Hvordan solcellepaneler fungerer

Utformingen av et solcellebatteri og prinsippet for dets drift avhenger av hvilke materialer og hvilken teknologi det er laget av. Derfor må du forstå funksjonene til hovedalternativene for å forstå hva forskjellene deres er og velge riktig løsning for bruk. Alle data er relevante for produkter av høy kvalitet, billige batterier oppfyller kanskje ikke de deklarerte parametrene, da de ofte er produsert med brudd på teknologien.

Standard stiv solcellepaneldesign.

Terminologi

De viktigste begrepene som brukes i dette området:

1. Solenergi er elektrisitet som hentes fra solen ved bruk av paneler.
2. Solinnstråling - viser hvor mye sollys som faller på en kvadratmeter av en overflate som ligger vinkelrett på strålene.
3. Fotovoltaiske celler er moduler som er i stand til å konvertere sollys til elektrisk energi. Vanligvis produserer de fra 1 til 2 watt energi, men det finnes også mer produktive alternativer.
4. Et solcelleanlegg er et sett med utstyr som konverterer sollys til elektrisitet.
5. Solcellepaneler eller paneler er en gruppe solcelleceller gruppert i en stor modul og koblet i serie eller serie-parallell måte. Vanligvis inkluderer ett batteri fra 36 til 40 segmenter.
6. En array er en serie med solcellepaneler koblet til for å gi ønsket mengde strøm.
7. Rammemoduler - strukturer i en aluminiumsramme, slitesterke og forseglede.
8. Rammeløse elementer er fleksible alternativer, de brukes under forhold med lavere belastning.
9. Kilowatt-time (kW) er en standard måling av elektrisk effekt.
10. Effektivitet (effektivitet) - solcellepaneler. Viser hvor mye solenergi som treffer overflaten som omdannes til elektrisitet. Vanligvis er indikatoren 15-24%.
11. Nedbrytning er en reduksjon i kapasiteten til solcellepaneler som oppstår på grunn av naturlige årsaker. Det måles som en prosentandel av de opprinnelige indikatorene.
12. Toppbelastninger er tidspunkter da det trengs størst mengde strøm.
13. Krystallinsk silisium er råstoffet for produksjon av solcellepaneler. Det vanligste og holdbare alternativet for i dag.
14. Amorft silisium er en sammensetning avsatt på overflaten ved fordampning og dekket med en beskyttende sammensetning.
15. Halvledere er stoffer som kan lede strøm under visse forhold. Dette inkluderer de fleste av de nye materialene som brukes i produksjonen av solcellepaneler.
16. En inverter er en enhet for å konvertere likestrøm til vekselstrøm.
17. Kontroller - regulerer utgangsspenningen fra solcellemodulene for å lade batteriene riktig.

Kart over isolasjon på territoriet til Russland.

Dette er bare de vanligste begrepene, det er flere alternativer. Men selv å kjenne det grunnleggende vil hjelpe deg å forstå emnet mye bedre.

Kvalitetskategorier

For å evaluere kvaliteten på et solcellepanel, er det først og fremst nødvendig å finne ut klassen av råvarer som brukes til produksjon av solcelleceller. Effektiviteten og levetiden til ferdige produkter avhenger av dette. 4 hovedklasser:

1. Grad A - det beste alternativet, der det ikke er noen skader og sprekker. Ensartetheten i fyllingen og glattheten på overflaten garanterer høy ytelse, som ofte er enda høyere enn angitt i dokumentasjonen. I tillegg har dette alternativet den laveste nedbrytningshastigheten og beholder god ytelse i lang tid.
2. Karakter B litt dårligere kvalitet, det kan være feil på overflaten. Men på samme tid, oftest, gjør bruken det mulig å oppnå produkter som kan sammenlignes i effektivitet med klasse A. Nedbrytningsindikatorene er en størrelsesorden verre, derfor mister de sine opprinnelige egenskaper raskere.
3. Grad C - et alternativ der det kan være ganske alvorlige defekter - fra sprekker til flis og andre skader. Til en pris er slike moduler mye billigere, men effektiviteten deres overstiger ikke 15%. En rimelig løsning som passer for små lass.
4. Grad D - i hovedsak er dette avfallet som er igjen etter produksjonen av solcelleceller, som ikke skal brukes til å lage batterier. Men mange ikke veldig ærlige produsenter, spesielt fra Asia, bruker dem i produksjonen. Ytelsen til dette alternativet er ekstremt lav.

Det er bedre å velge det første alternativet, i ekstreme tilfeller er det andre også egnet.Bare de kan gi normal effektivitet og vil tjene i lang tid.

Beskyttelsesfilmen på solcellepaneler skal også være av høy kvalitet.

EVA lamineringsmateriale er en spesiell film som er plassert på forsiden og kan brukes på feil side. Hovedformålet er å beskytte arbeidselementer mot uønskede effekter uten å forstyrre sollys. Høykvalitetsalternativer varer i omtrent 25 år, lavkvalitetsalternativer - fra 5 til 10. Det er umulig å bestemme variasjonen med øyet, så det er lettere å gå videre fra prisen - for gode alternativer vil det ikke være lavt.

I videoen forstår de ved eksempel tydelig hvordan en elektrisk strøm oppstår under påvirkning av sollys.

Prinsipp for operasjon

Det er ganske vanskelig å forklare funksjonene til solbatteriet, men du kan forstå de generelle punktene:

1. Når sollys treffer fotoceller, begynner dannelsen av ikke-likevektselektron-hullpar der.
2. På grunn av overskuddet av elektroner begynner de å bevege seg til det nedre laget av halvlederen.
3. Spenning påføres den eksterne kretsen. En positiv pol vises ved kontakten til p-laget, og en negativ pol vises ved kontakten til n-laget.
4. Hvis et batteri er koblet til fotocellene, oppnås en ond sirkel og konstant bevegelige elektroner gir en gradvis ladning av batteriet.
5. Konvensjonelle silisiummoduler er enkeltforbindelsesceller som bare kan generere strøm fra et visst spektrum av sollys. Det er på grunn av dette at effektiviteten til utstyret er lav.
6. For å løse problemet har produsenter utviklet kaskadealternativer, de kan ta energi fra forskjellige stråler av solspekteret.Dette øker effektiviteten, men på grunn av de høye produksjonskostnadene er prisen på slike paneler mye høyere.
7. Energien som ikke omdannes til elektrisitet blir til varme, så solcellepaneler varmes opp til 55 grader under drift, og halvlederbatterier opp til 180. Dessuten, ettersom solbatteriet varmes opp, reduseres effektiviteten til solcellebatteriet.

Den enkleste ordningen med solcellebatteriet.

Forresten! Solcellepaneler er mest effektive på klare vinterdager, når det er nok lys og den lave temperaturen avkjøler overflaten.

Hva er de laget av

For å studere enheten til et solcellebatteri, må du forstå hovedvariantene, siden produksjonsteknologien har betydelige forskjeller avhengig av råvarene som brukes:

1. Batterier CdTe. Kadmiumtellurid brukes til fremstilling av filmmoduler. Et lag på flere hundre mikrometer er nok for å få en effektivitet i størrelsesorden 11% eller litt høyere. Dette er et ærlig lavt tall, men i form av 1 watt strøm er kostnaden for strøm minst 30% billigere enn tradisjonelle silisiumalternativer. Til tross for at denne sorten er mye tynnere og lettere.
2. CIGS type. Forkortelsen betyr at sammensetningen inkluderer kobber, indium, gallium og selen. Det viser seg en halvleder, som også påføres i et lite lag, men i motsetning til det første alternativet, er effektiviteten her en størrelsesorden høyere og utgjør 15%.
3. GaAs- og InP-typer skiller muligheten for å påføre et tynt lag på 5-6 mikron, mens effektiviteten vil være ca 20%. Dette er et nytt ord innen teknologier for utvinning av elektrisitet fra sollys.På grunn av de høye driftstemperaturene kan batterier bli svært varme uten tap av ytelse. Men på grunn av det faktum at sjeldne jordmaterialer brukes i produksjonen, er kostnadene for denne typen høye.
4. Quantum Dot Batterier (QDSC). De bruker kvanteprikker som et absorberende materiale for å konvertere solenergi i stedet for tradisjonelle bulkmaterialer. På grunn av funksjonene til båndgaptuning er det mulig å lage multi-junction-moduler som absorberer solenergi mer effektivt.
5. Amorft silisium påføres ved fordampning og har en heterogen struktur. Den har ikke høy effektivitet, men en homogen overflate absorberer selv spredt lys meget godt.
6. Polykrystallinsk varianter lages ved å smelte silisium og avkjøle det under visse forhold for å produsere ensrettede krystaller. En av de vanligste løsningene på grunn av lave produksjonskostnader og gode effektivitetsindikatorer.
7. Monokrystallinsk elementer består av faste krystaller kuttet i tynne plater og dopet med fosfor. Den mest holdbare løsningen med lave nedbrytningshastigheter og en levetid på minst 30 år, men oftest 10-15 år lenger.

Batterier laget av kadmiumtellurid er en av de mest lønnsomme når det gjelder kostnad per kilowatt elektrisitet.

Forresten! Effektiviteten til et eller annet alternativ avhenger av produksjonsteknologien, så det må avklares.

Les også

Typer og metoder for installasjon av solcellepaneler

 

Fordeler og ulemper med solcellepaneler

Hver type har sine egne egenskaper som bør vurderes når du velger for å avgjøre hvilken type som er best egnet:

1. Monokrystallinske paneler har høyest effektivitet og på grunn av dette spares området for plassering av moduler. De varer i minst 25 år og mister sakte kraft. Samtidig er overflaten svært følsom for smuss, den må vaskes ofte. Og prisen er den høyeste av alle silisiumbaserte alternativer.
2. Polykrystallinske alternativer absorberer ikke solstrålene like effektivt, men fungerer bedre i diffust lys. Når det gjelder forhold mellom pris og kvalitet, er de mer lønnsomme, men de tar opp mer plass på grunn av lavere effektivitet.
3. Amorfe silisiumbatterier kan plasseres hvor som helst, inkludert på veggene i bygninger, da de absorberer spredt lys godt. Med lav effektivitet har de en lav pris, så de kan brukes som et økonomisk alternativ. Samtidig tjener de i lang tid og er ikke så redde for overflateforurensning.
4. Alternativene for sjeldne jordartsmetaller har lignende fordeler og ulemper, så du kan vurdere dem sammen. Når det gjelder effektivitet, er de overlegne klassiske paneler, de kan påføres på filmen, noe som er praktisk. De har et større temperaturområde, så oppvarming påvirker ikke arbeidseffektiviteten. Men på grunn av den høye prisen og sjeldenheten til metaller, er slike alternativer ikke mye brukt.

Det veggmonterte alternativet forenkler installasjonsarbeidet.

Hvor brukes de

Alle de vurderte alternativene kan installeres i privat sektor for å motta strøm fra solen og spare på energiressurser eller til og med oppnå fullstendig autonomi. Når det gjelder bruk, må du vurdere noen få enkle anbefalinger:

1. Monokrystallinske og polykrystallinske alternativer er best plassert på taket eller på bakken, etter å ha bygget rammen i ønsket vinkel tidligere.Det er ønskelig at helningsvinkelen reguleres, slik at du kan tilpasse deg solen.
2. Filmmoduler kan plasseres hvor som helst, både på vegger og på hustak. De fungerer bra selv om strålene ikke treffer overflaten i rett vinkel, noe som er veldig viktig.
3. I industriell skala er filmbatterier også foretrukket som billigere og enklere å installere.

Filmalternativer er enklere å installere med store mengder arbeid.

Det finnes flere varianter av solceller, men omtrent 90 % av markedet er okkupert av tradisjonelle silisiummodeller på grunn av deres lave pris og gode ytelse. Du kan velge en av halvlederløsningene, men da må du bruke halvannen til to ganger mer penger.