Существует два типа устройств: гибкие и жесткие. Первый тип характеризуется своей гибкостью. Панель такого типа можно легко свернуть в трубку, ничего не повредив. Жесткая панель не меняет своей формы. В зависимости от материала различают три типа: аморфный, поликристаллический и монокристаллический.
Принцип работы солнечной батареи: как устроена и работает солнечная панель
Эффективное преобразование свободных солнечных лучей в энергию, которую можно использовать для питания домов и других объектов, — мечта многих сторонников «зеленой» энергетики.
Но принцип работы солнечных модулей и их производительность таковы, что пока нельзя говорить о высокой эффективности таких систем. Было бы неплохо иметь собственный дополнительный источник энергии. Не так ли? Особенно в России, «бесплатное» электричество сегодня вырабатывается большим количеством частных домовладений с помощью солнечных батарей. Вы еще не знаете, с чего начать?
Далее мы расскажем вам о структуре и функционировании солнечных модулей и выясним, от чего зависит эффективность солнечных систем. Видео в этой статье поможет вам собрать собственный солнечный модуль из фотоэлектрических элементов.
Постепенно солнечные модули становятся все дешевле и эффективнее. Сегодня они используются для зарядки аккумуляторов в уличных фонарях, смартфонах, электромобилях, частных домах и спутниках в космосе. Они даже использовались для строительства крупномасштабных интегрированных солнечных электростанций (SPP).
Солнечный модуль состоит из серии фотоэлементов (фотоэлектрических преобразователей), которые преобразуют фотонную энергию солнца в электричество.
Каждый солнечный модуль состоит из ряда модулей, в которых фотоэлектрические полупроводниковые элементы соединены последовательно. Чтобы понять, как работает такая батарея, необходимо понять функцию этого последнего звена в массиве полупроводниковых солнечных элементов.
Виды кристаллов фотоэлементов
Существует большое количество вариантов PEC, состоящих из различных химических элементов. Однако большинство из них все еще находятся на ранней стадии развития. В настоящее время в промышленных масштабах производятся только фотоэлектрические модули на основе кремния.
Кремниевые полупроводники используются для производства солнечных батарей из-за их низкой стоимости, но они не обладают особенно высокой эффективностью.
Типичный солнечный элемент в солнечном модуле представляет собой тонкую пластину, состоящую из двух слоев кремния, каждый из которых обладает своими физическими свойствами. Это классический p-n полупроводниковый контакт с электронно-дырочными парами.
Когда фотоны попадают в PEP, между этими полупроводниковыми слоями из-за неоднородности кристалла возникает газообразный фотоэлектрический ток, в результате чего возникает разность потенциалов и электронный ток.
Кремниевые пластины для фотоэлектрических элементов различают по технологии их изготовления:
- Монокристаллический.
- Монокристаллический.
Первый имеет более высокую эффективность, но его производственные затраты выше, чем у второго. Внешне один вариант солнечного модуля можно отличить от другого по его форме.
Солнечные электростанции для автономного энергоснабжения состоят из солнечных модулей, неотъемлемым компонентом которых является фотоэлектрический полупроводниковый элемент.
Фотоэлектрические элементы делятся на монокристаллические и поликристаллические в зависимости от процесса производства и соответствующей эффективности.
Монокристаллические варианты изготавливаются из монокристалла, выращенного в лаборатории. Они темнее и выглядят как прямоугольник со скошенными углами.
Фотоэлектрические элементы из монокристаллического кремния вырабатывают энергию с КПД 20-22 %. Они дороже, чем поликристаллические элементы.
Чтобы построить автономную электростанцию, можно приобрести отдельные солнечные батареи, которые можно собрать самостоятельно, а также аккумуляторы, собранные и готовые к установке.
Поликристаллические элементы изготавливаются из кремния, который расплавляется и затем затвердевает. Они выглядят как прямоугольные формы с четкой геометрической формой, их цвет более яркий и голубой, а урожайность ниже — до 18 %.
Солнечные модули собираются из фотоэлектрических элементов обоих типов в соответствии с общими правилами. Готовый к установке блок должен содержать 36 или 72 солнечных элемента.
Как монокристаллические, так и поликристаллические солнечные батареи собираются путем сварки спереди и сзади. Они соединены последовательно
Эффективность батарей гелиосистемы
Один фотоэлемент вырабатывает очень мало энергии даже в ясный день, если только для питания светодиодного фонарика.
Для увеличения выходной мощности множество солнечных элементов соединяются параллельно для увеличения постоянного напряжения и последовательно для увеличения тока.
Эффективность солнечных батарей зависит от:
- температура воздуха и самой батареи,
- правильный выбор нагрузочного резистора,
- угол падения солнечного света,
- наличие/отсутствие антибликового слоя,
- сила светового потока.
Чем ниже наружная температура, тем эффективнее работают фотоэлементы и солнечная батарея в целом. Здесь все очень просто. При расчете нагрузки, однако, ситуация сложнее. Он должен быть основан на токе, подаваемом контрольной панелью. Однако его стоимость колеблется в зависимости от погодных факторов.
Солнечные модули производятся с несколькими выходными напряжениями 12 В — если батарея требует 24 В, два модуля должны быть соединены параллельно.
Постоянно контролировать параметры солнечного модуля и вручную регулировать его работу проблематично. Лучший способ достичь этого — использовать систему управления солнечными батареями, которая автоматически регулирует настройки солнечных модулей для достижения максимальной эффективности и солнечной отдачи.
Идеальный угол падения солнечных лучей на Солнечную систему — прямая линия. Однако если она отклоняется от перпендикуляра в пределах 30 градусов, эффективность панели снижается всего на 5 %. Однако по мере увеличения угла все больше солнечных лучей отражается, снижая эффективность фотоэлектрической системы.
Если батарея должна обеспечивать максимальную энергию летом, она должна быть ориентирована перпендикулярно среднему положению солнца, которое оно занимает во время весеннего и осеннего равноденствий.
Для Московского региона это значение составляет около 40-45 градусов к горизонту. Если максимальное значение необходимо зимой, стол следует установить в более вертикальном положении.
И еще: пыль и грязь значительно снижают продуктивность фотоцитов. Фотоны просто не достигают их через такой «грязный» барьер, и поэтому им нечего преобразовывать в электричество. Панели необходимо регулярно чистить или размещать их таким образом, чтобы пыль удалялась самим дождем.
Некоторые солнечные панели имеют встроенные линзы для концентрации излучения на FEP, что позволяет повысить эффективность в ясную погоду. Однако при сильной облачности эти объективы приносят только вред.
Если обычная панель в такой ситуации продолжает вырабатывать электроэнергию, хотя и в меньшем объеме, то линзовая модель прекращает работу практически полностью.
В идеале солнце должно освещать фотоэлектрическую батарею равномерно. Если одна из секций затемняется, неосвещенные PEC становятся паразитной нагрузкой. В таком состоянии они не только не производят энергию, но и отнимают ее у рабочих элементов.
Панели должны быть установлены так, чтобы никакие деревья, здания или другие препятствия не загораживали солнечное излучение.
Существует два типа устройств: гибкие и жесткие. Первый тип характеризуется своей гибкостью. Панель такого типа можно легко свернуть в трубку, ничего не повредив. Жесткая панель не меняет своей формы. В зависимости от материала различают три типа: аморфный, поликристаллический и монокристаллический.
Солнечные панели: устройство и принцип работы
На фоне пагубного воздействия на климат традиционных источников энергии альтернативные источники энергии приобретают все большее значение и используются в больших масштабах. К ним относятся солнечные коллекторы, которые вырабатывают энергию за счет солнечного излучения. Эта технология имеет долгую историю, и ее широкое применение может привести к впечатляющим результатам.
Что такое солнечные панели
Солнечные панели — это устройства, преобразующие солнечную энергию в непрерывное электричество за счет фотоэлектрического эффекта.
Фотоэлектрический эффект (упрощенное объяснение): Когда поверхность полупроводника нагревается, электроны высвобождаются и приходят в движение, вырабатывая электричество.
Теория солнечной энергии обсуждалась еще в 1876 году, но первые солнечные батареи появились на рынке только в 1956 году. В то время они были не столь эффективны, как сегодня, но принцип тот же: солнечные фотоны попадают на солнечные батареи, и в результате фотоэлектрического эффекта вырабатывается электричество.
Солнечные батареи на крышах состоят из множества маленьких солнечных элементов. Их характерной особенностью является внешний вид стекла, которое обычно голубого или серого цвета.
Как работает солнечная панель
Это может выглядеть как волшебство: Вы ставите стеклопакет под жаркое солнце и получаете энергию, достаточную для охлаждения напитка. Вы уже знаете движущие силы, стоящие за выработкой энергии, из школьных уроков физики, где рассказывалось о валентной связи и электронных оболочках.
Когда солнечный свет попадает на поверхность солнечного коллектора, электроны выбрасываются из верхнего слоя коллектора. Эти электроны генерируют энергию, которую вы получаете от солнечного коллектора.
Но есть и органические солнечные батареи, в которых используются углеродные нанотрубки, органические электролиты и тонкие слои пластика или акрила.
Почему солнечные панели становятся популярными
Это связано с тем, что сегодня правительства уделяют больше внимания защите окружающей среды и устранению существующего ущерба. Значительная часть ущерба вызвана источниками энергии, которые все чаще использовались во время промышленной революции.
Во время работы солнечные панели не выделяют углекислый газ, угарный газ и другие загрязнители воздуха. Вода используется для регулярной очистки и охлаждения, но не больше, чем при любом другом способе производства энергии.
И вы можете поблагодарить автора, поделившись этим материалом в своих социальных сетях.
