Типы солнечных батарей: как устроены и как выбрать. Из чего состоит солнечная батарея?

Содержание

Монокристаллическая плитка (Mono-Si) содержит сине-темный цвет, который равномерно распределен по всей поверхности плитки. Для изготовления этих пластин используется чистейший кремний. Чем он чище, тем выше эффективность солнечных батарей и тем выше рыночная стоимость таких устройств.

Принцип работы солнечной батареи: как устроена и работает солнечная панель

Мечта многих сторонников «зеленой» энергетики — эффективное преобразование свободных солнечных лучей в энергию, которую можно использовать для питания домов и других объектов.

Но принцип работы солнечных батарей и их мощность 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).

Солнечная батарея

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, изготовленных 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.

Виды солнечных батарей

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 на PEP, между этими полупроводниковыми слоями из-за неоднородности кристалла создается фотоэлектрический HED-затвор, в результате чего возникает разность потенциалов и электронный ток.

Кремниевые пластины для фотоэлектрических элементов различают по технологии их изготовления:

  1. Монокристаллический.
  2. 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 прямоугольники 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.

Параллельное и последовательное подсоединение

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 отклонение до 30 градусов от перпендикуляра снижает эффективность панели только на 5 %. Однако по мере увеличения угла все большая часть солнечного излучения отражается, что снижает эффективность фотоэлектрического генератора.

Если батарея должна отдавать максимум энергии 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 вертикальное положение.

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 фокусировки излучения в FEP, что позволяет повысить эффективность в ясную погоду. Однако при сильной облачности такие 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 равномерно освещать батарею фотоэлектрических элементов. 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.

Солнечная батарея может работать и летом, и зимой (ей нужен свет, а не тепло) — чем меньше облачность и чем ярче солнце, тем больше солнечные батареи будут производить электроэнергии.

Принцип работы солнечной батареи

Солнечная панель — это экологически чистый источник энергии, который используется не только в промышленности, но и в быту. Преобразуя солнечный свет в постоянный ток, мы получаем возобновляемую энергию, которую можно использовать для питания небольших электроприборов и даже зарядки электромобилей без необходимости подключения приборов к электросети.

Принцип работы солнечной батареи

Фото: ozon.ru

Солнечная панель работает по принципу фотоэлектрического инвертора. Полупроводники используются для концентрации солнечного излучения на панелях, и в результате получается электричество с напряжением 220 В.

Типичная солнечная панель имеет вид прямоугольной пластины. Это самая узнаваемая форма. В нем хранится определенное количество кремниевых пластин, покрытых закаленным стеклом. Благодаря кондуктивной системе свободные токи частиц собираются в аккумуляторе, а инвертор преобразует постоянный ток в переменный ток 220 — 230 В.

Для большой установки, например, в доме или квартире, одной такой панели недостаточно: В зависимости от потребности в электроэнергии, их необходимо несколько. При монтаже особое внимание следует уделить размещению конструкции.

Это интересно:  Удаляем драйвер принтера в ОС Windows 10. Как удалить драйвер принтера из системы windows 10

Преимущества использования солнечных батарей

Давайте подробнее рассмотрим преимущества использования солнечных батарей:

  • Автономия Работа этого вида альтернативного источника энергии не зависит от цен на коммунальные услуги или работы топливно-энергетического комплекса страны в целом. Если задача полного обогрева дома не может быть решена солнечным коллектором, достаточно будет питания его электрического котла.
  • Эффективность Чтобы использовать панели в качестве источника энергии, не нужно обустраивать специальное помещение. Это значительно снижает стоимость услуг во время отопительного сезона. Мощности солнечной батареи достаточно для питания бытовых приборов. Кроме того, срок окупаемости составляет до 3 лет, а средний срок службы изделия — 25 лет.
  • Простая установка. Для установки солнечного коллектора не требуется разрешение государственных органов.
  • Экологически чистый. Это экологически чистый источник альтернативной энергии. Солнечные панели безопасны для людей и окружающей среды.

Наряду с преимуществами, использование солнечных батарей имеет и некоторые недостатки. Наиболее важным из них является зависимость от климатической зоны и погодных условий. В дождливую, снежную и пасмурную погоду панели неэффективны. Более того, системы размером с дом/квартиру недостаточно для удовлетворения всех потребностей в электроэнергии.

Следует также иметь в виду, что строительство крупных солнечных систем требует больших инвестиций. В идеале эксплуатация солнечной батареи должна быть дешевле, чем обычные газ и электричество.

Типы кремниевых солнечных батарей

Основным компонентом состава, из которого изготавливаются солнечные модули, является кремний. В России внушительные запасы кремния сосредоточены на Среднем Урале и в Западной Сибири, что позволит в будущем разрабатывать альтернативные источники энергии. Кремний легко добывается и обладает хорошими проводящими свойствами.

Монокристаллические батареи

Современные монокристаллические батареи изготавливаются из чистейшего кремния без примесей. Из цилиндрической металлической полосы вырезается несколько слоев кремния, чтобы получилась единая пластина. Готовые блоки имеют округлую, квадратную форму, более просто называемую сотами. В процессе производства используются только кристаллы кремния, ориентированные на одну сторону.

После затвердевания их разрезают на тонкие листы и сваривают между собой с помощью электродной сетки. Готовая панель также требует установки дополнительного оборудования в течение дня для улавливания солнечных лучей. Значительные затраты на сложный производственный процесс приводят к высокой цене конечного продукта. Однако высокая эффективность (17-25 %) такой солнечной панели перевешивает все недостатки.

Поликристаллические батареи

В отличие от первого типа, поликристаллические батареи гораздо дешевле в производстве, поскольку кремний не используется в чистом виде. Кроме того, в производстве отсутствует процесс вытяжки, а кремниевая композиция получается путем постепенного охлаждения. Однако, по мере снижения производственных затрат, снижается и эффективность такой панели, которая составляет всего 18 % или менее.

Аморфные батареи

Панели изготавливаются с использованием технологий силикона и фольги.

В качестве основы для панели используется кремний, т.е. диоксид кремния, который наносится на подложку батареи. Несмотря на довольно низкий КПД (до 5 %), ячейки из аморфного кремния могут более эффективно использовать рассеянный солнечный свет и, следовательно, вырабатывать электроэнергию даже в пасмурную погоду. Это, несомненно, является их самым большим преимуществом на рынке.

Типы кремниевых солнечных батарей

Фото: ozon.ru

Продажа солнечных модулей — прибыльный и перспективный бизнес. Объем продаж растет с каждым годом. Первое место по продажам занимают китайские производители, чья продукция дешевая. Эта ситуация привела к банкротству крупных немецких компаний, стоимость солнечных модулей которых в два раза выше, чем у китайских.

Вслед за солнцем. О гелиотропии и подвижности солнечных батарей

Солнечные батареи кажутся мне одним из самых интересных изобретений 19 века, опередившим свое время. Они объединяют простейшую, по сути, бионическую идею (мы будем улавливать солнечную энергию напрямую, как мы это делаем с солнечными батареями) с чудовищным логистическим элементом, который до сих пор в значительной степени подрывал эту идею. Солнечные панели оказались громоздким, недолговечным и уязвимым источником энергии. А учитывая проблемы с переработкой и утилизацией, они еще и не очень экологичны. Однако, в конечном счете, солнечные батареи используются с большим эффектом и на «Мире», и на МКС, потому что они лучше всего подходят для работы в космосе. Ведь там нет ни облаков, ни пыли, ни снега и, самое главное, нет других источников энергии; солнце светит круглый год, и его лучи не рассеиваются в атмосфере, потому что ее нет. Однако, на первый взгляд, технология солнечных модулей все еще сталкивается с рядом проблем. Одним из интересных направлений исследований и разработок, которое позволит значительно улучшить характеристики солнечных панелей, является дальнейшее обогащение их свойствами настоящих растений. Правильная солнечная панель должна быть гелиотропной, то есть вращаться вместе с солнцем в течение дня. В плохую погоду он также должен свернуться, как цветок. Эти события будут рассмотрены ниже.

В 19 веке была разработана фотохимия, а также проведено множество исследований в области электричества. В 1839 году Александр Эдмон Беккерель открыл фотоэлектрический эффект и показал, что свет может быть преобразован непосредственно в электричество. Эффективность такого преобразования зависит, конечно, от захваченного материала. Первый рабочий образец солнечной батареи был создан в 1883 году американским инженером Чарльзом Фриттсом, который построил первую миниатюрную солнечную батарею из селена. Он основывался на случайном открытии другого американского ученого, Уиллоби Смита, который участвовал в прокладке трансатлантического телеграфного кабеля в 1873 году и обнаружил, что электропроводность селеновых стержней увеличивается, когда на них падает свет. Эффективность селеновой батареи Фриттса составляла 1%.

Однако эти приборы оставались лабораторным исследованием до 1912 года, когда их взял на вооружение итальянский химик армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичан. В своем выступлении на 8-м Международном химическом конгрессе он сказал:

«Промышленные колонии возникнут в засушливых регионах без дымоходов; леса из стеклянных трубок распространятся по равнинам, и стеклянные здания будут расти повсюду; в них будут происходить фотохимические процессы, которые до сих пор были неизвестной тайной растений, но все это будет побеждено человеческой цивилизацией, которая будет знать, как производить еще более обильные плоды….. И когда в недалеком будущем запасы угля будут полностью исчерпаны, цивилизация не исчезнет, а будет существовать до тех пор, пока светит солнце!».

Таким образом, важность солнца как источника энергии была признана еще до Первой мировой войны, но широкое использование солнечных батарей оставалось невозможным до тех пор, пока не были решены по крайней мере две фундаментальные проблемы:

Повышение фотохимической эффективности фотоэлектрического элемента.

Корректировка отражения батареи, чтобы она поглощала достаточно света, но не перегревалась.

Я кратко расскажу о том, из чего состоит современный солнечный элемент.

Фотоэлектрические электростанции являются перспективным, экологически чистым источником энергии. Их широкое использование позволит решить проблемы нехватки энергии, загрязнения окружающей среды и глобального потепления.

Виды солнечных батарей

На первый взгляд, все солнечные модули выглядят одинаково — темные стеклянные элементы с металлическими полосками для проведения электричества, закрепленные на алюминиевой раме.

Однако солнечные модули классифицируются по выходной мощности, которая зависит от конструкции и площади коллектора (это могут быть крошечные панели мощностью до десяти ватт и широкие «пластины» мощностью двести ватт и более).

Они также различаются в зависимости от типа фотоэлементов, из которых они изготовлены: фотохимические, аморфные, органические и те, которые основаны на кремниевых полупроводниках, которые имеют несколько коэффициентов преобразования фотоэлементов. Солнечный модуль на основе арсенида галлия может стать конкурентом последнего. Другими словами, сегодня на рынке представлено пять типов солнечных модулей.

Они различаются по материалам, используемым для их изготовления:

1. 1. поликристаллические фотоэлектрические панели с типичным синим цветом, кристаллической структурой и эффективностью 12-14 %.

Панели поликристаллических фотоэлектрических элементов

2. панели из монокристаллических элементов — более дорогие, но более эффективные (КПД до 16 %).

Монокристаллическая панель

3. солнечные батареи из аморфного кремния, которые имеют самый низкий КПД — 6-8 %, но производят самую дешевую энергию.

Панель из аморфного кремния

Панели из аморфного кремния

4. панели из теллурида кадмия с пленочной технологией (эффективность 11%).

Панель, в основе которой лежит теллурин кадмия

Панели на основе теллурида кадмия

5. и, наконец, солнечные элементы на основе полупроводников CIGS, которые состоят из селена, индия, меди и галлия. Технологии их производства также основаны на пленках, но эффективность достигает пятнадцати процентов.

Это интересно:  Как правильно спаять наушники. Как соединить провода от наушников между собой?

Панель солнечная на основе CIGS

Солнечный коллектор CIGS

Кроме того, солнечные модули можно использовать гибко и мобильно.

Гибкие солнечные батареи

Гибкие солнечные батареи

Гибкие панели, которые можно легко свернуть в рулон, как обычную бумагу, очень практичны. Хотя они дороже своих твердотельных аналогов, они нашли свое место на рынке. В основном они востребованы туристами и путешественниками, которым необходимо заряжать мобильные устройства в отсутствие электричества. Основным производителем гибких солнечных батарей является компания Sun Charger, которая, кстати, недавно расширила свой ассортимент, добавив модели мощностью 34 Вт и 9 Вт.

Первый подходит для питания планшетов, мобильных телефонов, видеокамер, цифровых фотоаппаратов, GPS, 6-вольтовых и 12-вольтовых гелевых аккумуляторов, поэтому он может обеспечить энергией многих людей в походах.

SunCharger SC-9/14· - батарея в сложенном виде

SunCharger SC-9/14 — аккумулятор в сложенном состоянии

SunCharger SC-9/14· - батарея в сложенном виде

Откройте его

Особенности батареи включают компактную, складную конструкцию, которая работает при температурах о т-50 до +70 градусов и весит всего 420 грамм, а также антибликовое покрытие, встроенный светодиодный фонарь и отверстия для крепления. Выходной разъем круглый (5,5 мм / 2,1 мм).

Электрические характеристики: Рабочее выходное напряжение 13,5 В (стандартное 12 В), без нагрузки — 19 В; рабочий выходной ток — 0,65 А; габаритные размеры в сложенном и разложенном виде — 20,5 х 15 х 3 см и 50 х 41,5 х 0,4 см; выходная мощность — 8,6 Вт.

Выходной разъём SunCharger SC-9/14

Выходной разъем SunCharger SC-9/14

Вторая модель SunCharger SC-34/18, безусловно, является самой мощной в серии гибких солнечных панелей. Он специально разработан для запоминающих устройств общего назначения (ноутбуков) с типичным входом для зарядки 17-19 вольт. Максимальный выходной сигнал составляет 18 В. Он подключается непосредственно к дискам, что обеспечивает идеальное согласование. Понятно, что он подходит и для менее «прожорливых» батарей, таких как двенадцативольтовые свинцово-кислотные батареи, используемые в автомобилях.

Солнечная батарея генерирует 18 В в точке максимальной мощности и подключается непосредственно к этим батареям. Поэтому он «идеально» приспособлен для них.

Конечно, этот аккумулятор подходит и для зарядки менее прожорливых потребителей. Как известно, энергия никогда не иссякает. Он также заряжает свинцово-кислотные аккумуляторы 12 В, в том числе автомобильные (через несколько часов вы уже сможете завести автомобиль). Его толщина составляет 4 см (т.е. он немного больше), но батарея даже немного компактнее обычных 12 В батарей.

Солнечная гибкая батарея (модель SunCharger SC-34/18)

Гибкая солнечная батарея (модель SunCharger SC-34/18)

Это достигается за счет использования более тонких тканей и многослойных фотоэлектрических элементов, покрывающих большую площадь.

Портативная солнечная батарея – специально для туристов

Солнечная батарея Solar Paper

В наше время у каждого есть электронные устройства. Дело не в том, что у кого-то меньше, у кого-то больше. Все эти устройства необходимо заряжать, а для этого нужны зарядные устройства. Но особенно остро эта проблема стоит для тех, кто находится в местах, где нет электроснабжения. Солнечные батареи — единственный выход. Но цены на них по-прежнему высоки, а выбор невелик. Оптимальным выбором, по общему мнению, является продукция Goal Zero (хотя российская и китайская продукция также доступна — как всегда, сомнительно).

Солнечная батарея Solar Paper

Однако, как оказалось, не все, что сделано в Китае или Корее, плохо. Особенно порадовала чикагская компания YOLK, которая начала производство Solar Paper — компактной солнечной панели, самой тонкой и легкой. Он весит всего 120 грамм. Но есть и другие преимущества — модульная конструкция, позволяющая увеличивать мощность. Solar Paper выглядит как пластиковая коробка, по размеру похожая на iPad, но тоньше в два раза. На передней панели находится солнечная батарея. На коробке есть гнездо для ноутбука и USB-порты для подключения дополнительных солнечных панелей, а также фонарик. Внутри этой замечательной коробки находятся батарейки и панель управления. Вы можете заряжать устройство в розетке, и это может быть телефон и два ноутбука одновременно. Конечно, устройство может заряжаться и от солнца. Как только свет попадает на него, загорается индикатор. В походных условиях солнечная батарея просто незаменима: она успешно заряжает все необходимые устройства — телефоны быстрее, ноутбуки.

Портативные солнечные панели очень малы: они даже выпускаются в виде брелоков, которые можно прикрепить где угодно. Они предназначены для того, чтобы брать их с собой в путешествия на рыбалку, в походы и т.д. В них обязательно есть фонарик, чтобы ночью можно было осветить дорогу, палатку и т.д., держатели, благодаря которым их легко прикрепить к рюкзакам, байдаркам, палаткам. Очень важно, чтобы такое устройство имело встроенный аккумулятор, позволяющий заряжать устройство ночью.

Солнечная панель работает по принципу фотоэлектрического инвертора. Полупроводники используются для концентрации солнечного излучения на панелях, и в результате получается электричество с напряжением 220 В.

Устройство солнечной батареи

blank

Солнечная батарея — это надежный источник энергии, который активно используется человеком. Батареи были впервые испытаны в космосе, где была доказана их функциональность. Затем изобретение было использовано на Земле для зарядки мобильных телефонов, электромобилей и промышленного оборудования.

Солнечные панели популярны благодаря своей доступности и долгому сроку службы. Конструкции доступны каждому, поскольку при их изготовлении используются новые, недорогие материалы. Однако все батареи делятся на типы:

  • Чем больше площадь поверхности панелей, тем больше мощность,
  • По типу фотоэлектрических элементов — фотохимические, органические и кремниевые.

Однако общая структура и функционирование схожи для всех батарей.

Устройство батареи

Солнечная панель — это блок, к которому подключено определенное количество модулей. Они объединяют фотоэлектрические полупроводниковые элементы. Детали изготовлены из различных материалов. Для промышленных применений, где требуется большое количество электроэнергии, кремний является наиболее предпочтительным материалом.

Фотоэлектрический элемент представляет собой тонкий лист биполярного кремния. Он представляет собой полупроводниковый контакт. Когда солнечный свет попадает на панель, генерируется фотоэлектрическое электромагнитное поле, которое напоминает ворота между двумя слоями кремния. Существует разность потенциалов и электронный ток.

Однако не все кремниевые панели одинаковы; существуют монокристаллические и поликристаллические элементы. Первые состоят из чистого кремния без примесей и используются в основном для изготовления внутреннего слоя. Они состоят из одинаковых, переменных многоугольников. Они дороже, но имеют значительно более высокую урожайность — 20-25 %.

Поликристаллические элементы представляют собой идеально плоские квадраты в верхнем слое. Они изготавливаются путем постепенного охлаждения кремния и добавления посторонних веществ. Например, фосфор. Этот процесс производства является доступным, поэтому поликристаллы стоят дешевле. Эффективность фотоэлектрического преобразования ниже — 15% из-за различий в производственном процессе и структуре пластин.

Существуют также панели из этих материалов:

  • аморфный кремний — позволяет вырабатывать самую дешевую электроэнергию, но эффективность материала самая низкая — 6-8 %,
  • теллурид кадмия — для выработки 11 % электроэнергии,
  • Полупроводник CIGS, который содержит селен, индий, медь и галлий — средняя эффективность батареи составляет 15%.

Разница в составе пластин обеспечивает два типа проводимости — p-типа и n-типа.

Задняя часть пластины покрыта слоем металла. Вся конструкция защищена пластиком или стеклом, что не позволяет внешним воздействиям (дождь, грязь) повредить аккумулятор и вывести его из строя.

blank

Как работает солнечная панель

Когда лучи попадают на верхний слой кремниевой пластины, образуются пары электрон-дырка. Перенос электронов с одного слоя кремния на другой создает напряжение в цепи: положительный источник тока в одном слое и отрицательный источник тока во втором слое. Разность потенциалов гарантирует, что только электроны из слоя n могут беспрепятственно проходить через него.

Когда фотоэлементы подключены к батарее, электроны непрерывно перемещаются по всей структуре. В результате в аккумуляторе накапливается заряд, который затем передается электрическим устройствам.

Почему же эффективность инновационных батарей, даже с монокремниевыми элементами, не 100%, а гораздо ниже? Проблема заключается в фотоэлектрическом оттоке, который доставляет только те электроны, энергия которых выше, чем ширина определенной полосы. Если энергия ниже, электрон просто не участвует в процессе.

Одним из способов обойти это физическое ограничение является использование многостратегических структур. В них используются пластины разной ширины, при этом солнечный свет попадает сначала на самый широкий фотоэлектрический элемент. Таким образом, фотоны с наибольшей энергией поглощаются первыми.

Затем фотоны более низкой энергии, вырвавшиеся из верхнего слоя, достигают следующего слоя. А аккумулятор преобразует их обратно в энергию. Таким образом, общая эффективность может быть увеличена до 35 %.

Это интересно:  Как определить настоящая камера видеонаблюдения или муляж. Как отличить муляж камеры видеонаблюдения от настоящей?

blank

Батареи для солнечных панелей должны быть одинакового возраста и емкости, иначе заряд/разряд будет неравномерным, что резко сократит срок их службы.

Контроллер заряда для солнечных батарей

Подключение панели непосредственно к батарее имеет свои недостатки:

  • Батарея с номинальным напряжением 12 В заряжается только тогда, когда выходное напряжение фотоэлектрического источника достигает 14,4 В, что близко к его максимальному значению. Это означает, что часть времени батарея не заряжается.
  • Максимальное напряжение солнечных батарей составляет 18 В. При таком напряжении зарядный ток слишком высок, и батареи быстро разрушаются.

Чтобы избежать этих проблем, необходим контроллер заряда. Наиболее распространенными моделями являются PWM и MRRT.

ШИМ-контроллер заряда

Работа регулятора с ШИМ (широтно-импульсная модуляция — PWM) обеспечивает постоянное выходное напряжение. Это гарантирует, что аккумулятор зарядится максимально и не перегреется в процессе зарядки.

МРРТ-контроллер заряда

MPRT (Maximum Power Point Tracker) обеспечивает такое значение выходного напряжения и тока, которое позволяет максимально использовать потенциал солнечного элемента, независимо от яркости солнечного света. Когда яркость света уменьшается, он увеличивает выходное напряжение до уровня, необходимого для зарядки батарей.

Все современные инверторы и контроллеры заряда оснащены такой системой

Виды аккумуляторов, используемых в батареях

Аккумулятор для солнечных батарей

Различные типы батарей, которые можно использовать для солнечных панелей

Батареи являются важной частью круглосуточной домашней солнечной энергосистемы.

В этих устройствах используются следующие типы батарей:

  • Стартерные батареи,
  • Используются следующие типы батарей,
  • Аккумуляторы AGM,
  • залитые (OPZS) и герметичные (OPZV) батареи.

Другие типы батарей, такие как щелочные или литиевые, стоят дорого и используются редко.

Все эти типы должны работать при температуре от +15 до +30 градусов Цельсия.

Стартерные аккумуляторы

Самый распространенный тип батарей. Они дешевы, но имеют высокий ток саморазряда. Поэтому батареи разряжаются после нескольких пасмурных дней, даже при отсутствии заряда.

Недостатком этих устройств является то, что во время работы они выделяют газы. Поэтому их следует устанавливать в небытовом, хорошо проветриваемом помещении.

Кроме того, срок их службы составляет до 1,5 лет, особенно при многократных циклах зарядки/разрядки. Поэтому в долгосрочной перспективе они окажутся самыми дорогими.

Гелевые аккумуляторы

Гелевые батареи являются необслуживаемыми изделиями. Они не выделяют газов во время работы и поэтому могут быть установлены в жилых и невентилируемых помещениях.

Эти устройства обеспечивают высокий выходной ток, имеют высокую емкость и низкий ток саморазряда.

Недостатком этих устройств является их высокая цена и короткий срок службы.

AGM батареи

Эти батареи имеют короткий срок службы, но обладают многими преимуществами:

  • Они не разряжаются во время работы,
  • но они не горят, когда не используются, но они не горят, когда не используются, но они не горят, когда не используются, но они не горят, когда используются,
  • Большое количество циклов заряда/разряда (около 600),
  • 600 циклов зарядки (600 циклов на зарядку, 600 циклов на зарядку), быстрая зарядка (до 8 часов),
  • Хорошая производительность при неполной зарядке.

Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы

Эти устройства являются самыми надежными и имеют самый длительный срок службы. Они имеют низкий ток саморазряда и высокую энергоемкость.

Эти характеристики делают данные устройства наиболее популярными для установки в фотоэлектрических системах.

Как определить размер и количество фотоэлементов?

Необходимый размер и количество фотоэлементов зависит от напряжения, тока и мощности, которую необходимо получить от батареи. Напряжение одного элемента составляет 0,5 В в солнечный день. В облачную погоду она значительно ниже. Поэтому для зарядки аккумуляторов напряжением 12 В последовательно соединяются 36 фотоэлементов. Для батарей 24 В необходимо 72 элемента и так далее. Общее количество зависит от площади ячейки и требуемой мощности.

Один квадратный метр поверхности батареи может обеспечить мощность около 150 Вт с учетом эффективности. Более точную информацию можно получить из метеорологических справочников о солнечной радиации в месте расположения солнечной электростанции или из Интернета. Мощность устройства можно взять из технического паспорта.

При создании фотоэлектрической системы своими руками необходимое количество ячеек определяется мощностью ячейки в данном климате с учетом урожайности.

Много солнечных батарей для большого здания

Расчет количества солнечных модулей основан на количестве электроэнергии, необходимой для покрытия содержания солнечных модулей.

Когда солнечные лучи попадают на фотоэлектрический элемент, в нем образуются пары электрон-дырка, которые не находятся в равновесии. Избыточные электроны и «дырки» частично переносятся из одного слоя полупроводника в другой через p-n контакт.

Как сделать правильный выбор

Для домовладельцев на европейском континенте выбор прост: поликристаллический или монокристаллический кремний. Если пространство ограничено, стоит выбрать монокристаллические панели, если же таких ограничений нет, стоит выбрать поликристаллические батареи. При выборе производителя, технических параметров оборудования и дополнительных систем стоит обратиться к компаниям, которые обеспечивают как распространение, так и установку комплектов. Обратите внимание, что качество систем от «лучших» производителей — независимо от производителя — вряд ли будет сильно отличаться, поэтому не обманывайтесь ценовой политикой.

Монокристаллические панели

Если вы выбираете установку «солнечной фермы» «под ключ», имейте в виду, что сами панели в таком комплексе составляют лишь 1/3 от общей стоимости, а окупаемость близка к «10-летней отметке»:

  1. Поликристаллическая модель AS-6P30 280W от Amerisolar, размером 1640×992 мм и мощностью 280 Вт, будет доступным, но эффективным выбором. КПД установки составляет 17,4%. Недостатком является то, что гарантия составляет всего 2 года. Но цена составляет ∼7 тысяч рублей.
  2. Блок RS 280 POLY от китайской Runda схож по характеристикам, а цена еще ниже — около 6 тысяч рублей.
  3. Если пространство ограничено, стоит обратить внимание на продукт компании LEAPTON SOLAR — LP72-375M PERC, КПД составляет 19,1% и при размере 1960х992 мм мы имеем 375 Вт мощности на выходе. Стоимость такой батареи составит порядка 10 000 рублей.
  4. Более эффективным вариантом с меньшими размерами, 1686×1016 мм, станет новинка от LG — NeOn 340 W. «Не оно» имеет КПД 19,8%, но не может похвастаться стоимостью, он будет более чем в два раза дешевле предыдущей модели — около 16 тысяч рублей.
  5. Для тех, кто хочет обратиться к категории премиум, тайваньская компания BenQ выпустила монокристаллическое устройство SunForte PM096B00 333W с мощностью 333 Вт и эффективностью 20,4% размером 1559×1046 мм. Это устройство имеет внушительный ценник — почти 35 тысяч рублей.

SunForte

Читайте также, можно ли использовать солнечную батарею для дачи, какие компоненты и материалы необходимы и как их выбрать.

Почему так важна эффективность

Эффективность имеет большое значение при расчете площади, которую вы можете использовать для системы солнечных батарей. При сопоставимых размерах описанных выше Amerisolar AS-6P30 280 Вт (1,63 кв. м) и LG NeOn 340 Вт (1,71 кв. м) разница в эффективности на квадратный метр составляет 15,6%. С одной стороны, это может показаться не очень эффективным, так как разница в цене более чем в два раза, но в случае ограниченного пространства или более агрессивной внешней среды, это может изменить ваш выбор в пользу этого известного производителя.

NeOn панели

Повышение эффективности свидетельствует не только об эффективности технологии строительства, но и о качестве используемых строительных материалов. Это может повлиять на срок службы блоков, устойчивость панелей к так называемой деградации. Не следует также забывать о гарантийных обязательствах производителя. Имея гарантийные офисы и сервисы практически во всех частях света, LG может отметить более лояльный подход к клиентам и выполнение своих обязательств.

Где купить

Солнечные панели можно купить в специализированном магазине или онлайн в интернет-магазине. В последнем случае особого внимания заслуживает такой недорогой вариант, как покупка товаров на Aliexpress. Для некоторых панелей есть возможность доставки со склада в Российской Федерации, вы можете получить их как можно быстрее, для этого выберите «Доставка из Российской Федерации» при оформлении заказа:

Если вы рассматриваете установку солнечной системы в качестве инвестиции, то выбор моделей с более низкой эффективностью более оправдан. Если система будет использоваться в доме, мы рекомендуем искать панели от более надежных производителей, которые обеспечивают более высокую производительность станции в долгосрочной перспективе (более 5 лет).

Оцените статью
Build Make