodnjo fotovoltaičnih celic. To določa učinkovitost in življenjsko dobo končnih izdelkov. Obstajajo štirje glavni razredi:

1. razred A - Najboljši razred, ki je brez poškodb in razpok. Homogenost polnila in gladkost površine zagotavljata visoko zmogljivost, ki je pogosto celo višja od navedene v dokumentaciji. Poleg tega ima ta različica najnižjo stopnjo razgradnje in dolgo časa ohranja dobro delovanje.
2. razred B je nekoliko slabše kakovosti in ima lahko površinske napake. Vendar se pogosto uporablja za proizvodnjo izdelkov, ki so po zmogljivosti primerljivi z razredom A.Indeks razgradnje je veliko slabši, zato hitreje izgublja začetne lastnosti.
3. Stopnja C - možnost, ki ima lahko precej resne napake - od razpok do čipov in drugih poškodb. Cenovno so takšni moduli veliko cenejši, vendar njihova učinkovitost ni večja od 15%. Poceni rešitev, ki je primerna za majhne obremenitve.
4. razred D - V bistvu so to odpadki, ki ostanejo po izdelavi fotonapetostnih celic, ki se ne smejo uporabljati za izdelavo baterij. Toda mnogi ne zelo pošteni proizvajalci, zlasti iz Azije, jih uporabljajo v proizvodnji. Zmogljivost te možnosti je izjemno slaba.

Bolje je izbrati prvo možnost, v skrajnem primeru bo drugo. Samo oni bodo lahko zagotovili normalno učinkovitost in bodo služili dolgo časa.

Kakovostna naj bo tudi zaščitna folija na solarnih panelih.

Material za laminiranje EVA je posebna folija, ki se nahaja na sprednji strani in se lahko uporablja na hrbtni strani. Glavni namen je zaščititi delovne elemente pred škodljivimi vplivi brez motenj sončne svetlobe. Kakovostne različice služijo približno 25 let, nizke kakovosti - od 5 do 10 let. Nemogoče je določiti sorto na oko, zato je lažje izhajati iz cene - kakovostne možnosti ne bodo nizke.

Video prikazuje, kako nastane električni tok na primeru sončne svetlobe.

Načelo delovanja

Precej težko je razložiti značilnosti sončne celice, vendar je mogoče razumeti splošne točke:

1. Ko sončna svetloba zadene fotocelice, se tam začnejo tvoriti neravnovesni pari elektron-luknja.
2. Zaradi presežka elektronov se začnejo premikati v spodnjo plast polprevodnika.
3. V zunanjem tokokrogu se ustvari napetost. Pozitivni pol se pojavi na stiku p-sloja, negativni pol pa na stiku n-sloja.
4. Če je na fotonapetostne celice priključen baterijski sklop, se ustvari sklenjen krog in nenehno premikajoči se elektroni zagotavljajo postopno polnjenje baterijskega sklopa.
5. Običajni silicijevi moduli so celice z enim prehodom, ki lahko proizvajajo energijo le iz določenega spektra sončne svetlobe. Zaradi tega je učinkovitost opreme nizka.
6. Za rešitev problema so proizvajalci razvili kaskadne različice; lahko jemljejo energijo iz različnih žarkov sončnega spektra. To poveča učinkovitost, vendar je zaradi visokih stroškov proizvodnje cena takšnih plošč veliko višja.
7. Energija, ki se ne pretvori v elektriko, se pretvori v toploto, zato se solarni paneli pri tem segrejejo do 55 stopinj, polprevodniški paneli pa do 180 stopinj. In ko postane bolj vroče, se učinkovitost sončne celice zmanjša.

Najenostavnejši diagram sončne plošče.

Mimogrede! Sončni paneli so najbolj učinkoviti v jasnih zimskih dneh, ko je dovolj svetlobe in nizke temperature ohlajajo površino.

Iz česa so narejeni

Za preučevanje strukture sončne plošče je treba razumeti glavne sorte, saj ima proizvodna tehnologija pomembne razlike glede na uporabljene surovine:

1. CdTe baterije. Kadmijev telurid se uporablja pri izdelavi filmskih modulov. Nekaj ​​sto mikrometrov debela plast je dovolj, da dosežemo izkoristek okoli 11 % ali nekoliko več. To je odkrito nizka stopnja, vendar je pri ponovnem izračunu na 1 vat moči strošek vsaj 30% cenejši od tradicionalnih možnosti silicija. Poleg tega je ta sorta veliko tanjša in lažja.
2. Tip CIGS. Okrajšava pomeni, da sestava vključuje baker, indij, galij in selen. Dobimo polprevodnik, ki se prav tako nanese v majhnem sloju, vendar je za razliko od prve možnosti izkoristek tukaj višji za red velikosti in znaša 15%.
3. Vrste GaAs in InP za vrste je značilna sposobnost nanosa tanke plasti 5-6 mikronov, učinkovitost pa bo približno 20%. To je nova beseda v tehnologiji proizvodnje električne energije iz sončne svetlobe. Zaradi visokih delovnih temperatur se lahko baterije zelo segrejejo, ne da bi pri tem izgubile zmogljivost. Toda zaradi dejstva, da se v proizvodnji uporabljajo materiali redkih zemelj, so stroški te vrste visoki.
4. Baterije s kvantnimi pikami (QDSC). Uporabljajo kvantne pike kot absorpcijski material za pretvorbo sončne energije namesto tradicionalnih razsutih materialov. Zaradi značilnosti nastavitve pasovne vrzeli je mogoče izdelati večprehodne module, ki bolj učinkovito absorbirajo sončno energijo.
5. Amorfni silicij nanese se z izparevanjem in ima heterogeno strukturo. Ni zelo učinkovit, vendar homogena površina zelo dobro absorbira tudi razpršeno svetlobo.
6. Polikristalni različice so narejene s taljenjem silicija in njegovim hlajenjem pod določenimi pogoji, da nastanejo enosmerni kristali. Ena najpogostejših rešitev zaradi poceni proizvodnje in dobre učinkovitosti.
7. Monokristalni Celice so sestavljene iz posameznih kristalov, narezanih na tanke plošče in legiranih s fosforjem. Najdaljša rešitev, ki ima nizke stopnje razgradnje in življenjsko dobo najmanj 30 let, največkrat pa tudi daljšo za 10-15 let.

Baterije iz kadmijevega telurida so med najbolj donosnimi glede na ceno na kilovat električne energije.

Mimogrede! Učinkovitost te ali one variante je odvisna od tehnologije proizvodnje, zato jo je treba navesti.

Preberite tudi

Vrste in načini namestitve sončnih kolektorjev

 

Prednosti in slabosti sončnih kolektorjev

Vsaka vrsta ima svoje značilnosti, ki jih je treba upoštevati pri izbiri, da se odločite, kateri tip je najprimernejši:

1. Monokristalne plošče imajo največje izkoristke in prihranijo prostor za postavitev modulov. Živijo najmanj 25 let in počasi izgubljajo moč.Hkrati je površina zelo občutljiva na umazanijo, zato jo je treba pogosto čistiti. In cena je najvišja od vseh možnosti na osnovi silicija.
2. Polikristalne različice ne absorbirajo sončnih žarkov tako učinkovito, vendar bolje delujejo pri razpršeni svetlobi. Z vidika razmerja med ceno in kakovostjo so bolj donosni, vendar zavzamejo več prostora zaradi manjše učinkovitosti.
3. Baterije iz amorfnega silicija lahko postavite kamor koli, tudi na stene zgradb, saj dobro absorbirajo razpršeno svetlobo. Z nizko učinkovitostjo imajo nizko ceno, zato jih je mogoče uporabiti kot ekonomično možnost. Hkrati trajajo dolgo in se ne bojijo površinske kontaminacije.
4. Možnosti redkih zemelj imajo podobne prednosti in slabosti, zato jih lahko obravnavamo skupaj. Po učinkovitosti so boljši od klasičnih plošč in jih je mogoče nanesti na film, kar je priročno. Njihovo temperaturno območje je večje, zato segrevanje ne vpliva na delovanje. Toda zaradi visoke cene in redkosti kovin se takšne možnosti ne uporabljajo množično.

Možnost namestitve na stene poenostavi delo pri namestitvi.

Kje uporabiti

Vse obravnavane možnosti je mogoče namestiti v zasebnem sektorju za pridobivanje električne energije iz sonca in varčevanje z energetskimi viri ali celo za doseganje popolne avtonomije. Kar zadeva uporabo, je treba upoštevati nekaj preprostih smernic:

1. Monokristalne in polikristalne možnosti je najbolje postaviti na streho ali na tla, po predhodno izdelanem okvirju pod pravim kotom. Zaželeno je, da je kot naklona nastavljiv, da se lahko prilagodite soncu.
2. Filmske module lahko postavite kamor koli, tako na stene kot na njih strehe. Delujejo dobro tudi, če žarki ne padejo na površino pod pravim kotom, kar je zelo pomembno.
3. Tudi v industrijskem obsegu imajo filmske baterije prednost, saj so cenejše in enostavnejše za namestitev.

Filmske možnosti je lažje namestiti za velike količine dela.

Obstaja več vrst sončnih kolektorjev, vendar približno 90 % trga zavzemajo tradicionalni silikonski modeli zaradi nizke cene in dobrega delovanja. Izberete lahko tudi eno od polprevodniških rešitev, vendar boste takrat morali odšteti en in pol do dvakrat več denarja.