Kā darbojas saules paneļi

Saules baterijas dizains un darbības princips ir atkarīgs no tā, kādiem materiāliem un no kādas tehnoloģijas tas ir izgatavots. Tāpēc jums ir jāsaprot galveno opciju iezīmes, lai saprastu, kādas ir to atšķirības, un izvēlēties piemērotu risinājumu lietošanai. Visi dati attiecas uz augstas kvalitātes produktiem, lēti akumulatori var neatbilst deklarētajiem parametriem, jo ​​tie bieži tiek ražoti ar tehnoloģiju pārkāpumiem.

Standarta stingrs saules bloku dizains.

Terminoloģija

Galvenie šajā jomā lietotie termini:

1. Saules enerģija ir elektrība, kas tiek iegūta no saules, izmantojot paneļus.
2. Saules insolācija - parāda, cik daudz saules gaismas nokrīt uz virsmas, kas atrodas perpendikulāri stariem, kvadrātmetru.
3. Fotoelementi ir moduļi, kas spēj pārvērst saules gaismu elektroenerģijā. Parasti tie saražo no 1 līdz 2 vatiem enerģijas, taču ir arī produktīvākas iespējas.
4. Fotoelementu sistēma ir iekārtu komplekts, kas pārvērš saules gaismu elektrībā.
5. Saules paneļi vai paneļi ir fotoelementu grupa, kas sagrupēta lielā modulī un savienota virknē vai sērijveidā paralēli. Parasti vienā akumulatorā ir no 36 līdz 40 segmentiem.
6. Masīvs ir virkne saules paneļu, kas savienoti, lai nodrošinātu vēlamo strāvas daudzumu.
7. Karkasa moduļi - konstrukcijas alumīnija karkasā, izturīgas un hermetizētas.
8. Bezrāmju elementi ir elastīgas iespējas, tos izmanto zemākas slodzes apstākļos.
9. Kilovatstunda (kW) ir standarta elektriskās jaudas mērījums.
10. Efektivitāte (efektivitāte) - saules paneļi. Parāda, cik daudz saules enerģijas, kas skar virsmu, tiek pārvērsta elektrībā. Parasti rādītājs ir 15-24%.
11. Degradācija ir saules paneļu jaudas samazināšanās, kas rodas dabisku iemeslu dēļ. To mēra procentos no sākotnējiem rādītājiem.
12. Maksimālā slodze ir laiks, kad nepieciešams vislielākais elektroenerģijas daudzums.
13. Kristāliskais silīcijs ir saules paneļu ražošanas izejviela. Mūsdienās visizplatītākais un izturīgākais variants.
14. Amorfais silīcijs ir kompozīcija, kas nogulsnējas uz virsmas, iztvaicējot un pārklāta ar aizsargkompozīciju.
15. Pusvadītāji ir vielas, kas noteiktos apstākļos var vadīt strāvu. Tas ietver lielāko daļu jauno materiālu, ko izmanto saules paneļu ražošanā.
16. Invertors ir ierīce līdzstrāvas pārvēršanai maiņstrāvā.
17. Kontrolieris - regulē izejas spriegumu no saules moduļiem, lai pareizi uzlādētu akumulatorus.

Insolācijas karte Krievijas teritorijā.

Šie ir tikai visizplatītākie termini, ir arī papildu iespējas. Bet pat pamatu pārzināšana palīdzēs daudz labāk izprast tēmu.

Kvalitātes kategorijas

Lai novērtētu saules paneļa kvalitāti, vispirms ir jānoskaidro fotoelektrisko elementu ražošanā izmantoto izejvielu klase. No tā ir atkarīga gatavo izstrādājumu efektivitāte un kalpošanas laiks. 4 galvenās klases:

1. A pakāpe - labākais variants, kurā nav bojājumu un plaisu. Pildījuma viendabīgums un virsmas gludums garantē augstu veiktspēju, kas bieži vien ir pat augstāka, nekā norādīts dokumentācijā. Turklāt šai opcijai ir viszemākais noārdīšanās ātrums, un tā ilgstoši saglabā labu veiktspēju.
2. B pakāpe nedaudz sliktākas kvalitātes, var būt defekti uz virsmas. Bet tajā pašā laikā visbiežāk izmantošana ļauj iegūt produktus, kas pēc efektivitātes ir salīdzināmi ar A klasi. Degradācijas rādītāji ir par lielumu sliktāki, tāpēc tie ātrāk zaudē sākotnējās īpašības.
3. C pakāpe - variants, kurā var būt diezgan nopietni defekti - no plaisām līdz skaidām un citiem bojājumiem. Par cenu šādi moduļi ir daudz lētāki, taču to efektivitāte nepārsniedz 15%. Lēts risinājums, kas piemērots nelielām kravām.
4. D pakāpe - būtībā tie ir atkritumi, kas paliek pēc fotoelektrisko elementu ražošanas, un tos nevajadzētu izmantot bateriju ražošanai. Bet daudzi ne pārāk godīgi ražotāji, īpaši no Āzijas, tos izmanto ražošanā. Šīs opcijas veiktspēja ir ārkārtīgi zema.

Labāk ir izvēlēties pirmo variantu, ārkārtējos gadījumos ir piemērots arī otrais.Tikai tie var nodrošināt normālu efektivitāti un kalpos ilgu laiku.

Arī aizsargplēvei uz saules paneļiem jābūt kvalitatīvai.

EVA laminēšanas materiāls ir īpaša plēve, kas atrodas priekšpusē un var tikt izmantota nepareizajā pusē. Galvenais mērķis ir aizsargāt darba elementus no nelabvēlīgas ietekmes, netraucējot saules gaismu. Kvalitatīvie varianti kalpo apmēram 25 gadus, zemas kvalitātes - no 5 līdz 10. Šķirni noteikt pēc acs nav iespējams, tāpēc vieglāk vadīties pēc cenas - labām iespējām tā nebūs zema.

Videoklipā, piemēram, viņi skaidri saprot, kā saules gaismas ietekmē rodas elektriskā strāva.

Darbības princips

Ir diezgan grūti izskaidrot saules baterijas īpašības, taču jūs varat saprast vispārīgos punktus:

1. Kad saules gaisma skar fotoelementus, tur sākas nelīdzsvara elektronu caurumu pāru veidošanās.
2. Elektronu pārpalikuma dēļ tie sāk pārvietoties uz pusvadītāja apakšējo slāni.
3. Ārējai ķēdei tiek pielikts spriegums. P-slāņa kontaktā parādās pozitīvs pols, bet n-slāņa kontaktā - negatīvs.
4. Ja fotoelementiem ir pievienots akumulators, tiek izveidots apburtais loks un pastāvīgi kustīgie elektroni nodrošina pakāpenisku akumulatora uzlādi.
5. Parastie silīcija moduļi ir viena savienojuma elementi, kas var radīt enerģiju tikai no noteikta saules gaismas spektra. Šī iemesla dēļ iekārtu efektivitāte ir zema.
6. Lai atrisinātu problēmu, ražotāji ir izstrādājuši kaskādes iespējas, viņi var ņemt enerģiju no dažādiem saules spektra stariem.Tas palielina efektivitāti, bet augsto ražošanas izmaksu dēļ šādu paneļu cena ir daudz augstāka.
7. Enerģija, kas nepārvēršas elektrībā, pārvēršas siltumā, tāpēc saules paneļi darbības laikā uzsilst līdz 55 grādiem, bet pusvadītāju akumulatori līdz 180. Turklāt, saules baterijai uzkarstot, saules baterijas efektivitāte samazinās.

Vienkāršākā saules baterijas shēma.

Starp citu! Saules paneļi ir visefektīvākie skaidrās ziemas dienās, kad ir pietiekami daudz gaismas un zemā temperatūra atdzesē virsmu.

No kā tie ir izgatavoti

Lai izpētītu saules baterijas ierīci, jums ir jāsaprot galvenās šķirnes, jo ražošanas tehnoloģijai ir būtiskas atšķirības atkarībā no izmantotajām izejvielām:

1. Baterijas CdTe. Kadmija telurīdu izmanto plēvju moduļu ražošanā. Vairāku simtu mikrometru slānis ir pietiekams, lai iegūtu 11% vai nedaudz augstāku efektivitāti. Atklāti sakot, tas ir zems rādītājs, taču 1 vata jaudas izteiksmē elektroenerģijas izmaksas ir vismaz par 30% lētākas nekā tradicionālās silīcija iespējas. Neskatoties uz to, ka šī šķirne ir daudz plānāka un vieglāka.
2. CIGS veids. Saīsinājums nozīmē, ka sastāvā ietilpst varš, indijs, gallijs un selēns. Izrādās pusvadītājs, kas arī tiek uzklāts nelielā slānī, taču atšķirībā no pirmā varianta efektivitāte šeit ir par kārtu augstāka un sastāda 15%.
3. GaAs un InP veidi izšķir iespēju uzklāt plānu 5-6 mikronu slāni, savukārt efektivitāte būs aptuveni 20%. Tas ir jauns vārds tehnoloģijās elektroenerģijas ieguvei no saules gaismas.Augstās darba temperatūras dēļ akumulatori var ļoti uzkarst, nezaudējot veiktspēju. Bet, ņemot vērā to, ka ražošanā tiek izmantoti retzemju materiāli, šāda veida izmaksas ir augstas.
4. Kvantu punktu akumulatori (QDSC). Viņi izmanto kvantu punktus kā absorbējošu materiālu saules enerģijas pārveidošanai tradicionālo beztaras materiālu vietā. Pateicoties frekvenču joslu regulēšanas iezīmēm, ir iespējams izgatavot vairāku savienojumu moduļus, kas efektīvāk absorbē saules enerģiju.
5. Amorfs silīcijs uzklāj iztvaicējot, un tam ir neviendabīga struktūra. Tam nav augsta efektivitāte, bet viendabīga virsma ļoti labi absorbē pat izkliedētu gaismu.
6. Polikristālisks varianti tiek izgatavoti, kausējot silīciju un atdzesējot to noteiktos apstākļos, lai iegūtu vienvirziena kristālus. Viens no izplatītākajiem risinājumiem, pateicoties zemajām ražošanas izmaksām un labiem efektivitātes rādītājiem.
7. Monokristālisks elementi sastāv no cietiem kristāliem, kas sagriezti plānās plāksnēs un leģēti ar fosforu. Visizturīgākais risinājums ar zemu noārdīšanās ātrumu un vismaz 30 gadu kalpošanas laiku, bet visbiežāk par 10-15 gadiem ilgāku.

Baterijas, kas izgatavotas no kadmija telurīda, ir vienas no ienesīgākajām izmaksām uz vienu kilovatu elektroenerģijas.

Starp citu! Viena vai otra varianta efektivitāte ir atkarīga no ražošanas tehnoloģijas, tāpēc tā ir jāprecizē.

Izlasi arī

Saules paneļu uzstādīšanas veidi un metodes

 

Saules paneļu plusi un mīnusi

Katram veidam ir savas īpašības, kas jāņem vērā, izvēloties, lai izlemtu, kurš veids ir vispiemērotākais:

1. Monokristāliskiem paneļiem ir visaugstākā efektivitāte, un tāpēc tiek ietaupīts moduļu izvietošanas laukums. Tie kalpo vismaz 25 gadus un lēnām zaudē spēku. Tajā pašā laikā virsma ir ļoti jutīga pret netīrumiem, tā ir bieži jāmazgā. Un cena ir augstākā no visām silīcija bāzes iespējām.
2. Polikristāliskas iespējas neuzsūc saules starus tik efektīvi, bet labāk darbojas izkliedētā gaismā. Cenas un kvalitātes attiecības ziņā tie ir izdevīgāki, taču mazākas efektivitātes dēļ tie aizņem vairāk vietas.
3. Amorfās silīcija baterijas var novietot jebkur, arī uz ēku sienām, jo ​​tās labi absorbē izkliedēto gaismu. Ar zemu efektivitāti tiem ir zema cena, tāpēc tos var izmantot kā ekonomisku iespēju. Tajā pašā laikā tie kalpo ilgu laiku un nebaidās no virsmas piesārņojuma.
4. Retzemju iespējām ir līdzīgas priekšrocības un trūkumi, tāpēc varat tos apsvērt kopā. Efektivitātes ziņā tie ir pārāki par klasiskajiem paneļiem, tos var uzklāt uz plēves, kas ir ērti. Tiem ir lielāks temperatūras diapazons, tāpēc apkure neietekmē darba efektivitāti. Bet metālu augstās cenas un retuma dēļ šādas iespējas netiek plaši izmantotas.

Sienas montāžas iespēja vienkāršo uzstādīšanas darbus.

Kur tie tiek izmantoti

Visas aplūkotās iespējas var uzstādīt privātajā sektorā, lai saņemtu elektroenerģiju no saules un ietaupītu energoresursus vai pat sasniegtu pilnīgu autonomiju. Kas attiecas uz lietošanu, jums jāņem vērā daži vienkārši ieteikumi:

1. Monokristāliskos un polikristāliskos variantus vislabāk novietot uz jumta vai uz zemes, iepriekš uzbūvējot rāmi vēlamajā leņķī.Vēlams, lai slīpuma leņķis būtu regulēts, lai varētu pielāgoties saulei.
2. Filmu moduļus var novietot jebkur, gan uz sienām, gan uz jumtiem. Tie darbojas labi pat tad, ja stari neskar virsmu taisnā leņķī, kas ir ļoti svarīgi.
3. Rūpnieciskā mērogā priekšroka tiek dota arī plēves akumulatoriem, jo ​​tie ir lētāki un vieglāk uzstādāmi.

Plēves opcijas ir vieglāk uzstādīt ar lielu darba apjomu.

Ir vairākas saules bateriju šķirnes, taču aptuveni 90% tirgus aizņem tradicionālie silīcija modeļi to zemās cenas un labās veiktspējas dēļ. Var izvēlēties kādu no pusvadītāju risinājumiem, taču tad nāksies tērēt pusotru līdz divas reizes vairāk naudas.