Thực đơn
trang chủWindows 10

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào và chúng là thiết bị gì. Cơ chế hoạt động vật lý. Tấm pin mặt trời có thể được sử dụng ở hầu hết mọi nơi

Pin năng lượng mặt trời đã được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều loại thiết bị: từ tiện ích di độngđến xe điện. Từ bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu cách chúng hoạt động, chúng là gì và pin năng lượng mặt trời hiện đại có khả năng gì.

Lịch sử sáng tạo

Trong lịch sử, các tấm pin mặt trời là nỗ lực thứ hai của loài người nhằm khai thác nguồn năng lượng vô hạn của Mặt trời và khiến nó hoạt động vì lợi ích riêng của mình. Đầu tiên xuất hiện là các bộ thu năng lượng mặt trời (nhà máy nhiệt điện mặt trời), trong đó điện được tạo ra bằng nước được đun nóng đến điểm sôi dưới ánh sáng mặt trời tập trung.

Các tấm pin mặt trời sản xuất điện trực tiếp, hiệu quả hơn nhiều. Với biến đổi trực tiếp, năng lượng bị mất ít hơn đáng kể so với biến đổi nhiều giai đoạn, như với bộ thu (tập trung tia mặt trời, làm nóng nước và giải phóng hơi nước, quay tua bin hơi nước và chỉ khi kết thúc quá trình tạo ra điện bằng máy phát điện ).

Các tấm pin mặt trời hiện đại bao gồm một chuỗi các tế bào quang điện - thiết bị bán dẫn chuyển đổi năng lượng mặt trời trực tiếp thành dòng điện. Quá trình chuyển hóa năng lượng mặt trời thành dòng điện gọi là hiệu ứng quang điện.

Hiện tượng này được nhà vật lý người Pháp Alexandre Edmond Becquerel phát hiện vào giữa thế kỷ 19. Tế bào quang điện hoạt động đầu tiên được tạo ra nửa thế kỷ sau bởi nhà khoa học người Nga Alexander Stoletov. Và đã sang thế kỷ XX, hiệu ứng quang điện đã được mô tả một cách định lượng bởi Albert Einstein, người không cần giới thiệu.


Nguyên lý hoạt động

Chất bán dẫn là vật liệu có các nguyên tử có thêm electron (loại n) hoặc ngược lại, thiếu chúng (loại p). Theo đó, một tế bào quang điện bán dẫn bao gồm hai lớp có độ dẫn điện khác nhau. Lớp n được sử dụng làm cực âm và lớp p được sử dụng làm cực dương.

Các electron dư thừa từ lớp n có thể rời khỏi nguyên tử của chúng, trong khi lớp p giữ lại các electron này. Chính các tia sáng có tác dụng “đánh bật” các electron khỏi nguyên tử của lớp n, sau đó chúng bay vào lớp p để chiếm những khoảng trống. Bằng cách này, các electron chạy theo một vòng tròn, rời khỏi lớp p, đi qua tải (theo trong trường hợp này bộ tích lũy) và quay trở lại lớp n.


Vật liệu quang điện đầu tiên trong lịch sử là selen. Nhờ sự giúp đỡ của nó mà tế bào quang điện đã được sản xuất vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20. Nhưng do hiệu suất cực kỳ thấp (dưới 1%), họ ngay lập tức bắt đầu tìm kiếm chất thay thế selen.

Sản xuất hàng loạt Tấm năng lượng mặt trời trở nên khả thi sau khi công ty viễn thông Bell Phone phát triển pin mặt trời dựa trên silicon. Nó vẫn là vật liệu phổ biến nhất trong sản xuất pin mặt trời. Đúng, tinh chế silicon là một quá trình cực kỳ tốn kém, và do đó, dần dần các lựa chọn thay thế đang được thử nghiệm: các hợp chất của đồng, indium, gali và cadmium.


Rõ ràng là sức mạnh của từng tế bào quang điện riêng lẻ không đủ để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện mạnh mẽ. Vì vậy chúng được kết hợp thành mạch điện, từ đó hình thành nên pin năng lượng mặt trời (tên gọi khác là tấm pin năng lượng mặt trời).

Các tế bào quang điện được gắn vào khung của pin mặt trời để trong trường hợp hỏng hóc, chúng có thể được thay thế từng cái một. Để bảo vệ khỏi sự phơi nhiễm yếu tố bên ngoài toàn bộ cấu trúc được bao phủ bởi nhựa bền hoặc kính cường lực.


Giống hiện có

Pin năng lượng mặt trời được phân loại theo công suất điện tạo ra, phụ thuộc vào diện tích của tấm pin và thiết kế của nó. Công suất của các tia mặt trời ở xích đạo đạt tới 1 kW, trong khi ở khu vực của chúng ta khi trời nhiều mây, công suất có thể giảm xuống dưới 100 W. Hãy lấy làm ví dụ trung bình(500 W) và trong các tính toán tiếp theo, chúng tôi sẽ xây dựng dựa trên nó.


Pin mặt trời vô định hình, quang hóa và hữu cơ có hệ số chuyển đổi quang điện thấp nhất. Đối với hai loại đầu tiên, tỷ lệ này xấp xỉ 10%, trong khi đối với loại sau chỉ là 5%. Điều này có nghĩa là với công suất thông lượng mặt trời là 500 W, một tấm pin mặt trời có diện tích một mét vuông sẽ tạo ra điện năng lần lượt là 50 và 25 W.


Ngược lại với các loại tế bào quang điện nêu trên, pin mặt trời dựa trên chất bán dẫn silicon hoạt động. Hệ số chuyển đổi quang điện là 20% và trong điều kiện thuận lợi, thậm chí 25% là điều bình thường đối với chúng. Kết quả là công suất của một tấm pin mặt trời mét có thể đạt tới 125 W.


Chỉ có giải pháp dựa trên gali arsenide mới có thể cạnh tranh về năng lượng với pin mặt trời silicon. Sử dụng kết nối này, các kỹ sư đã học cách tạo ra pin mặt trời nhiều lớp với PFC trên 30% (công suất điện lên tới 150 W với mét vuông).


Nếu nói về lĩnh vực pin năng lượng mặt trời thì có cả những “tấm” thu nhỏ có công suất lên tới 10 W (để vận chuyển thường xuyên) và những “tấm” rộng từ 200 W trở lên (đặc biệt dành cho sử dụng văn phòng phẩm).


Hiệu suất của các tấm pin mặt trời có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi một số yếu tố. Ví dụ, khi nhiệt độ tăng, hệ số hoạt động của tế bào quang điện giảm. Điều này bất chấp thực tế là các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở các nước có nắng nóng. Nó hóa ra là một loại dao hai lưỡi.


Và nếu bạn làm tối một phần của tấm pin mặt trời, thì các tế bào quang điện không hoạt động không chỉ ngừng sản xuất điện mà còn trở thành một tải bổ sung có hại.


Nhà sản xuất lớn nhất

Các công ty dẫn đầu về sản xuất pin mặt trời toàn cầu là Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar và Sharp Solar. Ba công ty đầu tiên đại diện cho Trung Quốc, công ty thứ tư là Hoa Kỳ và công ty thứ năm, như bạn có thể đoán, là một bộ phận của tập đoàn Sharp của Nhật Bản.


Công ty First Solar của Mỹ không chỉ sản xuất các tấm pin mặt trời mà còn trực tiếp tham gia thiết kế và xây dựng các nhà máy điện mặt trời. , nằm ở Arizona, Hoa Kỳ, là công trình của các kỹ sư First Solar.

Nhà máy điện mặt trời lớn nhất Ukraine, Perovo, được công ty Activ Solar của Áo xây dựng và cung cấp các tấm pin mặt trời.

Công ty Suntech của Trung Quốc trở nên nổi tiếng nhờ chuẩn bị một sân vận động bóng đá mang tên “Tổ chim” ở Bắc Kinh cho Thế vận hội Mùa hè 2008. Điện được tạo ra suốt cả ngày bằng các tấm pin mặt trời được lưu trữ và sau đó được sử dụng để thắp sáng sân vận động, tưới cỏ trên sân bóng và vận hành thiết bị viễn thông.


kết luận

Chỉ hai thập kỷ trước, máy tính vi mô có tế bào quang điện dường như là một sự tò mò, khiến người ta có thể không thay “pin nút” trong nhiều năm. Hiện nay Điện thoại cầm tay có tích hợp sẵn cover lại Bảng điều khiển năng lượng mặt trời không làm ai ngạc nhiên. Nhưng đây chỉ là chuyện nhỏ so với ô tô và máy bay (thậm chí cả những chiếc không người lái), vốn đã học cách di chuyển chỉ bằng một năng lượng mặt trời.

Tương lai của các tấm pin mặt trời dường như cũng tươi sáng như chính mặt trời. Tôi muốn tin rằng chính các tấm pin mặt trời cuối cùng sẽ giúp điện thoại thông minh và máy tính bảng khỏi “sự phụ thuộc vào ổ cắm”.

Ngày nay mọi người đều biết khái niệm năng lượng thay thế. Không còn là bí mật nữa khi trữ lượng dầu, khí đốt và các loại nhiên liệu khác trên Trái đất không phải là vô hạn, vì vậy các nhà khoa học và kỹ sư tiếp tục tìm kiếm cơ hội ứng dụng hiệu quả nguồn tài nguyên tái tạo để tạo ra nguồn điện rất cần thiết. TRONG những năm trước Pin mặt trời không còn xa lạ nữa, chỉ được sử dụng trong tàu vũ trụ, chúng đã trở nên phổ biến để cung cấp năng lượng cho các tòa nhà, ô tô, cung cấp điện tự trị bé nhỏ thiết bị gia dụng và điện tử. Vì Mặt trời là nguồn năng lượng khổng lồ có sẵn cho mọi người nên việc biết cách chuyển đổi ánh sáng thành điện năng hoặc cách hoạt động của tấm pin mặt trời sẽ rất hữu ích.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Thiết bị này, còn được gọi là tấm pin mặt trời, bao gồm một bộ bộ chuyển đổi quang điện được kết nối theo một cách nhất định, bao gồm hai lớp chất bán dẫn với nhiều loại khác nhauđộ dẫn điện – p và n. Silicon có một số tạp chất nhất định thường được sử dụng làm chất có đặc tính như vậy. Khi phốt pho được thêm vào nó, sự dư thừa electron (điện tích âm) xuất hiện trong cấu trúc thu được và chất bán dẫn loại n được hình thành, và khi thêm boron, chất bán dẫn loại p được hình thành, đặc trưng là thiếu electron hoặc sự hiện diện của lỗ. Nếu bạn đặt các lớp này giữa hai điện cực như trong hình và cung cấp khả năng tiếp cận ánh sáng đến lớp trên cùng, bạn sẽ có được một bộ chuyển đổi quang điện.

Khi một nguyên tố được chiếu sáng, nó sẽ hấp thụ một phần năng lượng tới, dẫn đến việc tạo ra thêm các lỗ trống và electron. Điện trường tồn tại trong tiếp giáp p-n, cái trước di chuyển đến vùng p và cái sau chuyển sang vùng n. Trong trường hợp này, điện tích dương tích tụ ở điện cực dưới, điện tích âm tích tụ ở điện cực trên, nghĩa là xuất hiện sự chênh lệch điện thế - áp suất không đổi U. Như vậy bộ chuyển đổi quang điện đóng vai trò là nguồn lực điện động(EMF) – một cục pin nhỏ. Nếu một tải được kết nối với nó, dòng điện I sẽ xuất hiện trong mạch, giá trị của nó sẽ phụ thuộc vào loại tế bào quang điện, kích thước của nó, cường độ bức xạ mặt trời và điện trở của người tiêu dùng được kết nối. Emf của pin giảm khi nhiệt độ tăng khoảng 0,4%/°C. Vì vậy, để có hiệu quả và công việc lâu dài Bảng điều khiển phải được làm mát bằng quạt hoặc hệ thống nước.

Thông số quan trọng nhất của nguồn năng lượng mặt trời là công suất P=UI. Đương nhiên, dòng điện và điện áp thu được do hoạt động của một tế bào quang điện là nhỏ nên chúng được kết hợp trong một pin theo một cách nào đóđể tăng các chỉ số này. Nếu bạn kết nối các bộ chuyển đổi nối tiếp thì tổng điện áp đầu ra sẽ tỷ lệ thuận với số lượng của chúng. Kết nối song song các yếu tố riêng lẻ dẫn đến sự gia tăng hiện tại. Bằng cách kết hợp cả hai loại kết nối theo một cách nhất định, như trong hình, sẽ thu được các thông số đầu ra cần thiết của pin và do đó là nguồn điện của nó.

Khi thắp sáng pin, không phải toàn bộ năng lượng bức xạ mặt trời đều được chuyển thành điện năng - một phần năng lượng đó được phản xạ lại và cũng được dùng để làm nóng các phần tử. Hầu hết các tấm quang điện được sản xuất thương mại đều có hiệu suất từ ​​9-24%. Điều quan trọng là phải biết cách hoạt động của tấm pin mặt trời trong điều kiện một số tế bào bị tối. Trong trường hợp này, bộ chuyển đổi không tiếp xúc với ánh sáng mặt trời sẽ trở thành vật tiêu thụ năng lượng và nóng lên. Do đó, các nhóm tế bào quang điện được nối song song với các điốt có điện trở thấp, ngăn dòng điện chạy qua các bộ phận tối màu của pin. Bảng điều khiển sẽ hoạt động với ít năng lượng hơn.

Chuyển đổi năng lượng thu được bằng tấm pin mặt trời

Các tế bào quang điện tạo ra điện áp không đổi, nhưng nhiều loại thiết bị được cấp nguồn bằng điện áp xoay chiều, đòi hỏi phải có bộ chuyển đổi thích hợp. Ngoài ra, các tấm pin mặt trời sản xuất điện vào ban ngày và việc tiêu thụ điện diễn ra suốt ngày đêm, do đó, cần thiết thành phần bổ sung, sẽ lưu trữ và phân phối năng lượng. Hãy xem xét một ví dụ về hệ thống cung cấp điện của tòa nhà sử dụng nguồn năng lượng mặt trời - một nhà máy điện mặt trời nhỏ, cấu trúc của nó được thể hiện trong hình.

Sơ đồ này có thể hoạt động trong các tòa nhà có lưới điện và pin năng lượng mặt trời được sử dụng để tiết kiệm năng lượng tiêu thụ từ nó, đồng thời là nguồn dự phòng khi tắt nguồn chính. Nguyên tắc chung Hoạt động của hệ thống như sau: điện áp trực tiếp được tạo ra bởi bộ chuyển đổi quang điện được cung cấp cho một biến tần, biến đổi nó thành điện áp xoay chiều và pin, khi được sạc dưới sự điều khiển của bộ điều khiển đặc biệt, sẽ tích lũy năng lượng.

Trong trường hợp này, các thiết bị trong nhà được chia thành dự phòng - những thiết bị mất điện có thể dẫn đến những hậu quả không mong muốn (tủ lạnh, hệ thống giám sát video, hệ thống báo động) và thiết bị không dự phòng - tất cả những thiết bị còn lại. Khi mạng bị ngắt kết nối, biến tần sẽ cấp nguồn cho các thiết bị dự phòng từ pin mặt trời và nếu năng lượng từ nó không đủ thì từ pin. Khi lưới điện được kết nối, điện do các tấm pin tạo ra trước tiên sẽ được dùng để sạc chúng. Và khi điều này không còn cần thiết nữa, biến tần sẽ chuyển đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều, từ đó tải được cấp nguồn. Điều này tiết kiệm tiêu thụ từ nguồn chính.

Pin năng lượng mặt trời có thể được sử dụng mà không cần thiết bị bổ sung được coi là cấp nguồn hoặc sạc di động công nghệ điện tử hoạt động bằng điện áp một chiều, ví dụ như máy tính, máy nghe nhạc, đèn pin, thiết bị di động.

Ngoài điện, nhiệt có thể được lấy trực tiếp từ năng lượng ánh sáng. Bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng cho việc này. Xét rằng ngày nay có xu hướng giảm giá thành của bộ chuyển đổi quang điện và tăng hiệu suất của chúng, nhìn chung, năng lượng mặt trời là một hướng đi đầy hứa hẹn cho phép hoạt động im lặng và thân thiện với môi trường. một cách sạch sẽ nhận được điện miễn phí, cũng như nhiệt để sưởi ấm và cung cấp nước nóng.

Bạn có thể nhận thấy rằng máy tính thông thường Hoạt động với ánh sáng tối thiểu từ bất kỳ loại đèn nào. So sánh kích thước pin mặt trời của máy tính và pin tiêu chuẩn mô-đun năng lượng mặt trời, năng lượng bức xạ, bạn có thể tưởng tượng hiệu suất.

Và điều này không tính đến quang phổ của ánh sáng mặt trời, rộng hơn nhiều so với bức xạ nhìn thấy được của đèn. Có cả tia hồng ngoại và tia cực tím. Ví dụ này cho thấy rõ ràng pin năng lượng mặt trời, từ sáng đến tối, âm thầm thực hiện công việc của nó như thế nào. Mặc dù hiệu quả khi trời nhiều mây đương nhiên thấp hơn so với khi trời nắng.

Ngoài ra, nhiệt độ càng thấp môi trường, cao hơn Hiệu suất năng lượng mặt trời pin.

Hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Ngày nay, các tấm pin mặt trời ngày càng được sử dụng không chỉ trong ngành vũ trụ mà trong Cuộc sống hàng ngàyđể cấp nguồn và sạc di động các thiết bị điện tử. Và ở một số nước, năng lượng mặt trời đã được sử dụng tích cực không chỉ trong các nhà máy điện mặt trời công nghiệp lớn. mà còn lắp đặt hệ thống điện mini tại nhà. Hãy xem xét nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời. Năng lượng ánh sáng từ mặt trời được chuyển hóa thành năng lượng điện như thế nào? Đối với nhiều người, có vẻ như nguyên lý chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện trong pin mặt trời là rất khó hiểu đối với một người không có kiến ​​thức. giáo dục đại học trong khu vực này. Tuy nhiên, không phải vậy. Chúng ta hãy xem xét quá trình này một cách chi tiết bằng cách sử dụng ví dụ về hoạt động của bộ chuyển đổi quang điện, được sử dụng trong pin năng lượng mặt trời chuyển đổi trực tiếp.

Bộ chuyển đổi quang điện đầu tiên được các kỹ sư của Bell Labs tạo ra vào năm 1950 đặc biệt để sử dụng trong không gian. Chúng dựa trên các yếu tố bán dẫn. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào chúng, một quá trình xảy ra dựa trên hiệu ứng điện áp trong chất bán dẫn không đồng nhất. chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành điện năng. Đây là sự chuyển đổi trực tiếp năng lượng này sang năng lượng khác, vì bản thân quá trình này là một giai đoạn - không có sự biến đổi trung gian. Hiệu suất của quá trình chuyển đổi như vậy trực tiếp phụ thuộc vào tính chất điện và vật lý của chất bán dẫn, cũng như tính dẫn điện của chúng - sự thay đổi độ dẫn điện của một chất khi nó được chiếu sáng.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các quá trình xảy ra ở lớp tiếp giáp p-n của chất bán dẫn khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Hãy để tôi nhắc bạn rằng tiếp giáp pn là một vùng của chất bán dẫn nơi độ dẫn điện của nó thay đổi từ electron sang lỗ trống. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào vùng chuyển tiếp trong vùng n, do dòng điện tích di chuyển, một điện tích dương thể tích được hình thành và trong vùng p - một điện tích âm thể tích. Do đó, một sự khác biệt tiềm năng phát sinh trong khu vực tiếp giáp pn. Khi kết hợp thành theo một thứ tự nhất định một số bộ chuyển đổi quang điện thành một mô-đun và các mô-đun thành một pin, chúng ta có được một pin mặt trời có khả năng tạo ra điện.

Pin năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?

Mọi sự sống trên trái đất đều phát sinh nhờ năng lượng của mặt trời. Mỗi giây, bề mặt hành tinh nhận được số lượng lớn năng lượng dưới dạng bức xạ mặt trời. Trong khi chúng ta đốt hàng ngàn tấn than và các sản phẩm dầu mỏ để sưởi ấm ngôi nhà của mình thì các quốc gia nằm gần xích đạo đang phải chịu cái nóng oi bức. Sử dụng năng lượng mặt trời cho nhu cầu của con người là một việc làm đáng để tâm trí tìm hiểu. Trong bài viết này chúng ta sẽ xem xét thiết kế bộ chuyển đổi ánh sáng mặt trời trực tiếp thành năng lượng điện- pin mặt trời.

Một tấm wafer mỏng bao gồm hai lớp silicon có tính chất vật lý khác nhau. Lớp bên trong là silicon đơn tinh thể nguyên chất có lỗ dẫn điện. Ở bên ngoài, nó được phủ một lớp silicon “bị ô nhiễm” rất mỏng, chẳng hạn như trộn với phốt pho. Một tiếp điểm kim loại liên tục được đặt vào mặt sau của tấm. bạn n-và biên giới Các lớp p, do dòng điện tích, các vùng cạn kiệt được hình thành với điện tích dương thể tích không bù trong lớp n và điện tích âm thể tích trong lớp p. Các vùng này cùng nhau tạo thành một điểm nối p-n.

Rào cản tiềm năng xuất hiện ở quá trình chuyển đổi ngăn cản sự đi qua của các hạt mang điện đa số, tức là. các electron từ phía lớp p, nhưng tự do cho phép các hạt mang điện thiểu số đi vào hướng ngược nhau. Đặc tính này của các điểm nối p-n xác định khả năng thu được ảnh EMF khi chiếu xạ tế bào quang điện Ánh sáng mặt trời. Khi SC được chiếu sáng, các photon bị hấp thụ sẽ tạo ra các cặp electron-lỗ trống không cân bằng. Các electron được tạo ra trong lớp p gần điểm nối p-n tiếp cận điểm nối p-n và được đưa vào vùng n bởi điện trường tồn tại trong đó.

Tương tự, các lỗ thừa được tạo ra ở lớp n sẽ được chuyển một phần sang lớp p. Kết quả là lớp n thu được điện tích âm bổ sung và lớp p thu được điện tích dương. Hiệu điện thế tiếp xúc ban đầu giữa lớp p và n của chất bán dẫn giảm dần và trong mạch ngoài căng thẳng xuất hiện. Cực âm của nguồn hiện tại tương ứng với lớp n và lớp p tương ứng với cực dương.

Hầu hết pin mặt trời hiện đại đều có một điểm nối p duy nhất. Trong phần tử như vậy, các hạt mang điện tự do chỉ được tạo ra bởi những photon có năng lượng lớn hơn hoặc bằng độ rộng vùng cấm. Nói cách khác, phản ứng quang điện của tế bào không tiếp giáp bị giới hạn ở phần quang phổ mặt trời có năng lượng cao hơn vùng cấm và các photon năng lượng thấp hơn không được sử dụng. Cấu trúc đa lớp của hai hoặc nhiều pin mặt trời có khoảng cách dải khác nhau có thể khắc phục hạn chế này. Các phần tử như vậy được gọi là đa điểm nối, xếp tầng hoặc song song. Bởi vì chúng hoạt động với phần quang phổ mặt trời lớn hơn nhiều nên hiệu suất chuyển đổi quang điện của chúng cao hơn. Trong một nút giao thông điển hình pin mặt trời Các tế bào quang điện đơn lẻ được sắp xếp nối tiếp nhau sao cho ánh sáng mặt trời chiếu vào phần tử có dải cấm lớn nhất trước tiên và các photon năng lượng cao nhất sẽ được hấp thụ.

Về nguyên tắc, pin không hoạt động từ ánh sáng mặt trời mà từ ánh sáng mặt trời. Bức xạ điện từđến mặt đất bất cứ lúc nào trong năm. Chỉ là năng lượng được tạo ra ít hơn khi thời tiết nhiều mây. Ví dụ, chúng tôi đã lắp đặt đèn tự động chạy bằng năng lượng mặt trời. Tất nhiên, có những khoảng thời gian ngắn mà pin không có thời gian để sạc đầy. Nhưng nhìn chung, điều này không xảy ra thường xuyên trong mùa đông.

Điều thú vị là ngay cả khi bảng điều khiển năng lượng mặt trời tuyết rơi nhưng vẫn tiếp tục chuyển hóa năng lượng mặt trời. Và do các tế bào quang điện nóng lên nên tuyết sẽ tự tan. Nguyên lý cũng giống như làm nóng kính ô tô.

Thời tiết mùa đông lý tưởng cho tấm pin mặt trời là những ngày băng giá, không có mây. Đôi khi vào những ngày như vậy bạn thậm chí có thể lập kỷ lục thế hệ.

Vào mùa đông, hiệu suất của tấm pin mặt trời giảm. Trung bình ở Moscow và khu vực Moscow, lượng điện tạo ra mỗi tháng ít hơn 8 lần. Giả sử, nếu vào mùa hè, bạn cần 1 kW năng lượng để vận hành tủ lạnh, máy tính và hệ thống chiếu sáng trên cao ở nhà, thì vào mùa đông, tốt hơn là nên tích trữ 2 kW để đảm bảo độ tin cậy.

Đồng thời, ở Viễn Đông thời gian nắng dài hơn, hiệu quả chỉ giảm từ 1,5 đến 2 lần. Và tất nhiên, càng đi về phía nam, sự khác biệt giữa mùa đông và mùa hè càng nhỏ.

Góc nghiêng của các mô-đun cũng rất quan trọng. Bạn có thể đặt một góc chung cho cả năm. Và bạn có thể thay đổi nó mọi lúc, tùy theo mùa. Việc này không phải do chủ sở hữu ngôi nhà thực hiện mà do các chuyên gia đến hiện trường thực hiện.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời và các loại của chúng

Năng lượng mặt trời được sử dụng trong công nghiệp và đời sống hàng ngày ở nhiều nơi trên thế giới. Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời rất đơn giản và đây là một trong những ưu điểm của công nghệ này thu hút đông đảo người dân. Một tế bào quang điện silicon giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng. Các electron tự do trở thành nguồn dòng điện.

Khi đã hiểu rõ cách thức hoạt động của pin năng lượng mặt trời, bạn có thể dễ dàng tự thiết kế và sử dụng cho nhu cầu cá nhân. Những loại pin này đáng tin cậy, dễ sử dụng và bền. Ưu điểm của thiết bị như vậy là nó có thể kích cỡ khác nhau tùy thuộc vào số lượng yêu cầu năng lượng.

Điều đáng làm nổi bật một số các loại tấm pin mặt trời. màng mỏng, tấm đơn tinh thể và đa tinh thể. Loại pin phổ biến nhất là pin đơn tinh thể. Nhờ hiệu ứng quang điện, tế bào silicon chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng. Những loại pin như vậy thường khá nhỏ gọn vì số lượng tối ưu Có ba mươi sáu tế bào trong đó. Những loại pin này lý tưởng để lắp đặt trên các bề mặt không bằng phẳng.

Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời đối với một loại nhà không có nhiều khác biệt. Nhờ vỏ bằng sợi thủy tinh bền, loại pin này có thể được sử dụng để tạo ra năng lượng trên tàu. Với sự giúp đỡ của họ, bạn có thể đảm bảo hoạt động của thiết bị và sạc lại pin. Cài đặt này sẽ không hoạt động hiệu quả trong thời tiết nhiều mây. Cũng có hạn chế nhất định nhiệt độ mà ở đó có thể đạt được kết quả tốt nhất số lượng lớn năng lượng.

Đang có nhu cầu lớn pin màng mỏng. Nguyên lý hoạt động của loại pin năng lượng mặt trời này cho phép lắp đặt ở bất cứ đâu. Những loại pin này không cần ánh sáng mặt trời trực tiếp. Ngoài ra, những loại pin này sẽ hoạt động ở số lượng lớn bụi. Nhược điểm của các tấm pin mặt trời như vậy là kích thước lớn nên cần phải phân bổ khu vực rộng lớn cho các cài đặt như vậy.

Nguồn: super-alternatiwa.narod.ru, scsiexplorer.com.ua, Howitworks.iknowit.ru, Recyclemag.ru, Energorus.com

Bán đảo Kola

Hiệp sĩ Malta

Damacus - thành phố hòa bình

Phép lạ và khả năng dịch chuyển của con người

Yêu một hồn ma

Ghi chú của một nhà trừ quỷ hiện đại

Linh mục và nhà trừ quỷ người Anh, Tiến sĩ Donald Omand đã nghe được từ y tá một câu chuyện khủng khiếp về câu chuyện sắp chết của một người sắp chết. Người này...

Lên kế hoạch cho một chuyến đi dài bằng ô tô

Khi lên kế hoạch cho một chuyến đi dài, bạn không chỉ cần chuẩn bị kỹ càng cho bản thân mà còn phải làm điều tương tự với chiếc xe của mình. Một câu hỏi quan trọng...

Xe tải quân đội

Vào thời điểm Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Latvia được thành lập vào ngày 5 tháng 8 năm 1940, quốc gia này đã có ngành công nghiệp ô tô nhỏ gọn của riêng mình. Nhà máy chính là...

Bức tường Hadrian

Trong lịch sử thường có những trường hợp các địa điểm lịch sử hoặc di tích kiến ​​trúc nổi tiếng có những điểm tương đồng mà ít được biết đến hoặc chưa được biết đến. ...

Làm thế nào để tin vào chính mình

Khoa học tâm lý khuyên: trước hết bạn nên hiểu rằng rất nhiều điều phụ thuộc vào suy nghĩ của chúng ta. Nếu chúng ta liên tục thuyết phục...

Sự biến đổi của UFO

Đặc tính hấp dẫn nhất của vật thể bay không xác định là sự thay đổi về kích thước và hình dạng của chúng. Điều đặc biệt thú vị là khả năng chia đồ vật thành...

Ku Klux Klan - quá khứ và hiện tại

Tổ chức Ku Klux Klan đầu tiên chấm dứt sự tồn tại vào đầu những năm 1870. khi Tổng thống Ulysses S. Grant cấm những phong trào như vậy bằng cách thông qua một đạo luật...

Hệ thống tên lửa Avangard - đặc tính kỹ thuật và khả năng

Hệ thống tên lửa mới nhất "Avangard" của Nga đã được đưa vào sản xuất hàng loạt,...

Máy bay chiến đấu Su 57 - đặc điểm và khả năng

Máy bay chiến đấu thế hệ thứ năm Su 57 được phát triển tại Cục thiết kế mang tên. Sukhoi...

Xe máy có dẫn động cardan

Mua một chiếc xe máy và lái nó, đổ xăng một lúc thôi là chưa đủ...

Lịch sử ẩm thực của người Slav cổ đại

Người Slav cổ đại, giống như nhiều dân tộc thời đó, tin rằng nhiều...

Cách làm gỗ sồi bog tại nhà

Gỗ sồi Bog là vật liệu xây dựng tuyệt vời. Màu sắc khác thường của nó rất...

Dấu hiệu dân gian về ngọc trai

Trước hết, ngọc trai là một loại đá vô cùng đẹp, được...

Đuôi ở người

Thật buồn cười, nhưng một người có đuôi. Trước Thời kỳ nhất định. Nó được biết...

Độ dày băng ở Nam Cực

Mặc dù diện tích băng lục địa ở Nam Cực giảm nhưng độ dày của nó vẫn tăng lên.

Sưởi ấm ngôi nhà của bạn bằng gas có đắt không? Hay bạn liên tục tắt đèn ở ngôi nhà của mình? Hoặc có thể bạn mệt mỏi vì phải trả quá nhiều tiền điện? Việc lắp đặt một tấm pin mặt trời sẽ giúp ích cho bạn, nó không chỉ cung cấp cho bạn điện mà còn cả hệ thống sưởi. Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời và sự khác biệt của nó với bộ thu năng lượng mặt trời.

Bản chất hoạt động của pin năng lượng mặt trời là gì?

Pin năng lượng mặt trời, còn được gọi là pin quang, là một tấm ảnh có chức năng thay đổi độ dẫn điện trong các phần riêng lẻ của nó dưới tác động của ánh sáng mặt trời.

Điều này cho phép năng lượng của những quá trình chuyển đổi này được chuyển đổi thành năng lượng điện, được sử dụng ngay lập tức hoặc được tích lũy.
Để hiểu nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời, bạn cần biết một số điểm:


Vậy tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?

Ánh sáng mặt trời chiếu vào tấm pin tích điện âm. Nó gây ra sự hình thành tích cực của các điện tích âm và “lỗ trống” bổ sung. Dưới tác dụng của điện trường có trong tiếp giáp p-n, xảy ra sự phân tách các hạt tích điện dương và âm. Cái trước được gửi đến lớp trên và cái sau được gửi xuống lớp dưới. Do đó, xuất hiện sự chênh lệch điện thế, hay nói cách khác là điện áp không đổi (U). Dựa trên điều này, có thể thấy rằng một bộ chuyển đổi quang hoạt động theo nguyên lý của pin. Và khi một tải được nối với nó, một dòng điện sẽ xuất hiện trong mạch. Cường độ dòng điện sẽ phụ thuộc vào các thông số như:


Có một số loại pin mặt trời: đa tinh thể và đơn tinh thể, cũng như vô định hình.
Những chất đơn tinh thể có năng suất thấp nhất nhưng đồng thời cũng rẻ nhất. Về vấn đề này, việc sử dụng chúng là hợp lý như nguồn bổ sung năng lượng trong trường hợp mất điện tập trung.
Đa tinh thể chiếm vị trí trung gian trong hai tham số này và do đó có thể được sử dụng ở những vùng sâu vùng xa mà không có nguồn điện tập trung.

Pin mặt trời vô định hình có hiệu suất cao nhưng cũng rất đắt tiền. Chúng dựa trên silicon vô định hình.

Những phát triển này vẫn chưa đạt đến cấp độ công nghiệp và đang ở giai đoạn thử nghiệm.

Tại sao bạn cần bộ điều khiển trong pin năng lượng mặt trời?

Pin năng lượng mặt trời, nguyên lý hoạt động đã được mô tả ở trên, không thể thay thế hiệu quả hệ thống cung cấp điện trung tâm nếu chúng không được trang bị bộ điều khiển có khả năng theo dõi mức độ sạc của pin mặt trời.

Bộ điều khiển cho phép bạn phân phối lại năng lượng nhận được từ các tấm pin mặt trời, hướng năng lượng đó, nếu cần, trực tiếp đến nguồn tiêu thụ hoặc lưu trữ trong pin.
Có một số loại bộ điều khiển bảng năng lượng mặt trời, khác nhau ở mức độ chúng làm tăng hiệu suất tổng thể của hệ thống bảng năng lượng mặt trời.

Để tham gia sử dụng các nguồn năng lượng thay thế, không nhất thiết phải mua pin năng lượng mặt trời đắt tiền. Có nhiều ví dụ dễ tiếp cận hơn về việc sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra điện. Đó là về về phổ biến hiện nay đèn lồng sân vườn về pin mặt trời.

Những đèn pin như vậy cho phép bạn chiếu sáng khu vườn của mình vào ban đêm mà không tốn thêm điện.

Nguyên lý hoạt động của những chiếc đèn lồng như vậy là nhờ một tấm phytoplate gắn trong phần trên cùngđèn pin, năng lượng mặt trời được thu giữ và chuyển hóa, tích tụ trong một cục pin nhỏ đặt ở đế đèn pin. Việc tiêu thụ năng lượng tích lũy xảy ra trong bóng tối.

Một trong những nguồn năng lượng là tạo ra năng lượng mặt trời thay thế. Nó xuất hiện tương đối gần đây nhưng đã trở nên phổ biến ở Liên minh Châu Âu do hiệu quả cao và chi phí hợp lý.

Pin năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng gần như vô tận, có khả năng lưu trữ và chuyển đổi các tia sáng thành năng lượng và điện. Ở các nước CIS nguồn mới năng lượng đang dần trở nên phổ biến. (Nhân tiện, bạn có thể đọc bài viết về cách chọn pin năng lượng mặt trời.)

Các thành phần

Có hai loại kết nối của họ:

  • tuần tự;
  • song song.

Sự khác biệt duy nhất là ở chỗ kết nối song song Có sự gia tăng dòng điện và tăng điện áp tuần tự.

Nếu có nhu cầu về công việc tối đa hai tham số cùng một lúc, sau đó sử dụng tuần tự song song.

Nhưng điều đó đáng để xem xét tải cao có thể khiến một số điểm tiếp xúc bị cháy. Để ngăn chặn điều này, điốt được sử dụng.

Một diode có khả năng bảo vệ một phần tư tế bào quang điện. Nếu chúng không có trong thiết bị thì khả năng cao là toàn bộ nguồn năng lượng sẽ ngừng hoạt động sau trận mưa, bão đầu tiên.

Tâm điểm: cả sự tích lũy lẫn cường độ hiện tại đều không hoàn toàn nhất quán các thông số có thể thiết bị gia dụng hiện đại nên cần phải phân phối lại và tích lũy điện.

Để làm điều này, nên kết nối thêm ít nhất hai. Một cái sẽ được tích lũy, và cái thứ hai sẽ là dự phòng hoặc dự trữ.

Đây là một ví dụ về công việc pin bổ sung. Khi thời tiết bên ngoài đẹp và có nắng thì phí đang đến nhanh chóng và sau một khoảng thời gian ngắn sẽ xuất hiện năng lượng dư thừa.

Do đó, toàn bộ quá trình này được điều khiển bởi một bộ biến trở đặc biệt, có khả năng chuyển đổi tất cả lượng điện không cần thiết thành nguồn dự trữ bổ sung tại một thời điểm nhất định.

Bạn có thể đọc các nhận xét từ chủ sở hữu tấm pin mặt trời trong bài viết này:

Nguyên lý hoạt động

Nguyên tắc làm việc là gì? nguồn thay thế năng lượng?

Thứ nhất, pin mặt trời là tấm silicon. Đổi lại, silicon về thành phần hóa học cực kỳ giống với silicon nguyên chất. Chính sắc thái này đã giúp giảm giá thành của pin năng lượng mặt trời và đưa nó vào dây chuyền lắp ráp.

Silicon trong bắt buộc kết tinh vì bản thân nó là chất bán dẫn. Các tinh thể đơn được chế tạo đơn giản hơn nhiều nhưng không có nhiều cạnh, do đó các electron có thể chuyển động theo đường thẳng.