Kaip veikia saulės baterijos

Saulės baterijos konstrukcija ir veikimo principas priklauso nuo to, iš kokių medžiagų ir iš kokios technologijos jis pagamintas. Todėl turite suprasti pagrindinių variantų ypatybes, kad suprastumėte jų skirtumus ir pasirinktumėte tinkamą sprendimą. Visi duomenys aktualūs kokybiškiems gaminiams, pigūs akumuliatoriai gali neatitikti deklaruojamų parametrų, nes dažnai gaminami su technologijų pažeidimais.

Standartinis standus saulės kolektorių masyvo dizainas.

Terminija

Pagrindiniai šioje srityje vartojami terminai:

1. Saulės energija yra elektra, kuri gaunama iš saulės naudojant plokštes.
2. Saulės insoliacija – parodo, kiek saulės šviesos patenka į kvadratinį metrą paviršiaus, esančio statmenai spinduliams.
3. Fotovoltiniai elementai yra moduliai, galintys saulės šviesą paversti elektros energija. Paprastai jie gamina nuo 1 iki 2 vatų energijos, tačiau yra ir produktyvesnių variantų.
4. Fotovoltinė sistema yra įrangos rinkinys, paverčiantis saulės šviesą į elektros energiją.
5. Saulės baterijos arba plokštės yra fotovoltinių elementų grupė, sugrupuota į didelį modulį ir sujungta nuosekliai arba nuosekliai lygiagrečiai. Paprastai vieną bateriją sudaro nuo 36 iki 40 segmentų.
6. Masyvas yra saulės kolektorių serija, sujungta taip, kad būtų tiekiamas norimas srovės kiekis.
7. Karkasiniai moduliai – konstrukcijos aliuminio rėme, patvarios ir sandarios.
8. Berėmiai elementai yra lankstūs variantai, jie naudojami mažesnės apkrovos sąlygomis.
9. Kilovatvalandė (kW) yra standartinis elektros galios matavimas.
10. Efektyvumas (efektyvumas) – saulės baterijos. Rodo, kiek į paviršių patekusios saulės energijos paverčiama elektros energija. Paprastai rodiklis yra 15-24%.
11. Degradacija yra saulės baterijų galios sumažėjimas, atsirandantis dėl natūralių priežasčių. Jis matuojamas procentais nuo pradinių rodiklių.
12. Didžiausios apkrovos yra laikas, kai reikia daugiausiai elektros energijos.
13. Kristalinis silicis yra žaliava saulės kolektorių gamybai. Šiandien labiausiai paplitęs ir patvariausias variantas.
14. Amorfinis silicis yra kompozicija, nusėdusi ant paviršiaus išgaruojant ir padengta apsaugine kompozicija.
15. Puslaidininkiai yra medžiagos, kurios tam tikromis sąlygomis gali pravesti srovę. Tai apima daugumą naujų medžiagų, naudojamų saulės kolektorių gamyboje.
16. Inverteris yra įtaisas, skirtas nuolatinę srovę paversti kintamąja srove.
17. Valdiklis – reguliuoja saulės modulių išėjimo įtampą, kad tinkamai įkrautų baterijas.

Insoliacijos žemėlapis Rusijos teritorijoje.

Tai tik dažniausiai pasitaikantys terminai, yra papildomų parinkčių. Tačiau net ir pagrindinių dalykų žinojimas padės daug geriau suprasti temą.

Kokybės kategorijos

Norint įvertinti saulės baterijos kokybę, visų pirma būtina išsiaiškinti fotovoltinių elementų gamybai naudojamų žaliavų klasę. Nuo to priklauso gatavų gaminių efektyvumas ir tarnavimo laikas. 4 pagrindinės klasės:

1. A klasė - geriausias pasirinkimas, kuriame nėra jokių pažeidimų ir įtrūkimų. Užpildo vienodumas ir paviršiaus lygumas garantuoja aukštą našumą, kuris dažnai net didesnis nei nurodyta dokumentacijoje. Be to, ši parinktis turi mažiausią degradacijos greitį ir ilgą laiką išlaiko gerą našumą.
2. B klasė kiek prastesnės kokybės, gali būti paviršiaus defektų. Tačiau tuo pačiu metu dažniausiai naudojant galima gauti produktus, kurių efektyvumas prilygsta A klasei. Degradacijos rodikliai yra daug prastesni, todėl jie greičiau praranda pirmines savybes.
3. C klasė - galimybė, kurioje gali būti gana rimtų defektų - nuo įtrūkimų iki drožlių ir kitų pažeidimų. Už kainą tokie moduliai yra daug pigesni, tačiau jų efektyvumas neviršija 15%. Nebrangus sprendimas, tinkantis mažiems kroviniams.
4. D klasė - iš esmės tai yra atliekos, likusios pagaminus fotovoltinius elementus, kurių negalima naudoti baterijų gamybai. Tačiau daugelis ne itin sąžiningų gamintojų, ypač iš Azijos, juos naudoja gamyboje. Šios parinkties našumas yra labai mažas.

Geriau pasirinkti pirmąjį variantą, kraštutiniais atvejais tinka ir antrasis.Tik jie gali užtikrinti normalų efektyvumą ir tarnaus ilgą laiką.

Apsauginė plėvelė ant saulės baterijų taip pat turi būti kokybiška.

EVA laminavimo medžiaga yra speciali plėvelė, kuri yra priekinėje pusėje ir gali būti naudojama neteisingoje pusėje. Pagrindinis tikslas yra apsaugoti darbinius elementus nuo neigiamo poveikio, netrukdant saulės spinduliams. Kokybiški variantai tarnauja apie 25 metus, nekokybiški - nuo 5 iki 10. Iš akies veislės nustatyti neįmanoma, todėl lengviau vadovautis kaina – geriems variantams ji nebus maža.

Vaizdo įraše, pavyzdžiui, jie aiškiai supranta, kaip saulės spindulių įtakoje atsiranda elektros srovė.

Veikimo principas

Gana sunku paaiškinti saulės baterijos ypatybes, tačiau galite suprasti bendruosius dalykus:

1. Kai saulės šviesa patenka į fotoelementus, ten prasideda nepusiausvyrinių elektronų skylių porų susidarymas.
2. Dėl elektronų pertekliaus jie pradeda judėti į apatinį puslaidininkio sluoksnį.
3. Į išorinę grandinę tiekiama įtampa. P sluoksnio kontakte atsiranda teigiamas polius, o n sluoksnio kontakte – neigiamas.
4. Jei prie fotoelementų prijungiama baterija, susidaro užburtas ratas ir nuolat judantys elektronai užtikrina laipsnišką akumuliatoriaus įkrovimą.
5. Įprasti silicio moduliai yra vienos jungties elementai, galintys generuoti energiją tik iš tam tikro saulės šviesos spektro. Dėl šios priežasties įrangos efektyvumas yra mažas.
6. Norėdami išspręsti problemą, gamintojai sukūrė kaskadinius variantus, jie gali paimti energiją iš skirtingų saulės spektro spindulių.Tai padidina efektyvumą, tačiau dėl didelių gamybos sąnaudų tokių plokščių kaina yra daug didesnė.
7. Energija, kuri nepavirsta į elektrą, virsta šiluma, todėl saulės baterijos veikimo metu įkaista iki 55 laipsnių, o puslaidininkiniai – iki 180. Be to, įkaistant saulės baterijai, mažėja saulės baterijos efektyvumas.

Paprasčiausia saulės baterijos schema.

Beje! Saulės baterijos efektyviausios giedromis žiemos dienomis, kai yra pakankamai šviesos ir žema temperatūra vėsina paviršių.

Iš ko jie pagaminti

Norėdami ištirti saulės baterijos įrenginį, turite suprasti pagrindines veisles, nes gamybos technologija turi didelių skirtumų, priklausomai nuo naudojamų žaliavų:

1. Baterijos CdTe. Kadmio teluridas naudojamas plėvelės modulių gamyboje. Kelių šimtų mikrometrų sluoksnio pakanka, kad efektyvumas būtų 11% ar šiek tiek didesnis. Atvirai kalbant, tai mažas skaičius, tačiau, kalbant apie 1 vatą, elektros kaina yra bent 30% pigesnė nei tradiciniai silicio variantai. Nepaisant to, kad ši veislė yra daug plonesnė ir lengvesnė.
2. CIGS tipas. Santrumpa reiškia, kad į kompoziciją įeina varis, indis, galis ir selenas. Pasirodo, puslaidininkis, kuris taip pat dedamas nedideliu sluoksniu, tačiau, skirtingai nuo pirmojo varianto, efektyvumas čia yra eilės tvarka didesnis ir siekia 15%.
3. GaAs ir InP tipai išskiria galimybę užtepti ploną 5-6 mikronų sluoksnį, tuo tarpu efektyvumas bus apie 20%. Tai naujas žodis elektros energijos iš saulės šviesos išgavimo technologijose.Dėl aukštos darbinės temperatūros baterijos gali labai įkaisti neprarandant jų veikimo. Tačiau dėl to, kad gamyboje naudojamos retųjų žemių medžiagos, šios rūšies kaina yra didelė.
4. Kvantinių taškų baterijos (QDSC). Jie naudoja kvantinius taškus kaip sugeriančią medžiagą saulės energijai paversti vietoj tradicinių birių medžiagų. Dėl juostos tarpų derinimo ypatumų galima pagaminti kelių sandūrų modulius, kurie efektyviau sugeria saulės energiją.
5. Amorfinis silicis taikomas išgarinant ir turi nevienalytę struktūrą. Jis nepasižymi dideliu efektyvumu, tačiau vienalytis paviršius labai gerai sugeria net ir išsklaidytą šviesą.
6. Polikristalinis variantai gaminami lydant silicį ir aušinant jį tam tikromis sąlygomis, kad susidarytų vienakrypčiai kristalai. Vienas iš labiausiai paplitusių sprendimų dėl mažos gamybos savikainos ir gerų efektyvumo rodiklių.
7. Monokristalinis elementai susideda iš kietų kristalų, supjaustytų plonomis plokštelėmis ir legiruotų fosforu. Patvariausias sprendimas, pasižymintis mažu degradacijos laipsniu ir mažiausiai 30 metų tarnavimo laiku, bet dažniausiai 10-15 metų ilgesniu.

Baterijos, pagamintos iš kadmio telūrido, yra vienos iš pelningiausių pagal elektros energijos kilovato kainą.

Beje! Vieno ar kito varianto efektyvumas priklauso nuo gamybos technologijos, todėl ją reikia išsiaiškinti.

Taip pat skaitykite

Saulės kolektorių montavimo tipai ir būdai

 

Saulės baterijų privalumai ir trūkumai

Kiekvienas tipas turi savo ypatybes, į kurias reikia atsižvelgti renkantis, kad būtų nuspręsta, kuris tipas yra tinkamiausias:

1. Monokristalinės plokštės pasižymi didžiausiu efektyvumu ir dėl to sutaupomas modulių išdėstymo plotas. Jie trunka mažiausiai 25 metus ir pamažu praranda galią. Tuo pačiu paviršius labai jautrus nešvarumams, jį reikia dažnai plauti. Ir kaina yra didžiausia iš visų silicio pagrindu pagamintų variantų.
2. Polikristaliniai variantai ne taip efektyviai sugeria saulės spindulius, bet geriau veikia išsklaidytoje šviesoje. Kalbant apie kainos ir kokybės santykį, jie yra pelningesni, tačiau dėl mažesnio efektyvumo užima daugiau vietos.
3. Amorfines silicio baterijas galima dėti bet kur, taip pat ir ant pastatų sienų, nes jos gerai sugeria išsklaidytą šviesą. Dėl mažo efektyvumo jie turi mažą kainą, todėl juos galima naudoti kaip ekonomišką variantą. Tuo pačiu metu jie tarnauja ilgą laiką ir nebijo paviršiaus užteršimo.
4. Retųjų žemių variantai turi panašių privalumų ir trūkumų, todėl galite juos apsvarstyti kartu. Efektyvumu jos pranašesnės už klasikines plokštes, jas galima tepti ant plėvelės, o tai patogu. Jie turi didesnį temperatūros diapazoną, todėl šildymas neturi įtakos darbo efektyvumui. Tačiau dėl didelės metalų kainos ir retumo tokios galimybės nėra plačiai naudojamos.

Prie sienos montuojamas variantas supaprastina montavimo darbus.

Kur jie naudojami

Visos svarstomos galimybės gali būti įdiegtos privačiame sektoriuje, norint gauti elektros energiją iš saulės ir taupyti energijos išteklius ar net pasiekti visišką autonomiją. Kalbant apie naudojimą, turite atsižvelgti į keletą paprastų rekomendacijų:

1. Monokristalinius ir polikristalinius variantus geriausia dėti ant stogo arba ant žemės, prieš tai pastatę rėmą norimu kampu.Pageidautina, kad pasvirimo kampas būtų reguliuojamas, kad galėtumėte prisitaikyti prie saulės.
2. Plėvelės modulius galima dėti bet kur – tiek ant sienų, tiek ant stogai. Jie gerai veikia net jei spinduliai nepataiko į paviršių stačiu kampu, o tai labai svarbu.
3. Pramoniniu mastu taip pat pirmenybė teikiama plėveliniams akumuliatoriams, nes jie yra pigesni ir lengviau montuojami.

Plėvelės parinktis lengviau montuoti atliekant didelį darbo kiekį.

Yra keletas saulės elementų variantų, tačiau apie 90% rinkos užima tradiciniai silicio modeliai dėl mažos kainos ir gerų eksploatacinių savybių. Galima rinktis vieną iš puslaidininkinių sprendimų, tačiau tuomet teks išleisti pusantro-du kartus daugiau pinigų.