Thực đơn
trang chủSự cố

Các tấm pin mặt trời hoạt động như thế nào. Sưởi ấm năng lượng mặt trời của ngôi nhà. Tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng, các tấm pin mặt trời có thể được

Mỗi giây số lượng lớn Năng lượng mặt trời chạm tới bề mặt hành tinh của chúng ta, mang lại sự sống cho mọi sinh vật. Một thách thức xứng đáng cho những bộ óc ham học hỏi là một giải pháp có thể phục vụ nhu cầu của con người. Và những người đã phát minh ra thiết kế pin năng lượng mặt trời có khả năng chuyển đổi Ánh sáng mặt trời V. năng lượng điện.

Sẽ dễ hiểu hơn về cách thức hoạt động của pin mặt trời bằng cách sử dụng ví dụ về thiết kế dựa trên silicon đơn tinh thể.

Hai lớp silicon có tính chất vật lý khác nhau tạo thành một tấm wafer mỏng. Lớp bên trong là silicon nguyên chất đơn tinh thể có độ dẫn điện loại p, được phủ bên ngoài một lớp silicon “bị ô nhiễm”. Ví dụ, đây có thể là một hỗn hợp phốt pho. Nó có độ dẫn điện loại n. Mặt sau của tấm được phủ một lớp kim loại liên tục.

Các tế bào quang điện được cố định trong khung để có thể thay thế nếu bị hỏng. Toàn bộ cấu trúc được bao phủ kính cường lực hoặc nhựa bảo vệ nó khỏi tác động tiêu cực yếu tố bên ngoài.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Do dòng điện tích di chuyển ở ranh giới của lớp p và n, một vùng điện tích dương không bù được hình thành trong lớp n và một vùng điện tích âm được hình thành trong lớp p, tức là. được mọi người biết đến từ khóa học tiếp giáp p-n vật lý. Sự khác biệt tiềm năng xuất hiện tại điểm nối, sự khác biệt tiềm năng tiếp xúc (rào cản tiềm năng), ngăn cản sự truyền qua của các electron từ lớp p, nhưng cho phép các hạt mang điện thiểu số đi qua theo hướng ngược lại, điều này có thể thu được ảnh- emf khi ánh sáng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện.

Khi được chiếu xạ bởi ánh sáng mặt trời, các photon bị hấp thụ bắt đầu tạo ra các cặp electron-lỗ trống không cân bằng. Các electron được tạo ra gần quá trình chuyển đổi sẽ di chuyển từ lớp p sang vùng n.

Theo cách tương tự, các lỗ thừa từ lớp n sẽ đi vào lớp p (Hình a). Hóa ra là điện tích dương tích tụ trong lớp p và điện tích âm trong lớp n, gây ra điện áp trong mạch ngoài(Hình b). Nguồn dòng có hai cực: cực dương - lớp p và cực âm - lớp n.

Đây là nguyên lý hoạt động cơ bản của pin mặt trời. Do đó, các electron dường như đang chạy theo vòng tròn, tức là rời khỏi lớp p và quay trở lại lớp n, chuyển tải (pin).

Dòng quang điện trong phần tử tiếp giáp đơn chỉ được cung cấp bởi những electron có năng lượng cao hơn độ rộng của một vùng cấm nhất định. Những người có ít năng lượng hơn sẽ không tham gia vào quá trình này. Hạn chế này có thể được loại bỏ bằng các cấu trúc đa lớp bao gồm nhiều hơn một pin mặt trời, với các khoảng trống dải khác nhau. Chúng được gọi là tầng, đa điểm nối hoặc song song. Khả năng chuyển đổi quang điện của chúng cao hơn do thực tế là các pin mặt trời như vậy hoạt động với quang phổ mặt trời rộng hơn. Trong đó, các tế bào quang điện được sắp xếp khi khoảng cách dải giảm dần. Các tia nắng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện có diện tích rộng nhất trước tiên và các photon có năng lượng cao nhất sẽ bị hấp thụ.

Sau đó, các photon được truyền bởi lớp trên đạt tới phần tử tiếp theo vân vân. Trong lĩnh vực nguyên tố bậc thang, hướng nghiên cứu chính là sử dụng gali arsenua làm một hoặc nhiều thành phần. Những yếu tố như vậy có hiệu suất chuyển đổi là 35%. Các phần tử được kết nối vào pin, vì cần phải tạo ra một phần tử riêng biệt size lớn(và do đó quyền lực) không được phép bởi khả năng kỹ thuật.

Pin mặt trời có thể hoạt động trong thời gian dài. Họ đã chứng tỏ mình là người ổn định và nguồn đáng tin năng lượng, đã được thử nghiệm trong không gian, nơi mối nguy hiểm chính đối với chúng là bụi sao băng và bức xạ, dẫn đến sự ăn mòn của các nguyên tố silicon. Tuy nhiên, vì trên Trái đất, những yếu tố này không có tác động tiêu cực đến chúng nên có thể giả định rằng tuổi thọ sử dụng của các nguyên tố sẽ còn dài hơn nữa.

Các tấm pin mặt trời đã sẵn sàng phục vụ con người, đóng vai trò là nguồn năng lượng cho nhiều thiết bị khác nhau, bắt đầu từ điện thoại di động và kết thúc bằng xe điện.

Và đây đã là nỗ lực thứ hai của con người nhằm khai thác nguồn năng lượng mặt trời vô tận, buộc nó phải hoạt động vì lợi ích của mình. Nỗ lực đầu tiên là tạo ra các bộ thu năng lượng mặt trời, trong đó điện được tạo ra bằng cách đun nóng nước đến nhiệt độ sôi với các tia mặt trời tập trung.

Lợi thế Tấm năng lượng mặt trời thực tế là chúng trực tiếp sản xuất điện, tổn thất năng lượng ít hơn nhiều so với các bộ thu năng lượng mặt trời nhiều giai đoạn, trong đó quá trình thu được nó gắn liền với sự tập trung của tia nắng, làm nóng nước, giải phóng hơi nước làm quay tua bin hơi nước và chỉ sau khi đó là việc tạo ra điện bằng máy phát điện. Các thông số chính của tấm pin mặt trời trước hết là công suất. Sau đó, điều quan trọng là họ có bao nhiêu năng lượng.

Thông số này phụ thuộc vào dung lượng của pin và số lượng của chúng. Tham số thứ ba là công suất đỉnh cao tiêu thụ, nghĩa là số lượng tại một thời điểm kết nối có thể thiết bị. Một lần nữa thông số quan trọng là điện áp danh định mà sự lựa chọn phụ thuộc vào thiết bị bổ sung: biến tần, tấm pin năng lượng mặt trời, bộ điều khiển, pin.

Các loại tấm pin mặt trời

Tất cả các tấm pin mặt trời thoạt nhìn đều giống nhau - các phần tử được phủ kính tối màu với các dải kim loại dẫn dòng điện, được đặt trong khung nhôm.

Tuy nhiên, các tấm pin mặt trời được phân loại theo công suất điện mà chúng tạo ra, điều này phụ thuộc vào thiết kế và diện tích của tấm pin (chúng có thể là những tấm thu nhỏ có công suất lên đến 10 watt và những “tấm” rộng có công suất khoảng 10 watt). hai trăm watt trở lên).

Ngoài ra, chúng còn khác nhau về loại tế bào quang điện hình thành nên chúng: quang hóa, vô định hình, hữu cơ và cả những tế bào được tạo ra trên cơ sở chất bán dẫn silicon, có hệ số chuyển đổi quang điện cao hơn nhiều lần. Do đó, công suất lớn hơn (đặc biệt khi trời nắng). Đối thủ cạnh tranh với loại thứ hai có thể là pin năng lượng mặt trời dựa trên gali arsenide. Đó là, có năm loại tấm pin mặt trời trên thị trường hiện nay.

Chúng khác nhau về vật liệu được sử dụng để sản xuất:

1. Tấm pin làm bằng tế bào quang điện đa tinh thể, có màu xanh lam đặc trưng của tấm pin mặt trời, cấu trúc tinh thể và hiệu suất 12-14%.

Bảng đa tinh thể

2. Các tấm làm từ các nguyên tố đơn tinh thể đắt hơn nhưng cũng hiệu quả hơn (hiệu suất - lên tới 16%).

3. Các tấm pin mặt trời làm bằng silicon vô định hình, có hiệu suất thấp nhất - 6-8%, nhưng chúng tạo ra năng lượng rẻ nhất.

4. Tấm cadmium Telluride, được tạo ra bằng công nghệ màng (hiệu suất - 11%).

Bảng điều khiển dựa trên cadmium Telluride

5. Cuối cùng, các tấm pin mặt trời dựa trên chất bán dẫn CIGS, bao gồm selen, indium, đồng, gali. Công nghệ sản xuất của họ cũng là phim, nhưng hiệu suất đạt tới 15%.

Ngoài ra, các tấm pin mặt trời có thể linh hoạt và di động.

Rất tiện lợi là những tấm linh hoạt có thể dễ dàng cuộn lại như giấy thông thường. Mặc dù giá thành của chúng cao hơn so với các đối tác thể rắn nhưng chúng đã chiếm được vị trí thích hợp trên thị trường. Chúng chủ yếu có nhu cầu trong số khách du lịch và những người đi du lịch, trong trường hợp không có điện khí hóa, cần phải sạc điện tiện ích di động. Nhân tiện, nhà sản xuất pin linh hoạt chạy bằng năng lượng mặt trời chính là Sun Charger, gần đây đã cập nhật đội hình mô hình 34 W và 9 W.

Mẫu đầu tiên phù hợp để cấp nguồn cho máy tính bảng, điện thoại cầm tay, máy quay video, máy ảnh kĩ thuật số, GPS, pin gel 6 và 12 volt, tức là nó có thể đáp ứng nhu cầu của nhiều người trong một chuyến đi bộ đường dài.

SunCharger SC-9/14 - pin gấp

Cô ấy ở dạng mở

Tính năng của pin: thiết kế gập nhỏ gọn, hoạt động ở nhiệt độ từ -50 đến +70 độ, trọng lượng chỉ 420 gram, được trang bị lớp phủ chống phản chiếu, đèn LED tích hợp, khoen để buộc chặt. Giắc cắm đầu ra có dạng tròn (5,5 mm / 2,1 mm).

Đặc tính điện: làm việc điện áp đầu ra 13,5 V (tiêu chuẩn 12V), không tải – 19V; dòng điện đầu ra hoạt động – 0,65 A; kích thước khi gấp và mở ra - 20,5x15x3 cm và 50x41,5x0,4 cm; công suất đầu ra – 8,6 W.

Mẫu thứ hai SunCharger SC-34/18 cho đến nay là mẫu mạnh nhất trong dòng tấm pin mặt trời linh hoạt. Nó được phát triển đặc biệt cho các ổ đĩa phổ thông (máy tính xách tay), có đầu vào sạc thường là 17-19 volt. Công suất tối đa - 18V. Nó kết nối trực tiếp với các ổ đĩa, đảm bảo sự kết hợp hoàn hảo. Rõ ràng là nó cũng phù hợp với những người lái xe ít “háu ăn” hơn, bao gồm cả ắc quy axit chì 12 volt được sử dụng trên ô tô.

Mảng năng lượng mặt trời tạo ra điện áp 18V ở điểm công suất tối đa và được kết nối trực tiếp với các thiết bị lưu trữ này. Vì vậy, cô ấy “hoàn toàn” phù hợp với họ.

Đương nhiên, loại pin này cũng phù hợp để sạc cho những người tiêu dùng ít phàm ăn hơn. Như bạn đã biết, không bao giờ có đủ năng lượng. Và cũng lặng lẽ sạc 12 V pin axit chì, kể cả ô tô (sau vài giờ sạc, bạn đã có thể khởi động xe). Độ dày của nó là 4 cm (tức là nó đã lớn hơn một chút), nhưng hóa ra pin thậm chí còn nhỏ gọn hơn một chút so với pin 12 V thông thường.

Điều này đạt được nhờ vào loại vải mỏng hơn được sử dụng trong quá trình sản xuất và các tế bào quang điện nhiều lớp có diện tích lớn hơn.

Pin tương tự đã mở

Ngoài những tính năng đặc trưng của mô hình trước đó, ở đây ở đầu ra, ngoài đầu nối tròn còn có “mẹ” và “cha”.

Đặc tính điện: công suất đầu ra, như được ghi rõ trên nhãn, 34 W; dòng điện đầu ra hoạt động – 1,9 A; kích thước 40x18x4 cm (gấp lại) và 40x18x4 cm (mở ra). Điện áp đầu ra – 18 V và 26 V (không tải). Trọng lượng tất nhiên là nhiều hơn - 1,7 kg.

Pin năng lượng mặt trời di động - đặc biệt dành cho khách du lịch

Mọi người ngày nay đều có thiết bị điện tử. Việc một số có ít hơn và một số có nhiều hơn không thành vấn đề. Tất cả chúng đều cần được sạc và để làm được điều này, chúng ta cần thiết bị sạc. Nhưng vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng đối với những người đang ở những nơi không có nguồn điện. Lối thoát duy nhất là các tấm pin mặt trời. Nhưng giá của chúng vẫn cao và sự lựa chọn vẫn còn ít. Sự lựa chọn tốt nhất, như người ta thường tin, là sản phẩm của công ty Goal Zero (mặc dù có cả sản phẩm của Nga và Trung Quốc - điều luôn làm dấy lên nghi ngờ).

Nhưng hóa ra không phải mọi thứ sản xuất tại Trung Quốc hay Hàn Quốc đều xấu. Đặc biệt hài lòng với pin năng lượng mặt trời là công ty YOLK ở Chicago, công ty đã bắt đầu sản xuất pin năng lượng mặt trời nhỏ gọn. Pin năng lượng mặt trời Giấy – mỏng nhất và nhẹ nhất. Trọng lượng của nó chỉ là 120 gram. Nhưng còn có những ưu điểm khác - thiết kế mô-đun cho phép bạn tăng sức mạnh. Pin năng lượng mặt trời trông giống như một chiếc hộp nhựa, có kích thước tương tự iPad, chỉ mỏng gấp đôi. Có một bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở mặt trước của nó. Có một đầu ra cho máy tính xách tay trên vỏ và cổng USB và để kết nối các tấm pin mặt trời khác, cũng như đèn pin. Bên trong chiếc hộp thần kỳ này có pin và bảng điều khiển. Bạn có thể sạc thiết bị từ ổ cắm và có thể là điện thoại và hai máy tính xách tay cùng một lúc. Tất nhiên, thiết bị cũng được sạc từ mặt trời. Ngay khi có ánh sáng chiếu vào, đèn báo sẽ sáng lên. TRONG điều kiện đi bộ đường dài Bảng điều khiển năng lượng mặt trời đơn giản là không thể thay thế: nó sạc thành công mọi thứ thiết bị cần thiết– điện thoại nhanh hơn, máy tính xách tay.

Tấm pin mặt trời di động có kích thước nhỏ gọn: Chúng thậm chí còn có sẵn ở dạng móc khóa, có thể gắn vào bất cứ thứ gì. Chúng được phát triển để bạn có thể đưa chúng đi câu cá, đi bộ đường dài, v.v. Chúng chắc chắn có đèn pin để vào ban đêm bạn có thể chiếu sáng đường, lều, v.v., giá đỡ giúp bạn dễ dàng đặt chúng trên ba lô, thuyền kayak, lều . Điều rất quan trọng là thiết bị như vậy phải có pin tích hợp cho phép bạn sạc thiết bị vào ban đêm.

Các nhà khoa học đang làm việc để tăng hệ số hành động hữu ích, nhưng cho đến nay các tấm pin mặt trời làm từ nguyên tố đơn tinh thể đang dẫn đầu về chỉ số này. Bao gồm nhiều lớp, các tấm đơn tinh thể được thiết kế sao cho một trong các lớp hấp thụ năng lượng xanh, lớp kia - màu đỏ và lớp thứ ba - xanh lam. Tuy nhiên, giá thành của những tấm như vậy rất cao.

Như bạn đã biết, pin năng lượng mặt trời bao gồm một số bộ phận cần thiết. Cơ sở của nó, giống như động cơ của một chiếc ô tô hay trái tim của con người, là một tấm pin mặt trời - một hộp hình chữ nhật trong suốt với các hình vuông màu tối được cắt mỏng bằng silicon bên trong. Silicon được sử dụng trong sản xuất, hay đúng hơn là oxit của nó (một hợp chất với oxy), là nguyên tố chính trong sản xuất pin mặt trời.

Các công nghệ sản xuất tấm pin mặt trời liên tục được cải tiến và bao gồm nhiều giai đoạn.

  • Ở giai đoạn đầu tiên, nguyên liệu thô được chuẩn bị: cát thạch anh được làm sạch bằng cách nung nó với than cốc. Kết quả là nó được giải phóng khỏi oxy, biến thành những mảnh silicon nguyên chất, phần nào gợi nhớ đến than đá. Sau đó, các tinh thể được phát triển từ nó - nền tảng của các tấm pin mặt trời, sắp xếp cấu trúc của silicon. Để làm điều này, silicon nguyên chất được hạ xuống nồi nấu kim loại và đun nóng đến nhiệt độ cao, thêm một hạt giống vào dung nham nóng chảy. Bạn có thể so sánh nó với một mẫu tinh thể trong tương lai, xung quanh đó silicon có cấu trúc có trật tự phát triển từng lớp một. Sau vài giờ tăng trưởng, thu được một tinh thể monosilicon (hoặc silicon đa tinh thể, quy trình sản xuất loại này đắt hơn, ảnh hưởng đến giá của các tấm pin mặt trời làm từ nó), giống như một cột băng lớn. Sau đó phôi hình trụ được chuyển thành hình song song. Sau đó, phôi được cắt thành các tấm có độ dày 100-200 micron (độ dày bằng ba sợi tóc người), chúng được kiểm tra, phân loại và gửi đến giai đoạn xử lý tiếp theo.
  • Ở giai đoạn thứ hai tấmđược hàn thành các phần, từ đó các khối được tạo thành trên kính để loại bỏ khả năng tác động cơ học lên pin mặt trời thành phẩm. Các phần thường bao gồm 9-10 pin mặt trời, khối - từ 4-6 phần.
  • Giai đoạn thứ ba bao gồm các tấm cán được hàn thành khối bằng màng ethylene vinyl axetat, sau đó lớp phủ bảo vệ, được thực hiện bằng máy tính theo dõi áp suất, chân không và nhiệt độ.
  • Giai đoạn thứ tư là cuối cùng. Trong quá trình này, hộp kết nối và khung nhôm được lắp đặt. Thử nghiệm được thực hiện lại, trong đó các chỉ số được đo: điện áp mạch hở, dòng điện ngắn mạch, điện áp và điểm hiện tại của công suất tối đa.

Dẫn đầu trong số các doanh nghiệp sản xuất tấm pin mặt trời là các quốc gia sau: Trung Quốc (các công ty Trina Solar, Yingli, Suntech), Nhật Bản (Sharp Solar) và Hoa Kỳ (First Solar), không chỉ sản xuất chúng mà còn tham gia thiết kế các trạm năng lượng mặt trời và xây dựng chúng. Nhà máy năng lượng mặt trời mạnh nhất thế giới, Agua Caliente ở Arizona, là công trình của công ty này. Việc xây dựng nhà máy điện mặt trời lớn nhất "Perovo" ở Ukraine được thực hiện bởi một công ty của Áo (Activ Solar).

Pin năng lượng mặt trời giá bao nhiêu?

Bán tấm pin mặt trời là một công việc kinh doanh có lợi nhuận và đầy hứa hẹn. Khối lượng bán hàng tăng hàng năm. Vị trí đầu tiên về doanh số - nhà sản xuất Trung Quốc, có sản phẩm được đặc trưng bởi chi phí thấp. Tình trạng này đã dẫn đến sự phá sản của các thương hiệu lớn của Đức, có giá đắt gấp đôi tấm pin mặt trời của Trung Quốc.

Chi phí của các tấm pin mặt trời phụ thuộc vào nhà sản xuất và nguồn điện, và có phạm vi rất lớn - từ 1800 UAH lên tới 9000 UAH (đối với Ukraina), từ 5 nghìn rúp đến 30 nghìn (Cho nước Nga). Giá thành của những cục pin SunCharger SC-9/14 và SunCharger SC-34/18 này cũng cao (bạn phải bỏ tiền ra mua) đặc điểm tuyệt vời). Số tiền tương ứng 6100 và 20700 rúp. Tuy nhiên, so với pin linh hoạt AcmePower 32 W, mức giá của nó là 27 nghìn rúp, pin này rẻ hơn nhiều.


Những người muốn tiết kiệm tiền có thể mua pin gấp tinh thể năng lượng mặt trời với mức giá rẻ hơn 2,5 lần.

kết luận

Những ý tưởng tuyệt vời đang dần trở thành hiện thực. Ví dụ, chúng ta hãy nhớ lại một chiếc máy tính vi mô dựa trên tế bào quang điện, thứ từng có vẻ như là một sự tò mò cho phép bạn không cần thay pin trong nhiều năm. Một phát minh của những năm gần đây là điện thoại di động có tích hợp sẵn bảng điều khiển năng lượng mặt trời, ô tô và máy bay, di chuyển nhờ cùng năng lượng của Mặt trời. Trong tương lai, các tấm pin mặt trời chắc chắn sẽ trở thành nguồn năng lượng chính, cuối cùng sẽ “chữa khỏi” mọi tiện ích khỏi “nghiện ổ cắm” và mang lại cho nhân loại nguồn năng lượng giá rẻ.

Ngày xửa ngày xưa, người ta dùng gương để làm nóng nước, nhưng giờ đây họ đang tạo ra toàn bộ nhà máy điện bằng tấm pin mặt trời. Chúng ta hãy xem nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời và tại sao chúng lại có hiệu quả trong việc tạo ra năng lượng như vậy.

Bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời quang điện (PVC) là tên đầy đủ của các tấm pin mặt trời. Các nguyên tắc hoạt động của chúng đã được biết đến hơn 30 năm, nhưng chúng mới bắt đầu được áp dụng tích cực trong cuộc sống hàng ngày chỉ cách đây vài năm. Để lựa chọn được tấm nền phù hợp cho hệ thống an ninh thay thế năng lượng thì cần phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động của chúng.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Bảng chuyển đổi bao gồm hai tấm silicon nguyên chất mỏng xếp chồng lên nhau. Boron được áp dụng cho một tấm và phốt pho được áp dụng cho tấm thứ hai. Trong các lớp được phủ phốt pho, các electron tự do xuất hiện và trong các lớp được phủ boron, các electron bị thiếu sẽ xuất hiện. Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, các electron bắt đầu chuyển động các hạt và giữa chúng có một điện. Để loại bỏ dòng điện khỏi các tấm, chúng được hàn bằng các dải đồng mỏng được xử lý đặc biệt. Một miếng silicon đủ để sạc một chiếc đèn pin nhỏ. Theo đó, diện tích tấm pin càng lớn thì càng tạo ra nhiều năng lượng.

Các tấm truyền tia UV được hàn lại với nhau, được dán bằng màng và gắn vào kính. Các lớp liên kết được bao bọc trong một khung nhôm.

Hiệu suất của tấm pin mặt trời

Hiệu suất của các tấm chuyển đổi phụ thuộc vào một số yếu tố và đối với các tấm pin mặt trời truyền thống không vượt quá 25%, mặc dù hiện nay, sử dụng hệ thống theo dõi, có thể đạt tới 40-50%. Hệ thống này được thiết kế sao cho pin quay về phía mặt trời. Diện tích của pin ảnh hưởng trực tiếp đến năng lượng của nó - những tấm pin mặt trời đầu tiên chúng tôi gặp là trong máy tính. Để đảm bảo sưởi ấm nước, cần có tối thiểu sáu tấm được lắp đặt trên mái nhà.

Hiệu quả cũng phụ thuộc vào vật liệu của các mô-đun. Tấm wafer được làm từ silicon và màng đơn tinh thể, đa tinh thể và vô định hình. Phổ biến và phổ biến nhất hiện nay (do giá thành phải chăng) là các tấm màng mỏng. Chúng được làm từ cùng một vật liệu, nhưng nhẹ hơn một chút, mặc dù hiệu suất kém hơn. Hiệu suất tối đa là 25%.

quang điện hệ thống

Để cung cấp năng lượng mặt trời cho nhà ở, chỉ các tấm pin thôi là chưa đủ; để làm được điều này, bạn sẽ cần một hệ thống quang điện (PVS). Có ba loại hệ thống như vậy:

  • nhà máy điện mặt trời tự trị– đối với nhà riêng biệt lập, trong khu phi dân cư
  • FES kết nối với lưới điện– một số thiết bị được cấp điện từ nhà máy điện mặt trời, một số được cấp nguồn từ lưới điện tập trung
  • nhà máy điện mặt trời dự phòng– chỉ được sử dụng trong trường hợp mất nguồn điện tập trung.

Một nhà máy điện mặt trời thuộc bất kỳ loại nào nhất thiết phải bao gồm dây cáp, bộ điều khiển, bộ biến tần và pin.

Tương lai của tấm pin mặt trời

Theo nghiên cứu của các nhà sinh thái học và địa chất, vẫn còn 100 năm trữ lượng dầu khí. Nguồn năng lượng tự nhiên (nước, gió và mặt trời) là vô tận.

Ở phần nâng cao các nước châu Âu Cung cấp năng lượng thay thế cho các tòa nhà mới là trách nhiệm trực tiếp của các nhà phát triển kể từ năm 2007. Ở nước ta, những dự án này được thúc đẩy nhờ những người đam mê môi trường tự lắp ráp FES từ vật liệu phế liệu. Nhưng chỉ có một vài trong số đó, nó khá khó để tự làm chúng.

Một số nhà sản xuất Ukraine (Avante, Atmosphere, ITnelcon của Ukraine, SINTEK, Techno-AS) đã sản xuất các tấm như vậy và lắp đặt các nhà máy điện mặt trời trên khắp đất nước. Thật không may, giá thành của sản phẩm lại ngang bằng với các thương hiệu nước ngoài (Buderus, Wolf, Rehau, Vaillant, Viessmann, Chromagen, Ferroli, Rucelf, Solver).


Ngày nay, hầu hết mọi người đều có thể lắp ráp và sử dụng nguồn điện độc lập của mình bằng cách sử dụng pin mặt trời (trong tài liệu khoa học chúng được gọi là tấm quang điện).

Theo thời gian, thiết bị đắt tiền sẽ được bù đắp bằng cơ hội nhận được điện miễn phí. Điều quan trọng là các tấm pin mặt trời là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường. Phía sau những năm trước Giá các tấm quang điện đã giảm hàng chục lần và tiếp tục giảm, điều này cho thấy triển vọng sử dụng chúng rất lớn.

TRONG cái nhìn cổ điển Một nguồn điện như vậy sẽ gồm các bộ phận: trực tiếp, ắc quy năng lượng mặt trời (máy phát điện một chiều), ắc quy có thiết bị điều khiển sạc và bộ biến tần chuyển đổi điện năng. D.C. thành biến.


Các tấm pin mặt trời bao gồm một bộ pin mặt trời (bộ chuyển đổi quang điện) chuyển đổi trực tiếp năng lượng mặt trời thành năng lượng điện.

Hầu hết pin mặt trời đều được làm từ silicon, khá đắt tiền. Thực tế này sẽ quyết định chi phí năng lượng điện cao thu được khi sử dụng các tấm pin mặt trời.

Có hai loại bộ chuyển đổi quang điện phổ biến: loại được làm từ silicon đơn tinh thể và đa tinh thể. Họ khác nhau về công nghệ sản xuất. Cái trước có hiệu suất lên tới 17,5% và cái sau - 15%.

Điều quan trọng nhất thông số kỹ thuật Pin năng lượng mặt trời có ảnh hưởng chính đến hiệu quả của toàn bộ quá trình lắp đặt là sức mạnh hữu ích. Nó được xác định bởi điện áp và dòng điện đầu ra. Các thông số này phụ thuộc vào cường độ ánh sáng mặt trời chiếu vào pin.


Sức điện động của từng pin mặt trời không phụ thuộc vào diện tích của chúng và giảm khi pin bị mặt trời làm nóng, khoảng 0,4% trên 1 g. C. Dòng điện đầu ra phụ thuộc vào cường độ bức xạ mặt trời và kích thước của pin mặt trời. Ánh nắng càng sáng thì dòng điện cao hơnđược tạo ra bởi pin mặt trời. Hiện tại đang sạc và công suất phát khi trời nhiều mây giảm mạnh. Điều này xảy ra bằng cách giảm dòng điện do pin cung cấp.

Nếu một pin được chiếu sáng bởi mặt trời được nối với bất kỳ tải nào có điện trở Rн, thì một dòng điện I xuất hiện trong mạch, cường độ của dòng điện này được xác định bởi chất lượng của bộ chuyển đổi quang điện, cường độ chiếu sáng và điện trở tải. Công suất Pн được giải phóng trong tải được xác định bằng tích Pн = InUn, trong đó Un là điện áp tại các cực của pin.

Công suất lớn nhất được giải phóng trong tải ở một điện trở Ropt tối ưu nhất định, tương ứng với hiệu suất chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện cao nhất. Mỗi bộ chuyển đổi có giá trị Ropt riêng, phụ thuộc vào chất lượng, kích thước của bề mặt làm việc và mức độ chiếu sáng.

Pin mặt trời bao gồm các pin mặt trời riêng lẻ được mắc nối tiếp và song song để tăng các thông số đầu ra (dòng điện, điện áp và công suất). Tại kết nối nối tiếp các phần tử, điện áp đầu ra tăng và song song, dòng điện đầu ra tăng.

Để tăng cả dòng điện và điện áp, hai phương pháp kết nối này được kết hợp. Ngoài ra, với phương thức kết nối này, sự cố của một trong các pin mặt trời không dẫn đến sự cố của toàn bộ chuỗi, tức là. làm tăng độ tin cậy của toàn bộ pin.


Như vậy, pin mặt trời bao gồm các pin mặt trời được mắc nối tiếp song song. Dòng điện tối đa có thể được cung cấp bởi pin tỷ lệ thuận với số lượng kết nối song song và lực điện động- Pin mặt trời nối tiếp. Vì vậy, bằng cách kết hợp các loại kết nối, một cục pin có các thông số cần thiết sẽ được lắp ráp.

Các tế bào năng lượng mặt trời của pin được nối dòng bằng điốt. Thông thường có 4 cái - một cái cho mỗi ¼ pin. Điốt bảo vệ các bộ phận của pin khỏi bị hỏng vì lý do nào đó bị tối đi, tức là nếu tại một thời điểm nào đó ánh sáng không chiếu vào chúng.

Pin tạm thời tạo ra ít hơn 25% Công suất ra hơn so với chiếu sáng mặt trời thông thường trên toàn bộ bề mặt của pin.

Trong trường hợp không có điốt, các pin mặt trời này sẽ quá nóng và hỏng, vì trong khi tối, chúng trở thành vật tiêu thụ hiện tại (pin được xả qua pin mặt trời) và khi sử dụng điốt, chúng sẽ bị tắt và không có dòng điện chạy qua chúng.


Năng lượng điện thu được sẽ được lưu trữ trong pin và sau đó được chuyển sang tải. Pin là nguồn hóa học của dòng điện. Pin được sạc khi có điện thế lớn hơn điện áp của pin.

Số lượng pin mặt trời mắc nối tiếp và song song phải sao cho điện áp hoạt động cung cấp cho pin, có tính đến độ sụt điện áp trong mạch sạc, vượt quá điện áp pin một chút và dòng điện tải của pin cung cấp đủ lượng cần thiết của dòng điện sạc.

Ví dụ, để sạc pin chì 12 V, bạn cần có pin năng lượng mặt trời gồm 36 cell.


Trong điều kiện ánh nắng yếu, mức sạc pin giảm và pin truyền năng lượng điện đến bộ thu điện, tức là. Pin sạc liên tục hoạt động ở chế độ xả và sạc lại.

Quá trình này được điều khiển bởi một bộ điều khiển đặc biệt. Để sạc theo chu kỳ, cần phải có áp suất không đổi hoặc dòng sạc không đổi.


Khi có ánh sáng tốt, pin sẽ nhanh chóng được sạc đến 90% công suất định mức, sau đó ở tốc độ sạc chậm hơn để đạt hết công suất. Việc chuyển sang tốc độ sạc thấp hơn được thực hiện bởi bộ điều khiển bộ sạc.

Việc sử dụng pin đặc biệt hiệu quả nhất là pin gel (pin sử dụng axit sulfuric làm chất điện phân) và pin chì, được sản xuất bằng công nghệ AGM. Những pin này không cần thiết điều kiện đặc biệt cài đặt và không cần bảo trì. Tuổi thọ được chứng nhận của loại pin này là 10 - 12 năm với độ sâu xả không quá 20%. Không bao giờ được xả pin dưới giá trị này, nếu không tuổi thọ của pin sẽ giảm đáng kể!

Pin được kết nối với bảng điều khiển năng lượng mặt trời thông qua bộ điều khiển kiểm soát mức sạc của nó. Khi pin được sạc hết công suất, một điện trở được kết nối với tấm pin mặt trời, giúp hấp thụ năng lượng dư thừa.


Để chuyển đổi điện áp một chiều từ pin thành điện áp xoay chiều, có thể dùng để cấp nguồn cho hầu hết các máy thu điện, bạn có thể sử dụng kết hợp pin năng lượng mặt trời thiết bị đặc biệt- biến tần.

Không cần sử dụng biến tần, pin năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để cấp nguồn cho các máy thu điện hoạt động ở điện áp không đổi, bao gồm cả điện áp. nhiều thiết bị cầm tay, nguồn ánh sáng tiết kiệm năng lượng, ví dụ, các loại đèn LED tương tự.

Tác giả của văn bản: Andrey Povny. Văn bản được xuất bản lần đầu tiên trên trang web Electrik.info. In lại với sự đồng ý của các biên tập viên.

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 khả 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 đầu tiên được gửi đến lớp trên và cái thứ hai 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 bắt đầu sử dụng tài nguyên thay thế năng lượng, không nhất thiết phải mua một cục 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 năng lượng 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.