Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng solar baterya: kung paano nakaayos ang solar panel at gumagana

Ang mabisang pag-convert ng mga libreng sinag ng araw sa enerhiya na maaaring magamit sa kapangyarihan ng pabahay at iba pang mga pasilidad ay isang minamahal na pangarap ng maraming mga apologist para sa berdeng enerhiya.

Ngunit ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng solar baterya, at ang kahusayan nito ay tulad na ang mataas na kahusayan ng naturang mga sistema ay hindi pa tinalakay. Mas mainam na magkaroon ng iyong sariling karagdagang mapagkukunan ng koryente. Tama ba? Bukod dito, kahit ngayon sa Russia, sa tulong ng mga solar panel, isang mumunti na bilang ng mga pribadong sambahayan ang matagumpay na naibigay sa "libreng" koryente. Hindi mo pa rin alam kung saan magsisimula?

Sa ibaba sasabihin namin sa iyo ang tungkol sa aparato at mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng solar panel, malalaman mo kung ano ang nakasalalay sa kahusayan ng solar system. At ang mga video na nai-post sa artikulo ay makakatulong upang personal na mag-ipon ng solar panel mula sa mga photocells.

Mga panel ng solar: terminolohiya

Sa paksa ng "solar energy" mayroong maraming mga nuances at pagkalito. Kadalasan mahirap para sa mga nagsisimula na maunawaan ang lahat ng hindi pamilyar na mga term sa una. Ngunit kung wala ito, ang pagsangkot sa enerhiya ng solar, pagkuha ng kagamitan para sa pagbuo ng "solar" na kasalukuyang, ay hindi makatwiran.

Hindi sinasadya, hindi mo lamang piliin ang maling panel, ngunit simpleng sunugin ito kapag konektado o kunin ang masyadong kaunting enerhiya mula dito.

Una kailangan mong maunawaan ang umiiral na mga varieties ng kagamitan para sa solar energy. Ang mga solar panel at solar collectors ay dalawang magkakaibang magkakaibang aparato. Pareho silang nagbabago ng enerhiya ng mga sinag ng araw.

Gayunpaman, sa unang kaso, tumatanggap ang consumer ng electric energy sa outlet, at sa pangalawang kaso ang thermal energy sa anyo ng isang pinainit na coolant, i.e. ginagamit ang mga solar panel pag-init ng bahay.

Ang maximum na pagbabalik mula sa solar panel ay maaaring makuha lamang sa pamamagitan ng pag-alam kung paano ito gumagana, kung ano ang mga sangkap at sangkap na binubuo nito at kung paano ito kumokonekta nang tama

Ang pangalawang nuance ay ang konsepto ng salitang "solar baterya" mismo. Karaniwan, ang salitang "baterya" ay tumutukoy sa ilang uri ng aparato ng imbakan ng enerhiya. O ang isang banal na pagpainit ng radiator ay nasa isip. Gayunpaman, sa kaso ng mga baterya ng solar, ang sitwasyon ay radikal na naiiba. Hindi sila nag-iipon ng anuman sa kanilang sarili.

Ang solar panel ay bumubuo ng isang palaging electric current. Upang mai-convert ito sa isang variable (ginamit sa pang-araw-araw na buhay), ang isang inverter ay dapat na naroroon sa circuit

Ang mga panel ng solar ay idinisenyo ng eksklusibo para sa paggawa ng electric current. Ito naman, ay nagtitipon upang magkaloob ng koryente sa bahay sa gabi, kapag ang araw ay bumababa sa abot-tanaw, na nasa mga baterya na naragdagan sa pamamaraan ng suplay ng kuryente ng bagay.

Ang baterya dito ay ipinahiwatig sa konteksto ng isang tiyak na kumbinasyon ng parehong uri ng mga sangkap na natipon sa isang solong. Sa katunayan, ito ay isang panel lamang ng maraming magkaparehong photocells.

Ang panloob na istraktura ng solar cell

Unti-unti, ang mga solar panel ay nagiging mas mura at mas mahusay. Ngayon ay ginagamit na ito upang mag-recharge ng mga baterya sa mga streetlight, smartphone, electric car, pribadong bahay at satellite sa kalawakan. Sa mga ito, nagsimula pa silang magtayo ng mga buong halaman ng solar power (SES) na may malaking dami ng henerasyon.

Ang solar baterya ay binubuo ng maraming mga photocells (photovoltaic convert ng mga photovoltaic cells) na nagko-convert ng enerhiya ng mga photon mula sa araw sa koryente

Ang bawat baterya ng solar ay inayos bilang isang bloke ng isang nth bilang ng mga module na pagsamahin sa mga seryeng semiconductor photocells. Upang maunawaan ang mga prinsipyo ng pagpapatakbo ng tulad ng isang baterya, kinakailangan upang maunawaan ang pagpapatakbo ng panghuling link na ito sa aparato ng solar panel na nilikha batay sa mga semiconductors.

Mga uri ng mga crystals ng photocells

Mayroong maraming mga pagpipilian para sa mga solar cells mula sa iba't ibang mga elemento ng kemikal. Gayunpaman, ang karamihan sa kanila ay pag-unlad sa mga unang yugto. Sa ngayon, ang mga panel lamang na gawa sa mga solar cells na batay sa silikon ay kasalukuyang ginagawa sa isang pang-industriya scale.

Ang mga Silic semiconductors ay ginagamit sa paggawa ng mga solar cells dahil sa kanilang mababang gastos, hindi nila maipagmamalaki ang partikular na mataas na kahusayan

Ang isang karaniwang solar cell sa isang solar panel ay isang manipis na plato ng dalawang mga layer ng silikon, ang bawat isa ay may sariling mga pisikal na katangian. Ito ay isang klasikong semiconductor pn junction na may mga pares ng elektron-hole.

Kapag tinamaan ng mga photon ang PEC sa pagitan ng mga patong na ito ng semiconductor dahil sa kawalang-hinaan ng kristal, nabuo ang isang photo photo-emf, na nagreresulta sa isang potensyal na pagkakaiba at kasalukuyang elektron.

Ang mga Silicon wafers ng solar cells ay naiiba sa teknolohiya ng pagmamanupaktura para sa:

1. Monocrystalline.
2. Polycrystalline.

Ang dating ay may mas mataas na kahusayan, ngunit ang gastos ng kanilang produksyon ay mas mataas kaysa sa huli. Panlabas, ang isang pagpipilian mula sa isa pa sa solar panel ay maaaring makilala sa pamamagitan ng hugis.

Ang mga solong-kristal na PEC ay may pantay na istraktura; ginawa ito sa anyo ng mga parisukat na may mga hiwa na sulok. Sa kaibahan, ang mga elemento ng polycrystalline ay may mahigpit na parisukat na hugis.

Ang mga polycrystals ay nakuha sa pamamagitan ng unti-unting paglamig ng tinunaw na silikon. Ang pamamaraan na ito ay napaka-simple, samakatuwid ang gayong mga photocells ay hindi rin mura.

Ngunit ang pagiging produktibo sa mga tuntunin ng pagbuo ng koryente mula sa sikat ng araw ay bihirang lumampas sa 15%. Ito ay dahil sa "karumihan" ng nakuha na mga wafer ng silikon at kanilang panloob na istraktura. Dito, mas malinis ang p-layer ng silikon, mas mataas ang kahusayan ng PEC mula dito.

Ang kadalisayan ng mga solong kristal sa paggalang na ito ay mas mataas kaysa sa mga polycrystalline analogs. Ang mga ito ay ginawa hindi mula sa tinunaw, ngunit mula sa isang artipisyal na lumaki buong kristal na silikon. Ang koepisyent ng conversion ng photovoltaic para sa mga nasabing solar cells ay umabot na sa 20-22%.

Sa isang karaniwang module, ang mga indibidwal na photocells ay tipunin sa isang aluminyo na frame, at upang maprotektahan ang mga ito mula sa itaas, sila ay sarado na may matibay na baso, na hindi makagambala sa sikat ng araw sa lahat

Ang itaas na layer ng solar cell plate na nakaharap sa araw ay gawa sa parehong silikon, ngunit sa pagdaragdag ng posporus. Ito ang huli na magiging mapagkukunan ng labis na mga electron sa sistema ng pn junction.

Ang isang tunay na pambihirang tagumpay sa paggamit ng solar na enerhiya ay ang pagbuo ng kakayahang umangkop sa mga panel na may amorphous photovoltaic silikon:

Ang prinsipyo ng solar panel

Kapag ang sikat ng araw ay bumagsak sa isang photocell, walang mga pares ng electron-hole na wala sa loob. Ang labis na mga electron at "butas" ay bahagyang inilipat sa pamamagitan ng pn junction mula sa isang semiconductor layer sa isa pa.

Bilang isang resulta, lumilitaw ang boltahe sa panlabas na circuit. Sa kasong ito, ang isang positibong poste ng kasalukuyang mapagkukunan ay nabuo sa contact ng p-layer, at isang negatibong poste sa n-layer.

Ang potensyal na pagkakaiba (boltahe) sa pagitan ng mga contact ng photocell ay lilitaw dahil sa isang pagbabago sa bilang ng mga "butas" at mga elektron mula sa iba't ibang panig ng p-n junction bilang isang resulta ng pag-iilaw ng n-layer ng mga sinag ng solar

Ang mga photocells na nakakonekta sa isang panlabas na pagkarga sa anyo ng isang form ng baterya ay isang bisyo na kasama nito. Bilang isang resulta, ang solar panel ay gumagana tulad ng isang uri ng gulong kasama na ang mga electron ay "tumakbo" kasama ang mga protina. At ang rechargeable na baterya ay unti-unting nakakakuha ng singil.

Ang mga karaniwang selyo na photovoltaic cells ay mga solong selula ng kantong. Ang paglipat ng mga electron sa kanila ay nangyayari lamang sa pamamagitan ng isang p-n kantong may isang zone ng paglipat na ito na limitado sa enerhiya ng photon.

Iyon ay, ang bawat naturang photocell ay may kakayahang makabuo ng koryente lamang mula sa isang makitid na spectrum ng solar radiation. Ang lahat ng iba pang enerhiya ay nasayang. Samakatuwid, ang kahusayan ng mga solar cells ay napakababa.

Upang madagdagan ang kahusayan ng mga solar cells, ang mga elemento ng semiconductor ng silikon para sa kanila ay kamakailan ay ginawa ang multi-junction (kaskad). Mayroong maraming mga paglilipat sa bagong FEP. Dagdag pa, ang bawat isa sa kanila sa kaskad na ito ay dinisenyo para sa sarili nitong spectrum ng sikat ng araw.

Ang kabuuang kahusayan ng pag-convert ng mga photon sa electric current sa naturang mga photocells sa huli ay tumataas. Ngunit ang kanilang presyo ay mas mataas. Dito, alinman kadalian ng paggawa na may mababang gastos at mababang kahusayan, o mas mataas na pagbabalik kasabay ng mataas na gastos.

Ang solar baterya ay maaaring gumana kapwa sa tag-araw at sa taglamig (nangangailangan ito ng ilaw, hindi init) - ang hindi gaanong pag-ulap at ang araw ay mas maliwanag, mas maraming solar panel ang bubuo ng isang electric kasalukuyang

Sa panahon ng operasyon, ang photocell at ang buong baterya ay unti-unting kumain. Ang lahat ng enerhiya na hindi napunta sa henerasyon ng electric current ay nabago sa init. Kadalasan ang temperatura sa ibabaw ng heliopanel ay tumataas sa 50-55 ° С. Ngunit mas mataas ito, hindi gaanong mahusay ang photovoltaic cell.

Bilang isang resulta, ang parehong modelo ng isang solar baterya ay bumubuo ng mas kaunting kasalukuyang sa init kaysa sa malamig na panahon. Ang mga photocells ay nagpapakita ng maximum na kahusayan sa isang malinaw na araw ng taglamig. Dalawang kadahilanan ang nakakaapekto dito - maraming araw at natural na paglamig.

Bukod dito, kung ang snow ay bumagsak sa panel, magpapatuloy ito upang makabuo ng koryente. Bukod dito, ang mga snowflake ay hindi kahit na may oras upang humiga dito, natunaw mula sa init ng pinainit na mga photocells.

Ang kahusayan ng baterya ng solar

Ang isang photocell kahit sa tanghali sa malinaw na panahon ay nagbibigay ng kaunting kuryente, sapat lamang para gumana ang LED flashlight.

Upang madagdagan ang lakas ng output, maraming mga solar cells ay pinagsama sa isang kahanay na circuit upang madagdagan ang DC boltahe at sa serye upang madagdagan ang kasalukuyang lakas.

Ang pagiging epektibo ng solar panel ay nakasalalay sa:

• temperatura ng hangin at ang baterya mismo;
• ang tamang pagpili ng paglaban ng pag-load;
• anggulo ng saklaw ng sikat ng araw;
• pagkakaroon / kawalan ng anti-reflective coating;
• kapangyarihan ng isang light stream.

Ang mas mababa ang temperatura sa labas, mas mahusay ang mga photocells at ang solar baterya bilang isang buong gawain. Ang lahat ay simple dito. Ngunit sa pagkalkula ng pagkarga, mas kumplikado ang sitwasyon. Dapat itong mapili batay sa kasalukuyang nabuo ng panel. Ngunit ang halaga nito ay nag-iiba depende sa mga kadahilanan sa panahon.

Ang mga solar panel ay magagamit gamit ang isang output boltahe na isang maramihang 12 V - kung ang 24 V ay kinakailangan para sa baterya, kung gayon ang dalawang mga panel ay magkakaugnay dito

May problemang patuloy na subaybayan ang mga parameter ng solar baterya at manu-mano na ayusin ang operasyon nito. Mas mahusay na gamitin ito control controller, na awtomatikong inaayos ang mga setting ng solar panel mismo upang makamit ang maximum na pagganap at pinakamainam na mga mode ng operating mula dito.

Ang perpektong anggulo ng insidente ng mga sinag ng araw sa solar cell ay tuwid. Gayunpaman, kapag ang paglihis ay nasa loob ng 30 degree mula sa patayo, ang kahusayan ng panel ay bumagsak lamang sa paligid ng 5%. Ngunit sa isang karagdagang pagtaas sa anggulo na ito, ang isang pagtaas ng proporsyon ng solar radiation ay masasalamin, sa gayon mabawasan ang kahusayan ng mga solar cells.

Kung ang baterya ay kinakailangan na magbigay ng isang maximum na enerhiya sa tag-araw, kung gayon dapat itong oriented patayo sa average na posisyon ng Araw, na sinasakop nito sa mga araw ng equinox sa tagsibol at taglagas.

Para sa rehiyon ng Moscow, humigit-kumulang na 40-45 degrees hanggang sa abot-tanaw. Kung kinakailangan ang maximum sa taglamig, pagkatapos ay dapat na ilagay ang panel sa isang mas patayong posisyon.

At isang bagay pa - ang alikabok at dumi ay lubos na binabawasan ang pagganap ng mga solar cells. Ang mga photon sa pamamagitan ng tulad ng isang "marumi" na hadlang ay hindi lamang maabot ang mga ito, na nangangahulugang walang maaaring i-convert sa koryente. Ang mga panel ay dapat hugasan nang regular o mailagay upang ang alikabok ay hugasan ng ulan sa sarili nitong.

Ang ilang mga solar cells ay may built-in na lens upang mag-concentrate ng radiation sa mga solar cells. Sa malinaw na panahon, humantong ito sa pagtaas ng kahusayan. Gayunpaman, sa mabigat na takip ng ulap, ang mga lente ay nakakasira lamang.

Kung ang isang maginoo na panel sa ganoong sitwasyon ay patuloy na bumubuo ng kasalukuyang, kahit na sa mas maliit na dami, ang modelo ng lens ay titigil sa pagtatrabaho halos ganap.

Sa isip, ang araw mula sa isang baterya ng solar cell ay dapat na naiilaw nang pantay-pantay. Kung ang isa sa mga seksyon nito ay lumilitaw na madilim, kung gayon ang hindi natitinag na PEC ay nagiging isang pag-load ng parasitiko. Hindi lamang sila sa sitwasyong ito ay hindi nakakagawa ng enerhiya, ngunit din kinuha ito mula sa mga elemento ng nagtatrabaho.

Ang mga panel ay dapat na mai-install upang walang mga puno, gusali o iba pang mga hadlang sa landas ng mga sinag ng araw.

Power scheme ng bahay mula sa araw

Kasama sa solar power system ang:

1. Mga panel ng solar.
2. Controller
3. Mga Baterya.
4. Inverter (transpormer).

Ang controller sa circuit na ito ay pinoprotektahan ang parehong mga solar panel at baterya. Sa isang banda, pinipigilan nito ang mga reverse currents mula sa pag-agos sa gabi at sa maulap na panahon, at sa kabilang banda, pinoprotektahan nito ang mga baterya mula sa labis na singil / paglabas.

Ang mga baterya para sa mga solar panel ay dapat na mapili pareho sa edad at kapasidad, kung hindi man ang singilin / pagtatapon ay magaganap nang hindi pantay, na hahantong sa isang matalim na pagbaba sa kanilang buhay ng serbisyo

Upang ibahin ang anyo ng isang DC kasalukuyang ng 12, 24 o 48 Volts sa paghahalili ng 220-volts na kinakailangan inverter. Ang mga baterya ng kotse ay hindi inirerekomenda para magamit sa naturang circuit dahil sa kanilang kawalan ng kakayahang makatiis sa madalas na mga recharge. Pinakamabuting gumastos ng pera at bumili ng mga espesyal na helium AGM o jellied na mga baterya ng OPzS.

Mga konklusyon at kapaki-pakinabang na video sa paksa

Mga prinsipyo ng pagpapatakbo at solar panel hindi masyadong kumplikado upang maunawaan. At sa mga materyales sa video na nakolekta sa amin sa ibaba, mas madaling maunawaan ang lahat ng mga pagkasalimuot ng paggana at pag-install ng mga solar panel.

Mapupuntahan at mauunawaan kung paano gumagana ang photovoltaic solar baterya, sa lahat ng mga detalye:

Paano inayos ang mga solar panel, tingnan ang sumusunod na video:

DIY pagpupulong ng isang solar panel mula sa mga photocells:

Ang bawat item sa solar system ng kuryente ang kubo ay dapat mapili nang may kakayahan. Ang hindi maiiwasang pagkalugi ng kapangyarihan ay nangyayari sa mga baterya, mga transformer, at ang magsusupil. At dapat silang mabawasan sa isang minimum, kung hindi man ang sapat na mababang kahusayan ng mga solar panel ay mababawasan sa zero sa pangkalahatan.

Sa pag-aaral ng materyal mayroong mga katanungan? O may alam ka bang mahalagang impormasyon tungkol sa paksa ng artikulo at maaari itong sabihin sa aming mga mambabasa? Mangyaring iwanan ang iyong mga komento sa kahon sa ibaba.