Ako fungujú solárne panely

Konštrukcia solárnej batérie a princíp jej fungovania závisí od toho, z akých materiálov a akou technológiou je vyrobená. Preto musíte porozumieť vlastnostiam hlavných možností, aby ste pochopili, aké sú ich rozdiely, a vyberte si vhodné riešenie na použitie. Všetky údaje sú relevantné pre vysokokvalitné výrobky, lacné batérie nemusia spĺňať deklarované parametre, pretože sa často vyrábajú s porušením technológie.

Štandardný dizajn pevného solárneho poľa.

Terminológia

Hlavné pojmy používané v tejto oblasti:

1. Solárna energia je elektrina, ktorá sa získava zo slnka pri použití panelov.
2. Slnečná slnečná žiara - ukazuje, koľko slnečného svetla dopadá na štvorcový meter plochy umiestnenej kolmo na lúče.
3. Fotovoltaické články sú moduly schopné premieňať slnečné svetlo na elektrickú energiu. Zvyčajne produkujú od 1 do 2 wattov energie, ale existujú aj produktívnejšie možnosti.
4. Fotovoltaický systém je súbor zariadení, ktoré premieňajú slnečné svetlo na elektrickú energiu.
5. Solárne panely alebo panely sú skupinou fotovoltaických článkov zoskupených do veľkého modulu a zapojených sériovo alebo sériovo paralelne. Jedna batéria zvyčajne obsahuje 36 až 40 segmentov.
6. Pole je séria solárnych panelov spojených tak, aby poskytovali požadované množstvo prúdu.
7. Rámové moduly - konštrukcie v hliníkovom ráme, odolné a utesnené.
8. Bezrámové prvky sú flexibilné možnosti, používajú sa v podmienkach nižšieho zaťaženia.
9. Kilowatthodina (kW) je štandardné meranie elektrického výkonu.
10. Efficiency (efficiency) - solárne panely. Ukazuje, koľko slnečnej energie, ktorá dopadne na povrch, sa premení na elektrinu. Zvyčajne je indikátor 15-24%.
11. Degradácia je zníženie kapacity solárnych panelov, ku ktorému dochádza v dôsledku prirodzených príčin. Meria sa ako percento pôvodných ukazovateľov.
12. Špičkové zaťaženia sú časy, keď je potrebné najväčšie množstvo elektriny.
13. Kryštalický kremík je surovinou na výrobu solárnych panelov. Najbežnejšia a najodolnejšia možnosť pre dnešok.
14. Amorfný kremík je kompozícia nanesená na povrchu odparovaním a pokrytá ochrannou kompozíciou.
15. Polovodiče sú látky, ktoré môžu za určitých podmienok viesť prúd. To zahŕňa väčšinu nových materiálov používaných pri výrobe solárnych panelov.
16. Invertor je zariadenie na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd.
17. Regulátor - reguluje výstupné napätie zo solárnych modulov pre správne nabíjanie batérií.

Mapa slnečného žiarenia na území Ruska.

Toto sú len najbežnejšie výrazy, existujú ďalšie možnosti. Ale aj znalosť základov vám pomôže pochopiť tému oveľa lepšie.

Kategórie kvality

Pre hodnotenie kvality solárneho panelu je potrebné v prvom rade zistiť triedu surovín použitých na výrobu fotovoltaických článkov. Od toho závisí účinnosť a životnosť hotových výrobkov. 4 hlavné triedy:

1. Stupeň A - najlepšia možnosť, v ktorej nie sú žiadne poškodenia a praskliny. Rovnomernosť výplne a hladkosť povrchu zaručujú vysoký výkon, ktorý je často ešte vyšší ako uvádza dokumentácia. Okrem toho má táto možnosť najnižšiu mieru degradácie a zachováva si dobrý výkon po dlhú dobu.
2. stupeň B trochu horšia kvalita, na povrchu môžu byť chyby. Zároveň však najčastejšie použitie umožňuje získať produkty porovnateľné s účinnosťou triedy A. Ukazovatele degradácie sú rádovo horšie, preto rýchlejšie strácajú svoje pôvodné vlastnosti.
3. stupeň C - možnosť, v ktorej môžu byť dosť vážne chyby - od prasklín po triesky a iné poškodenia. Za cenu sú takéto moduly oveľa lacnejšie, ale ich účinnosť nepresahuje 15%. Lacné riešenie, ktoré je vhodné pre malé náklady.
4. stupeň D - v podstate ide o odpad zostávajúci po výrobe fotovoltaických článkov, ktorý by sa nemal používať na výrobu batérií. No pri výrobe ich používa veľa nie príliš poctivých výrobcov, najmä z Ázie. Výkon tejto možnosti je extrémne nízky.

Je lepšie zvoliť prvú možnosť, v extrémnych prípadoch je vhodná aj druhá.Iba oni môžu poskytnúť normálnu účinnosť a budú slúžiť dlhú dobu.

Kvalitná musí byť aj ochranná fólia na solárnych paneloch.

EVA laminovací materiál je špeciálna fólia, ktorá sa nachádza na prednej strane a môže byť použitá na nesprávnu stranu. Hlavným účelom je chrániť pracovné prvky pred nepriaznivými vplyvmi bez rušenia slnečného žiarenia. Kvalitné možnosti vydržia asi 25 rokov, nekvalitné - od 5 do 10. Nie je možné určiť odrodu podľa oka, takže je jednoduchšie vychádzať z ceny - pre dobré možnosti nebude nízka.

Vo videu na príklade jasne chápu, ako vzniká elektrický prúd pod vplyvom slnečného žiarenia.

Princíp činnosti

Je dosť ťažké vysvetliť vlastnosti solárnej batérie, ale môžete pochopiť všeobecné body:

1. Keď slnečné svetlo dopadá na fotobunky, začína tam tvorba nerovnovážnych párov elektrón-diera.
2. V dôsledku prebytku elektrónov sa začnú presúvať do spodnej vrstvy polovodiča.
3. Napätie je privedené do vonkajšieho obvodu. Na kontakte p-vrstvy sa objaví kladný pól a na kontakte n-vrstvy záporný pól.
4. Ak je k fotobunkám pripojená batéria, vzniká začarovaný kruh a neustále sa pohybujúce elektróny zabezpečujú postupné nabíjanie batérie.
5. Bežné kremíkové moduly sú samostatné články, ktoré dokážu generovať energiu len z určitého spektra slnečného žiarenia. Z tohto dôvodu je účinnosť zariadenia nízka.
6. Na vyriešenie problému výrobcovia vyvinuli kaskádové možnosti, môžu odoberať energiu z rôznych lúčov slnečného spektra.To zvyšuje účinnosť, ale kvôli vysokým nákladom na výrobu je cena takýchto panelov oveľa vyššia.
7. Energia, ktorá sa nepremení na elektrickú, sa mení na teplo, takže solárne panely sa počas prevádzky zohrejú až na 55 stupňov a polovodičové batérie až na 180. Navyše, ako sa solárna batéria zahrieva, účinnosť solárnej batérie klesá.

Najjednoduchšia schéma solárnej batérie.

Mimochodom! Solárne panely sú najúčinnejšie počas jasných zimných dní, keď je dostatok svetla a nízka teplota ochladzuje povrch.

Z čoho sú vyrobené

Ak chcete študovať zariadenie solárnej batérie, musíte pochopiť hlavné odrody, pretože výrobná technológia má významné rozdiely v závislosti od použitých surovín:

1. Batérie CdTe. Telurid kadmia sa používa pri výrobe filmových modulov. Vrstva niekoľkých stoviek mikrometrov stačí na dosiahnutie účinnosti rádovo 11 % alebo o niečo viac. Toto je úprimne nízke číslo, ale pokiaľ ide o 1 watt energie, náklady na elektrinu sú najmenej o 30% lacnejšie ako tradičné kremíkové možnosti. Napriek tomu, že táto odroda je oveľa tenšia a ľahšia.
2. Typ CIGS. Skratka znamená, že zloženie obsahuje meď, indium, gálium a selén. Ukazuje sa polovodič, ktorý sa tiež nanáša v malej vrstve, ale na rozdiel od prvej možnosti je tu účinnosť rádovo vyššia a dosahuje 15%.
3. Typy GaAs a InP rozlišuje možnosť nanesenia tenkej vrstvy 5-6 mikrónov, pričom účinnosť bude cca 20%. Toto je nové slovo v technológiách získavania elektriny zo slnečného žiarenia.V dôsledku vysokých prevádzkových teplôt sa batérie môžu veľmi zahriať bez straty výkonu. Ale vzhľadom na skutočnosť, že pri výrobe sa používajú materiály vzácnych zemín, náklady na tento typ sú vysoké.
4. Quantum Dot Batérie (QDSC). Namiesto tradičných sypkých materiálov používajú kvantové bodky ako absorbujúci materiál na premenu slnečnej energie. Vďaka vlastnostiam ladenia frekvenčného pásma je možné vyrábať moduly s viacerými spojmi, ktoré efektívnejšie absorbujú slnečnú energiu.
5. Amorfný kremík aplikuje sa odparovaním a má heterogénnu štruktúru. Nemá vysokú účinnosť, ale homogénny povrch veľmi dobre pohlcuje aj rozptýlené svetlo.
6. Polykryštalický varianty sa vyrábajú tavením kremíka a jeho ochladzovaním za určitých podmienok za vzniku jednosmerných kryštálov. Jedno z najbežnejších riešení kvôli nízkym nákladom na výrobu a dobrým ukazovateľom účinnosti.
7. Monokryštalický prvky pozostávajú z pevných kryštálov narezaných na tenké platne a dopovaných fosforom. Najodolnejšie riešenie s nízkou mierou degradácie a životnosťou minimálne 30 rokov, najčastejšie však o 10-15 rokov dlhšou.

Batérie vyrobené z teluridu kadmia sú jedny z najziskovejších z hľadiska nákladov na kilowatt elektrickej energie.

Mimochodom! Účinnosť jednej alebo druhej možnosti závisí od technológie výroby, preto je potrebné ju objasniť.

Prečítajte si tiež

Typy a spôsoby inštalácie solárnych panelov

 

Výhody a nevýhody solárnych panelov

Každý typ má svoje vlastné charakteristiky, ktoré je potrebné zvážiť pri výbere, aby ste sa rozhodli, ktorý typ je najvhodnejší:

1. Monokryštalické panely majú najvyššiu účinnosť a vďaka tomu sa šetrí plocha pre umiestnenie modulov. Vydržia najmenej 25 rokov a pomaly strácajú silu. Zároveň je povrch veľmi citlivý na nečistoty, treba ho často umývať. A cena je najvyššia zo všetkých možností na báze kremíka.
2. Polykryštalické možnosti neabsorbujú slnečné lúče tak efektívne, ale lepšie fungujú v rozptýlenom svetle. Z hľadiska pomeru ceny a kvality sú výnosnejšie, no zaberajú viac miesta kvôli nižšej účinnosti.
3. Amorfné kremíkové batérie je možné umiestniť kdekoľvek, aj na steny budov, pretože dobre pohlcujú rozptýlené svetlo. S nízkou účinnosťou majú nízku cenu, takže môžu byť použité ako ekonomická možnosť. Zároveň slúžia dlhú dobu a neboja sa povrchovej kontaminácie.
4. Možnosti vzácnych zemín majú podobné výhody a nevýhody, takže ich môžete zvážiť spoločne. Z hľadiska účinnosti sú lepšie ako klasické panely, dajú sa aplikovať na fóliu, čo je pohodlné. Majú väčší teplotný rozsah, takže ohrev neovplyvňuje efektivitu práce. Ale kvôli vysokej cene a vzácnosti kovov sa takéto možnosti široko nepoužívajú.

Možnosť montáže na stenu zjednodušuje inštalačné práce.

Kde sa používajú

Všetky uvažované možnosti môžu byť inštalované v súkromnom sektore s cieľom prijímať elektrinu zo slnka a ušetriť na energetických zdrojoch alebo dokonca dosiahnuť úplnú autonómiu. Pokiaľ ide o použitie, musíte zvážiť niekoľko jednoduchých odporúčaní:

1. Monokryštalické a polykryštalické možnosti sú najlepšie umiestnené na streche alebo na zemi, pričom predtým bol rám postavený v požadovanom uhle.Je žiaduce, aby bol uhol sklonu regulovaný, aby ste sa mohli prispôsobiť slnku.
2. Filmové moduly môžu byť umiestnené kdekoľvek, na stenách aj na strechy. Dobre fungujú aj vtedy, ak lúče nedopadajú na povrch v pravom uhle, čo je veľmi dôležité.
3. V priemyselnom meradle sú tiež preferované filmové batérie, pretože sú lacnejšie a ľahšie sa inštalujú.

Možnosti filmu sa ľahšie inštalujú s veľkým množstvom práce.

Existuje niekoľko druhov solárnych článkov, ale asi 90 % trhu zaberajú tradičné kremíkové modely kvôli ich nízkej cene a dobrému výkonu. Môžete si vybrať jedno z polovodičových riešení, ale potom budete musieť minúť jeden a pol až dvakrát viac peňazí.