Cum funcționează panourile solare și ce echipamente sunt. Panourile solare pot fi folosite aproape peste tot. Panouri solare sectionale

În mediile profesionale, panourile care transformă lumina solară în energie electrică se numesc convertoare fotovoltaice, care vorbire colocvială sau atunci când scrii articole care sunt de înțeles publicului larg, se obișnuiește să se numească panouri solare. 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 modul în care un astfel de tranzistor emite un curent electric mic atunci când este iradiat cu lumină. Și dacă creșteți zona p-n tranziție, ce se va întâmpla în acest caz? În timpul experimentelor științifice din ultimii ani, experții au produs o joncțiune p-n cu plăci suprafata mare, provocând astfel nașterea convertoarelor fotoelectrice numite panouri solare.

Principiul de funcționare al modernului panouri solare păstrate în ciuda istoriei lungi a existenţei lor. Doar designul și materialele utilizate în producție au fost îmbunătățite, datorită cărora producătorii cresc treptat un parametru atât de important precum coeficientul de conversie fotoelectrică sau eficiența 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. Cel mai popular și având cel mai mare procent Bateriile solare realizate pe baza de siliciu monocristalin sau policristalin continuă să fie eficiente. 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 cu siliciu amorf în 1975, element activ care 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 numai 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. Sunt echipate cu o baterie care poate acumula curent electric ziua, 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.

Una dintre sursele de energie este generatoare Energie alternativa Soare. A apărut relativ recent, dar a câștigat deja popularitate în Uniunea Europeană datorită eficienței sale ridicate și costului rezonabil.

O baterie solară este o sursă aproape inepuizabilă de energie, capabilă să stocheze și să transforme raze de luminăîn energie și electricitate. În țările CSI sursa noua energia câștigă treptat popularitate. (Apropo, puteți citi articolul despre cum să alegeți o baterie solară.)

Componente

Există două tipuri de conexiuni ale acestora:

secvenţial;
paralel.

Singura diferență este că în conexiune paralelă Există o creștere a curentului și, cu creșteri secvențiale ale tensiunii.

Dacă este nevoie de munca maxima doi parametri simultan, apoi se utilizează paralel-secvențial.

Dar merită luat în considerare faptul că sarcinile mari pot cauza arderea unor contacte. Pentru a preveni acest lucru, se folosesc diode.

O diodă este capabilă să protejeze o pătrime din fotocelula. Dacă nu sunt în dispozitiv, atunci există o probabilitate mare ca întreaga sursă de energie să nu mai funcționeze după prima ploaie sau uragan.

Punct important: nici acumularea, nici puterea curentului nu sunt complet consistente parametrii posibili modern aparate electrocasnice, deci este necesară redistribuirea și acumularea energiei electrice.

Pentru a face acest lucru, se recomandă să conectați suplimentar cel puțin două. Unul va fi cumulativ, iar al doilea va fi de rezervă sau de rezervă.

Iată un exemplu de muncă baterii suplimentare. Când vremea este frumoasă și însorită afară, atunci acuzația vine rapid și după o perioadă scurtă de timp, apare excesul de energie.

Prin urmare, întregul proces este controlat de un reostat special, care este capabil să transforme toată energia electrică inutilă în rezerve suplimentare la un moment dat.

Puteți citi recenzii de la proprietarii de panouri solare în acest articol:

Principiul de funcționare

Care este principiul de funcționare al unei surse alternative de energie?

În primul rând, celulele solare sunt plachete de siliciu. La rândul său, siliciul în compoziția sa chimică este extrem de asemănător cu siliciul pur. Această nuanță a făcut posibilă reducerea costului unei baterii solare și punerea acesteia pe linia de asamblare.

Silicon in obligatoriu cristalizează, deoarece el însuși este un semiconductor. Monocristalele sunt mult mai simplu de fabricat, dar nu au multe margini, datorită cărora electronii se pot mișca în linie dreaptă.

Bateriile solare sunt deja folosite pentru a alimenta o mare varietate de echipamente: de la gadgeturi mobile la vehicule electrice. Veți afla din acest articol cum funcționează, ce sunt și de ce sunt capabile bateriile solare moderne.

Istoria creației

Din punct de vedere istoric, panourile solare sunt a doua încercare a umanității de a valorifica energia nelimitată a Soarelui și de a o face să funcționeze în beneficiul său. Primii care au apărut au fost colectoarele solare (centrale solare termice), în care electricitatea este generată de apa încălzită până la punctul de fierbere sub lumina concentrată a soarelui.

Panourile solare produc electricitate direct, ceea ce este mult mai eficient. La transformarea directă se pierde semnificativ mai puțină energie decât la transformarea în mai multe etape, ca și la colectoare (concentrarea razelor solare, încălzirea apei și eliberarea aburului, rotația turbinei cu abur și numai la sfârșit generarea de energie electrică de către un generator). ).

Panourile solare moderne constau dintr-un lanț de fotocelule - dispozitive semiconductoare care transformă energia solară direct în curent electric. Procesul de transformare a energiei solare în curent electric numit efect fotoelectric.

Acest fenomen a fost descoperit de fizicianul francez Alexandre Edmond Becquerel la mijlocul secolului al XIX-lea. Prima fotocelulă funcțională a fost creată o jumătate de secol mai târziu de omul de știință rus Alexander Stoletov. Și deja în secolul al XX-lea, efectul fotoelectric a fost descris cantitativ de Albert Einstein, care nu necesită introducere.

Principiul de funcționare

Un semiconductor este un material ai cărui atomi fie au electroni suplimentari (tipul n) fie, dimpotrivă, îi lipsesc (tipul p). În consecință, o fotocelulă semiconductoare este formată din două straturi cu conductivități diferite. Un strat n este folosit ca catod, iar un strat p este folosit ca anod.

Electronii în exces din stratul n își pot părăsi atomii, în timp ce stratul p captează acești electroni. Sunt razele de lumină care „elimină” electronii din atomii stratului n, după care zboară în stratul p pentru a ocupa spațiile goale. În acest fel, electronii rulează în cerc, părăsind stratul p, trecând prin sarcină (în în acest caz, acumulator) și revenirea la stratul n.

Primul material fotovoltaic din istorie a fost seleniul. Cu ajutorul acestuia au fost produse fotocelule la sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Dar având în vedere eficiența extrem de scăzută (mai puțin de 1 la sută), au început imediat să caute un înlocuitor pentru seleniu.

Producția în masă de celule solare a devenit posibilă după ce compania de telecomunicații Bell Telephone a dezvoltat o celulă solară pe bază de siliciu. Rămâne în continuare cel mai comun material în producția de celule solare. Adevărat, purificarea siliciului este un proces extrem de costisitor și, prin urmare, încetul cu încetul se încearcă alternative: compuși de cupru, indiu, galiu și cadmiu.

Este clar că puterea fotocelulelor individuale nu este suficientă pentru a alimenta aparate electrice puternice. Prin urmare, ele sunt combinate în circuit electric, formând astfel o baterie solară (un alt nume este un panou solar).

Fotocelulele sunt atașate de cadrul bateriei solare în așa fel încât în caz de defecțiune să poată fi înlocuite pe rând. Pentru a proteja împotriva expunerii factori externiîntreaga structură este acoperită cu plastic rezistent sau geam securizat.

Soiuri existente

Bateriile solare sunt clasificate în funcție de puterea energiei electrice generate, care depinde de suprafața panoului și de designul acestuia. Puterea razelor solare la ecuator ajunge la 1 kW, în timp ce în zona noastră pe vreme înnorată poate scădea sub 100 W. Să luăm ca exemplu in medie(500 W) și în calculele ulterioare vom construi pe ea.

Celulele solare amorfe, fotochimice și organice au cel mai mic coeficient de conversie fotoelectrică. Pentru primele două tipuri este de aproximativ 10 la sută, în timp ce pentru cele din urmă este de doar 5 la sută. Aceasta înseamnă că, cu o putere a fluxului solar de 500 W, un panou solar cu o suprafață de un metru pătrat va genera 50 și, respectiv, 25 W de energie electrică.

Spre deosebire de tipurile de fotocelule menționate mai sus, celulele solare bazate pe semiconductori de siliciu acționează. Un coeficient de conversie fotoelectrică de 20%, iar în condiții favorabile chiar 25%, este obișnuit pentru ei. Drept urmare, puterea unui contor panou solar poate ajunge la 125 W.

Doar soluțiile bazate pe arseniura de galiu pot concura în putere cu bateriile solare cu siliciu. Folosind această conexiune, inginerii au învățat să creeze celule solare multistrat cu un PFC de peste 30% (până la 150 W de electricitate cu metru patrat).

Dacă vorbim despre domeniul bateriilor solare, atunci există atât „plăci” miniaturale cu o putere de până la 10 W (pentru transport frecvent), cât și „foi” largi de 200 W sau mai mult (în special pentru utilizare staționară).

Performanța panourilor solare poate fi afectată negativ de o serie de factori. De exemplu, odată cu creșterea temperaturii, coeficientul de performanță al fotocelulelor scade. Acest lucru se întâmplă în ciuda faptului că panourile solare sunt instalate în țările calde și însorite. Se dovedește a fi un fel de sabie cu două tăișuri.

Și dacă întuneci o parte a panoului solar, atunci fotocelulele inactive nu numai că nu mai produc energie electrică, ci devin și o sarcină suplimentară, dăunătoare.

Cei mai mari producători

Liderii în producția globală de celule solare sunt Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar și Sharp Solar. Primele trei reprezintă China, al patrulea – SUA, iar a cincea, după cum ați putea ghici, este o divizie a corporației japoneze Sharp.

Compania americană First Solar nu numai că produce panouri solare, ci este și direct implicată în proiectarea și construcția centralelor solare. , care se află în Arizona, SUA, este opera inginerilor First Solar.

Cea mai mare centrală solară din Ucraina, Perovo, a fost construită și furnizată cu panouri solare de către compania austriacă Activ Solar.

Compania chineză Suntech a devenit faimoasă pentru pregătirea unui stadion de fotbal numit „Cuibul de păsări” la Beijing pentru Jocurile Olimpice de vară din 2008. Electricitatea generată pe tot parcursul zilei cu ajutorul panourilor solare este stocată și apoi folosită pentru iluminarea stadionului, udarea gazonului de pe terenul de fotbal și operarea echipamentelor de telecomunicații.

concluzii

Cu doar două decenii în urmă, microcalculatoarele cu fotocelule păreau o curiozitate, ceea ce făcea posibil să nu-și schimbe „bateria buton” ani de zile. În zilele noastre, telefoanele mobile au încorporat panou solar nimeni nu este surprins. Dar acesta este un fleac în comparație cu mașinile și avioanele (chiar și cele fără pilot), care au învățat să se miște folosind doar unul. energie solara.

Viitorul panourilor solare pare a fi la fel de strălucitor ca soarele însuși. Aș dori să cred că panourile solare vor vindeca în sfârșit smartphone-urile și tabletele de „dependența de priză”.

Destul de des, cei care locuiesc în propria lor casă trebuie să se confrunte cu întreruperea curentului din cauza motive tehnice sau pentru că de 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 aceasta sarcina cât mai repede posibil și va putea oferi numai beneficii și nimic mai mult.

O baterie solară (sau panou) este o baterie (numită fotoplată) care își schimbă conductibilitatea și eliberează energie atunci când este expusă la lumina soarelui. Tocmai această transformare va permite îmbogățirea structurii rezidențiale cu energia electrică necesară. De obicei, panourile solare au tipuri diferite.

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 preț scăzut. Practic, încearcă să le folosească în condiții în care o alimentare constantă cu energie electrică nu este prea importantă.

Proprietarul unei locuințe private și al unor astfel de baterii trebuie să se asigure cu atenție că panoul fotovoltaic este curat, deoarece în cazul în care ajunge pe stratul său un numar mare de 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.

Și anume:

Energia soarelui este captată de o placă pe bază de siliciu.
Când este încălzită, se eliberează energie.
În continuare, electronii sunt activați, ceea ce facilitează mișcarea lor de-a lungul conductorului.
Conductorii direcționează curentul în cavitatea bateriei, aceasta formând un fel de reîncărcare.
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 întreținem 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; acest lucru va permite ca panourile să fie operate fără probleme, precum și pentru a elimina formarea de defecte și defecțiuni.

Obligatoriu:

Inspecție externă pentru a identifica elementele de fixare slăbite și formarea de fisuri în cadru.
Curățarea panoului.
Verificați cablul de alimentare pentru fire expuse, care ar putea provoca un incendiu.
Monitorizarea și înregistrarea stării indicatorilor de automatizare și instrumentare.
Urmărirea nivelului de încărcare a bateriei.
Monitorizarea stării componentelor structurale ale blocului pentru identificarea formațiunilor corozive.
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 folosind un furtun folosind cel mai obișnuit apa curgatoare, 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 inalt rezistenţă.

Prezența sticlei călite, rezistență la cele mai dure conditiile meteo, acoperirea policristalină este necesară dacă produsul este instalat într-o regiune cu temperaturi ridicate.

Acoperirea monocristalină este importantă pentru zonele cu condiții climatice nefavorabile. Aragazele solare moderne din siliciu au o serie de avantaje. Cei care deja folosesc instalatii similare, raspunde 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;
Sigur;
Practic, deoarece pot fi folosiți ca rezervă sau principal;
Foarte rezistent.

Există unele dezavantaje, dar pe fundalul multora calități pozitive ele 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 iar din punct de vedere al puterii pot fi semnificativ inferioare altor 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 performanta ridicata, 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.

Și anume:

Amplasarea structurii.
Unghiul de înclinare a produsului.
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 tipuri diferite panouri solare și fiecare dintre ele are propriile 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 furniza baterie solară performanță maximă, ar trebui să-l îndreptați exact spre soare, în funcție 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 încep astfel să distribuie neuniform energia solară, așa cum s-a descris mai devreme. De vânzare compoziție specială, care poate fi folosit 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 şi absenţa taxelor pentru o lungă perioadă de timp.el.

Fiecare secunda o cantitate mare Energia solară ajunge la suprafața planetei noastre, dând viață tuturor viețuitoarelor. O provocare demnă pentru mințile interesate este o soluție care ar face-o să servească nevoilor oamenilor. Iar cei care au inventat designul unei baterii solare capabile să transforme lumina solară în energie electrică încearcă deja să aducă acest lucru la viață.

Este mai ușor de înțeles cum funcționează o baterie solară folosind exemplul unui design bazat pe siliciu monocristalin.

Două straturi de siliciu cu proprietăți fizice diferite formează o placă subțire. Stratul interior este siliciu pur monocristalin cu conductivitate de tip p, care este acoperit la exterior cu un strat de siliciu „contaminat”. Acesta ar putea fi, de exemplu, un amestec de fosfor. Are conductivitate de tip n. Partea din spate a plăcii este acoperită cu un strat metalic continuu.

Fotocelulele sunt fixate in cadru in asa fel incat sa poata fi inlocuite in cazul defectarii. Întreaga structură este acoperită cu sticlă călită sau plastic, care o protejează de impact negativ factori externi.

Principiul de funcționare al unei baterii solare

Ca rezultat al fluxului de sarcini la limita straturilor p și n, în stratul n se formează o zonă de sarcină pozitivă necompensată, iar în stratul p se formează o zonă de sarcină negativă, adică. cunoscut tuturor de la curs şcolar fizică joncțiunea p-n. Diferența de potențial care apare la joncțiune, diferența de potențial de contact (bariera de potențial), împiedică trecerea electronilor din stratul p, dar permite liber purtătorilor minoritari să treacă în direcția opusă, ceea ce face posibilă obținerea unui foto- EMF atunci când lumina soarelui lovește celula fotovoltaică.

Când este iradiat lumina soarelui, fotonii absorbiți încep să genereze perechi electron-gaură neechilibrate. Electronii generați în apropierea tranziției se deplasează de la stratul p în regiunea n.

Într-un mod similar, găurile în exces din stratul n intră în stratul p (Figura a). Se pare că o sarcină pozitivă se acumulează în stratul p, iar o sarcină negativă se acumulează în stratul n, provocând tensiune în circuit extern(Figura b). Sursa de curent are doi poli: pozitiv - p-layer și negativ - n-layer.

Acesta este principiul de bază de funcționare al celulelor solare. Astfel, electronii par să circule în cercuri, adică. părăsiți stratul p și reveniți la stratul n, trecând sarcina (bateria).

Fluxul fotoelectric într-un element cu o singură joncțiune este asigurat numai de acei electroni care au o energie mai mare decât lățimea unei anumite benzi interzise. Cei care au mai puțină energie nu participă la acest proces. Această limitare poate fi înlăturată prin structuri multistrat constând din mai mult de o celulă solară, cu diferite benzi interzise. Ele sunt numite cascadă, multi-joncțiune sau tandem. Conversia lor fotovoltaică este mai mare datorită faptului că astfel de celule solare funcționează cu un spectru solar mai larg. În ele, fotocelulele sunt amplasate pe măsură ce banda interzisă scade. Razele soarelui lovesc mai întâi fotocelula cu cea mai mare zonă, iar fotonii cu cea mai mare energie sunt absorbiți.

Apoi, fotonii transmisi de stratul superior ajung elementul următor etc. În domeniul elementelor în cascadă, direcția principală de cercetare este utilizarea arseniurei de galiu ca o singură componentă sau mai multe. Astfel de elemente au o eficiență de conversie de 35%. Elementele sunt conectate într-o baterie, deoarece este necesar să se facă un element separat marime mare(și, prin urmare, puterea) nu este permisă de capacitățile tehnice.

Celulele solare pot funcționa mult timp. S-au dovedit a fi stabili și sursa de incredere energie, fiind testată în spațiu, unde principalul pericol pentru ei este praful de meteoriți și radiațiile, care duc la erodarea elementelor de siliciu. Dar, deoarece pe Pământ acești factori nu au un efect atât de negativ asupra lor, se poate presupune că durata de viață a elementelor va fi și mai lungă.

Panourile solare sunt deja în serviciu uman, servind drept sursă de energie pentru diverse dispozitive, începând de la telefoane mobileși terminând cu vehiculele electrice.

Și aceasta este deja a doua încercare a omului de a valorifica energia solară nelimitată, forțând-o să funcționeze în beneficiul său. Prima încercare a fost crearea unor colectoare solare, în care electricitatea era generată prin încălzirea apei până la punctul de fierbere cu raze concentrate ale soarelui.

Avantajul panourilor solare este ca produc direct energie electrica, pierzand energie mult mai putin decat colectoarele solare cu mai multe trepte, in care procesul de obtinere a acesteia este asociat cu concentrarea razelor solare, incalzirea apei, eliberarea aburului care roteste o turbina cu abur. , și numai după aceea generarea de energie electrică de către un generator. Principalii parametri ai panourilor solare sunt, în primul rând, puterea. Atunci este important câtă energie au.

Acest parametru depinde de capacitatea bateriilor și de numărul acestora. Al treilea parametru este putere de vârf consum, adică cantitate la un moment dat posibile conexiuni dispozitive. Încă una parametri importanti este tensiunea nominală de care depinde alegerea echipament adițional: invertor, panou solar, controler, baterie.

Tipuri de panouri solare

Toate panourile solare par la prima vedere a fi la fel - elemente acoperite cu sticlă închisă la culoare, cu benzi metalice care conduc curentul, plasate într-un cadru de aluminiu.

Dar, panourile solare sunt clasificate în funcție de puterea de electricitate pe care o generează, care depinde de designul și suprafața panoului (pot fi plăci miniaturale cu o putere de până la zece wați și „foi” largi cu o putere de două sute sau mai mult de wați).

În plus, ele diferă prin tipul de fotocelule care le formează: fotochimice, amorfe, organice, precum și cele create pe baza semiconductorilor de siliciu, al căror coeficient de conversie fotoelectrică este de câteva ori mai mare. În consecință, puterea este mai mare (mai ales pe vreme însorită). Un concurent al acestuia din urmă poate fi o baterie solară pe bază de arseniură de galiu. Adică, astăzi există cinci tipuri de panouri solare pe piață.

Ele diferă în ceea ce privește materialele utilizate pentru fabricarea lor:

1. Panouri din celule fotovoltaice policristaline, cu culoarea albastră caracteristică unui panou solar, structură cristalină și randament de 12-14%.

Panou policristalin

2. Panourile realizate din elemente monocristaline sunt mai scumpe, dar și mai eficiente (eficiență - până la 16%).

3. Panouri solare din siliciu amorf, care au cel mai mic randament - 6-8%, dar genereaza cea mai ieftina energie.

4. Panouri din telurura de cadmiu, realizate folosind tehnologii de film (eficienta - 11%).

Panou pe baza de telurura de cadmiu

5. În sfârșit, panouri solare pe bază de semiconductor CIGS, formate din seleniu, indiu, cupru, galiu. Tehnologiile pentru producerea lor sunt și film, dar eficiența ajunge la cincisprezece procente.

În plus, panourile solare pot fi flexibile și portabile.

Foarte convenabile sunt panourile flexibile care pot fi rulate cu ușurință, precum hârtia obișnuită. Deși costul lor este mai mare decât omologii lor în stare solidă, ei și-au ocupat nișa pe piață. Acestea sunt în principal solicitate în rândul turiștilor și călătorilor care, în absența electrificării, trebuie să încarce gadgeturi mobile. Principalul producător de baterii flexibile alimentate cu energie solară este Sun Charger, care, de altfel, și-a actualizat recent aliniamentul modele 34 W și 9 W.

Primul model este potrivit pentru alimentarea tabletelor, celulare, camere video, camere digitale, GPS, baterii cu gel 6 și 12 volți, adică poate satisface nevoile mai multor persoane în timpul unei drumeții.

SunCharger SC-9/14 - baterie pliată

Ea este într-o formă deschisă

Caracteristici baterie: design pliabil compact, care funcționează într-un interval de temperatură de la -50 la +70 de grade, cântărind doar 420 de grame, echipat cu acoperire antireflex, LED incorporat, ochiuri pentru prindere. Mufa de ieșire este rotundă (5,5 mm / 2,1 mm).

Caracteristici electrice: functionare tensiune de ieșire 13,5 V (standard 12V), fără sarcină – 19V; curent de ieșire de funcționare – 0,65 A; dimensiuni la pliat și desfăcut - 20,5x15x3 cm și 50x41,5x0,4 cm; putere de ieșire - 8,6 W.

Al doilea model SunCharger SC-34/18 este de departe cel mai puternic din linia de panouri solare flexibile. A fost dezvoltat special pentru unități universale (laptop-uri), care au o intrare de încărcare de, de regulă, 17-19 volți. Putere maxima - 18V. Se conectează direct la unități, asigurând o potrivire perfectă. Este clar că este potrivit și pentru unități mai puțin „lacom”, inclusiv pentru bateriile plumb-acid de doisprezece volți utilizate în mașini.

Rețeaua solară produce 18V la punctul său de putere maximă și este conectată direct la aceste dispozitive de stocare. Astfel, ea este „perfect” aliniată cu ei.

Desigur, această baterie este potrivită și pentru încărcarea consumatorilor mai puțin voraci. După cum știți, nu există niciodată suficientă putere. Și, de asemenea, încarcă liniștit 12 V baterii cu plumb acid, inclusiv cele de automobile (după câteva ore de încărcare, puteți deja porni mașina). Grosimea sa este de 4 cm (adică a devenit puțin mai mare), dar bateria s-a dovedit a fi chiar puțin mai compactă decât bateriile convenționale de 12 V.

Acest lucru a fost realizat datorită țesăturii mai subțiri utilizate în producția sa și a fotocelulelor laminate de o suprafață mai mare.

S-a deschis aceeași baterie

Pe lângă trăsăturile caracteristice modelul anterior, aici la ieșire, pe lângă conectorul rotund, există și o „mamă” și „tată”.

Caracteristici electrice: putere de ieșire, după cum reiese din marcaje, 34 W; curent de ieșire de funcționare – 1,9 A; dimensiuni 40x18x4 cm (pliat) si 40x18x4 cm (deschis). Tensiune de ieșire – 18 V și 26 V (fără sarcină). Greutatea, desigur, este mult mai mare - 1,7 kg.

Baterie solară portabilă - special pentru turiști

Toată lumea are în zilele noastre gadget-uri electronice. Nu contează că unii au mai puțin și alții au mai mult. Toate trebuie să fie taxate, iar pentru asta avem nevoie dispozitiv de încărcare. Dar această problemă este deosebit de acută pentru cei care se găsesc în locuri unde nu există sursă de alimentare. Singura cale de ieșire sunt panourile solare. Dar prețurile lor rămân ridicate, iar alegerea rămâne mică. Cea mai bună opțiune, așa cum se crede în mod obișnuit, este un produs al companiei Goal Zero (deși există atât produse rusești, cât și chinezești - ca întotdeauna ridicând îndoieli).

Dar s-a dovedit că nu tot ce este făcut în China sau Coreea este rău. Deosebit de mulțumită de bateria solară a fost compania YOLK din Chicago, care a început producția unui solar compact Baterii solare Hârtia – cea mai subțire și mai ușoară. Greutatea sa este de doar 120 de grame. Dar există și alte avantaje - un design modular care vă permite să creșteți puterea. Bateria solară arată ca o cutie de plastic, asemănătoare ca dimensiune cu un iPad, doar de două ori mai subțire. Există un panou solar pe partea frontală. Există o ieșire pentru un laptop pe carcasă și porturi USBși pentru conectarea altor panouri solare, precum și a unei lanterne. În interiorul acestei cutii miraculoase sunt baterii și o placă de control. Puteți încărca dispozitivul de la o priză și poate fi un telefon și două laptopuri în același timp. Desigur, dispozitivul este încărcat și de la soare. De îndată ce lumina îl lovește, indicatorul se aprinde. În condiții de camping, panoul solar este pur și simplu de neînlocuit: încarcă cu succes toate dispozitivele necesare - telefoane mai repede, laptopuri.

Panourile solare portabile au dimensiuni compacte: Sunt disponibile chiar și sub formă de brelocuri, care pot fi atașate la orice. Au fost dezvoltate astfel încât să le poți duce la pescuit, drumeții etc. Cu siguranță au lanternă pentru ca noaptea să poți ilumina drumul, cortul etc., monturi care facilitează așezarea lor pe rucsacuri, caiace, corturi . Este foarte important ca un astfel de dispozitiv să aibă o baterie încorporată care vă permite să încărcați dispozitivele pe timp de noapte.

Oamenii de știință lucrează pentru a crește eficiența, dar până acum panourile solare realizate din elemente monocristaline sunt lider în acest indicator. Constând din mai multe straturi, panourile monocristaline sunt proiectate astfel încât unul dintre straturi să absoarbă energia verde, altul - roșu, iar al treilea - albastru. Dar, costul unor astfel de panouri este foarte mare.

O baterie solară, după cum știți, constă din mai multe părți necesare. Baza sa, precum motorul unei mașini sau inima unei persoane, este un panou solar - o cutie dreptunghiulară transparentă cu pătrate întunecate de siliciu tăiat subțire în interior. Siliciul utilizat în producție, sau mai degrabă oxidul acestuia (un compus cu oxigen), este elementul principal în producția de celule solare.

Tehnologiile care stau la baza producției de panouri solare sunt în mod constant îmbunătățite și constau în mai multe etape.

În prima etapă, materiile prime sunt pregătite: nisipul de cuarț se curăță prin calcinare cu cocs. Drept urmare, se eliberează de oxigen, transformându-se în bucăți de siliciu pur, care amintesc oarecum de cărbune. Apoi, cristalele sunt crescute din el - baza panourilor solare, ordonând structura siliciului. Pentru a face acest lucru, siliciul pur este coborât într-un creuzet și încălzit temperatura ridicata, adăugând o sămânță la lava topită. Îl poți compara cu un eșantion dintr-un viitor cristal, în jurul căruia crește, strat cu strat, siliciu cu o structură ordonată. După câteva ore de creștere, se obține un cristal de monosiliciu (sau siliciu policristalin, al cărui proces de producție este mai scump, ceea ce afectează prețul panourilor solare fabricate din acesta), asemănător cu un țurț mare. Apoi piesa de prelucrat cilindrică este transformată într-un paralelipiped. După aceasta, piesa de prelucrat este tăiată în plăci cu o grosime de 100-200 de microni (grosimea a trei fire de păr uman), acestea sunt testate, sortate și trimise la următoarea etapă de prelucrare.
La a doua etapă farfuria lipite în secțiuni, din care se formează blocuri pe sticlă pentru a elimina posibilitatea impactului mecanic asupra celulelor solare finite. Secțiunile constau de obicei din 9-10 celule solare, blocuri - din 4-6 secțiuni.
A treia etapă implică laminarea plăcilor lipite în blocuri cu folie de etilen acetat de vinil și apoi strat protectiv, care se realizează folosind un computer care monitorizează presiunea, vidul și temperatura.
A patra etapă este finală. În timpul acestui proces, se instalează cutia de conectare și cadrul de aluminiu. Se efectuează din nou testarea, timp în care se măsoară indicatorii: tensiune în circuit deschis, curent scurt circuit, punctul de tensiune și curent de capacitate maximă.

Liderii între întreprinderile producătoare de panouri solare sunt următoarele țări: China (Trina Solar, Yingli, companii Suntech), Japonia (Sharp Solar) și SUA (First Solar), care nu numai că le produce, ci participă și la proiectarea stațiilor solare și la construcția acestora. Cea mai puternică centrală solară din lume, Agua Caliente din Arizona, este opera acestei companii. Construcția celei mai mari centrale solare „Perovo” din Ucraina a fost realizată de o companie austriacă (Activ Solar).

Cât costă o baterie solară?

Vânzarea panourilor solare este o afacere profitabilă și promițătoare. Volumul vânzărilor crește anual. Primul loc in vanzari - Producătorii chinezi, ale căror produse se caracterizează prin costuri reduse. Această situație a dus la falimentul marilor mărci germane, care au costat de două ori mai mult decât panourile solare chinezești.

Costul panourilor solare depinde de producător și de putere și are o gamă largă - de la 1800 UAH până la 9000 UAH (pentru Ucraina), de la 5 mii de ruble la 30 mii (Pentru Rusia). Costul acestor baterii SunCharger SC-9/14 și SunCharger SC-34/18 este, de asemenea, mare (trebuie să plătiți pentru caracteristici excelente). Se ridică în consecință 6100 și 20700 de ruble. Dar, în comparație cu bateria flexibilă AcmePower 32 W, prețul pentru care este 27 de mii de ruble, această baterie este mult mai ieftină.

Cei care doresc să economisească bani pot achiziționa baterii solare cristaline pliabile la un preț care este de 2,5 ori mai mic.

concluzii

Ideile fantastice devin treptat realitate. Să ne amintim, de exemplu, de un microcalculator bazat pe fotocelule, care odată părea o curiozitate care îți permitea să nu schimbi bateria ani de zile. Invenţie anii recenti– un telefon mobil cu panou solar încorporat, mașini și avioane care se mișcă datorită aceleiași energie solară. În viitor, panourile solare vor deveni cu siguranță principala sursă de energie, „vindecând” în cele din urmă toate gadgeturile de „dependența de priză” și oferind omenirii energie ieftină.