Солнечные батареи: как работают и из чего состоят

Ландшафт
Содержание
  1. Сфера применения
  2. Принцип работы
  3. Преимущества и недостатки применения батарей
  4. Технические характеристики: на что обратить внимание
  5. Способы монтажа бытовых гелиоустановок
  6. Из какого материала изготавливаются солнечные батареи
  7. Элементы из монокристаллического кремния
  8. Фотоэлементы из мульти-поликристаллического кремния
  9. Фотоэлементы из аморфного кремния
  10. Контроллер заряда для солнечных батарей
  11. ШИМ-контроллер заряда
  12. МРРТ-контроллер заряда
  13. Кремниевые полупроводники
  14. Лучшие солнечные панели для частного дома
  15. Cолнечная батарея, как работает и производится
  16. Как устроена солнечная батарея
  17. Принцип работы солнечной батареи
  18. Виды солнечных батарей
  19. Гибкие солнечные батареи
  20. Портативная солнечная батарея – специально для туристов
  21. Эффективность солнечных батарей
  22. Производство солнечных батарей
  23. Сила тока
  24. Виды аккумуляторов, используемых в батареях
  25. Стартерные аккумуляторы
  26. Гелевые аккумуляторы
  27. AGM батареи
  28. Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы
  29. Как определить размер и количество фотоэлементов?
  30. Эффективность солнечных батарей зимой

Сфера применения

Есть три применения солнечной энергии:

  • Электроснабжение объектов, подключение к которым ЛЭП невозможно или экономически невыгодно. Это может быть дача или охотничий домик, расположенный вдали от ЛЭП. Такие устройства также используются для питания светильников на удаленных участках сада или на автобусных остановках.
  • Блоки питания для мобильных и портативных устройств. Во время походов, рыбалки и других подобных мероприятий нужно заряжать телефоны, фотоаппараты и другие гаджеты. Для этого также используются солнечные батареи.
  • Энергосбережение. Солнечные батареи позволяют отказаться от централизованного питания или снизить его потребление, а также продать лишнюю электроэнергию энергокомпании.

Солнечные батареи на даче

Принцип работы

Солнечные элементы представляют собой силиконовые пластины толщиной 0,3 мм. Бор добавляется в блюдо с той стороны, на которую он попадает на свет. Это приводит к появлению чрезмерного количества свободных электронов. Сзади добавляется фосфор, что приводит к образованию «дырок». Граница между ними называется pn переходом. Когда свет попадает на пластину, он «убивает» электроны на обратной стороне. Вот как выглядит разность потенциалов. Независимо от размера элемента, ячейка развивает напряжение 0,7 В. Для увеличения напряжения они соединяются последовательно, а для увеличения тока — параллельно.


Мнение эксперта Алексей Бартош Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники Задайте вопрос специалисту. В некоторых проектах для увеличения мощности на элементы устанавливались линзы или использовалась система зеркал. С удешевлением аккумуляторов такие устройства стали неактуальными.

Максимальная эффективность панели и, следовательно, мощность достигается, когда свет падает под углом 90 градусов. В некоторых стационарных устройствах батарея работает вслед за солнцем, но это значительно увеличивает стоимость и утяжеляет конструкцию.

Принцип работы солнечных батарей
вернуться к содержанию

Преимущества и недостатки применения батарей

Солнечные панели, как и любое устройство, имеют достоинства и недостатки, связанные с принципом работы и конструктивными особенностями.

Преимущества солнечных батарей:

  • Рентабельность. Солнечный свет используется для выработки электроэнергии, за которую не нужно платить. Таким образом, PVP (фотоэлектрические системы) окупаются через 10 лет, что меньше, чем срок полезного использования, превышающий 30. Кроме того, 25-30 лет — это гарантийный срок, и фотоэлектрическая система будет продолжать работать после него, принося прибыль владельцу. Конечно, необходимо учитывать периодическую замену инверторов и аккумуляторов, но все же использование такой силовой установки помогает сэкономить.
  • Экологическая совместимость. Во время работы устройства не загрязняют окружающую среду и не производят шума, в отличие от электростанций, работающих на других видах топлива.
  • Автономность. Он позволяет подавать электроэнергию в удаленные здания или светильники, а также управлять мобильными устройствами в полевых условиях.

Помимо достоинств, у EDF есть и недостатки:

  • Фотоэлектрические системы занимают много места: всю крышу и стены здания. Это нарушает дизайн конструкции. Кроме того, батареи большой емкости занимают целую комнату.
  • Длительный срок окупаемости. Средства, вложенные в фотоэлектрическую установку, окупятся только через 10 лет. Это больше, чем у большинства других вложений.
  • Высокая цена. Такая система довольно дорогая, особенно если учесть стоимость батарей и инверторов.
  • Нерегулярная выработка электроэнергии. Мощность устройства зависит от погоды и времени суток. Это компенсируется установкой батарей или подключением системы к электросети. Это дает возможность в хорошую погоду продавать излишки электроэнергии энергокомпании днем ​​и, наоборот, подключать оборудование к централизованной электросети в ночное время.

Перейдите по ссылке для получения дополнительной информации о том, что такое солнечные панели.

Технические характеристики: на что обратить внимание

Главный параметр системы фотоэлементов — мощность. Напряжение такой установки достигает максимума при ярком освещении и зависит от количества последовательно соединенных элементов, которое почти во всех проектах составляет 36. Мощность зависит от площади одного элемента и количества цепей из 36 части соединены параллельно.

Помимо самих аккумуляторов важно выбрать контроллер заряда аккумуляторов и инвертор, преобразующий заряд аккумуляторов в сетевое напряжение, а также сами панели.

Аккумуляторы имеют допустимый зарядный ток, который нельзя превышать, иначе система выйдет из строя. Зная напряжение аккумуляторов, легко определить мощность, необходимую для зарядки. Она должна быть больше, чем мощность солнечной электростанции, иначе в солнечный день часть энергии будет неиспользована.

Контроллер обеспечивает питание от батареи, а также должен иметь питание, чтобы в полной мере использовать солнечную энергию.

Оборудование, получающее энергию от EDF, подключено к инвертору, поэтому его мощность должна соответствовать общей мощности электрических приборов.

Помимо мощности и напряжения, важно выбрать производителя. Такое оборудование закупается сроком на несколько десятков лет, поэтому на качестве сэкономить не получится. Производители, долгое время присутствующие на рынке, понимают это и дорожат своей репутацией. Вы можете почитать отзывы о них в Интернете и выбрать самые положительные.

Способы монтажа бытовых гелиоустановок

В установке солнечных батарей нет ничего сложного. Самое главное — правильно разместить модули. Во время установки важно соблюдать определенный угол наклона, который должен соответствовать географической широте местности. В процессе установки также необходимо соблюдать азимут. Для северо-востока это 180 градусов.

солнечная установка

Зимой эффективность электростанции с солнечными батареями может упасть до минимальных значений, так как обильные снегопады не позволят солнечным лучам достичь внешней поверхности фотоэлектрических элементов. Поэтому при установке важно учитывать, что на крыше потребуется свободное место для очистки конструкции от налипшего снега и грязи. Однако этой проблемы можно избежать, прикрепив солнечные панели к поверхности южной стены под углом 60-80 градусов. На практике для коттеджей используют несколько вариантов расположения фотоэлектрических модулей:

  1. кровля — также потребуется установка надежной несущей конструкции из металлических профилей или направляющих;
  2. стены — в этом случае на фасаде здания монтируется система рам, чтобы фотопанели оставались «подвешенными»;
  3. территория двора — альтернативный вариант расположения батарей, когда крыша дома очень тенистая или не рассчитана на дополнительную нагрузку.

Бесплатное размещение имеет много преимуществ, но требует достаточно места во дворе. Для автоматизации процесса наклона и перемещения фотоэлектрических панелей по направлению к солнцу также рекомендуется использовать специальные навесные конструкции с электроприводом.

Из какого материала изготавливаются солнечные батареи

структура солнечного элемента

Самый распространенный материал для солнечных панелей — кристаллический кремний. Монокристаллический кремний получают методом Чохральского или тигельным методом. Более простым в производстве считается поликристаллический кремний, который по своей структуре представляет собой набор кристаллов. Кроме того, силиконовую ленту можно использовать как материал для изготовления фотоэлементов. Для его изготовления два тонких слоя кремния накладываются друг на друга. Это дешевле в производстве, но и менее эффективно.

Виды солнечных панелей

Помимо размеров и мощности, панели различаются способом изготовления отдельных элементов из силикона.

Виды солнечных панелей

Элементы из монокристаллического кремния

Солнечные элементы из монокристаллического кремния имеют квадратную форму со скругленными углами. Это связано с технологией изготовления:

  • получившийся блок нарезают пластинами толщиной 0,3 мм;
  • в пластины добавляют бор и фосфор и приклеивают к ним контактные полоски;
  • цилиндрический кристалл выращен из расплавленного кремния высокой чистоты;
  • после остывания края цилиндра срезаются и основание из круга принимает форму квадрата со скругленными углами;
  • аккумуляторная ячейка собирается из готовых элементов.

Готовая ячейка закрепляется на основании и покрывается проницаемым для ультрафиолета или ламинированным стеклом.

Такие устройства отличаются максимальной эффективностью и надежностью, поэтому устанавливаются в важных местах, например, на космических кораблях.

Фотоэлементы из мульти-поликристаллического кремния

Помимо твердокристаллических элементов, существуют устройства, в которых солнечные элементы выполнены из поликристаллического кремния. Технология изготовления аналогичная. Основное отличие состоит в том, что вместо круглого кристалла используется прямоугольный стержень, состоящий из большого количества мелких кристаллов различной формы и размера. Поэтому элементы бывают прямоугольными или квадратными.

В качестве сырья берутся отходы производства микросхем и фотоэлементов. Это удешевляет готовый продукт, но ухудшает его качество. Такие устройства имеют меньший КПД, в среднем 18% по сравнению с 20-22% монокристаллических батарей. Однако вопрос выбора довольно сложен. У разных производителей цена одного киловатта мощности монокристаллических и поликристаллических панелей может быть одинаковой или в пользу любого типа устройства.

Фотоэлементы из аморфного кремния

В последние годы стали обычным явлением гибкие батареи, легче жестких. Технология их изготовления отличается от технологии изготовления моно- и поликристаллических панелей: тонкие слои кремния с добавками напыляются на гибкую основу, обычно стальной лист, до достижения необходимой толщины. После этого листы нарезаются, на них приклеиваются токопроводящие ленты, и вся конструкция ламинируется.

Солнечные элементы аморфны

КПД таких аккумуляторов примерно в 2 раза ниже, чем у жестких конструкций, однако они легче и прочнее за счет того, что их можно складывать.

Такие устройства дороже обычных, но не имеют альтернативы в полевых условиях, когда важны легкость и надежность. Панели можно пришить к палатке или рюкзаку и подзаряжать аккумуляторы во время движения. В сложенном виде такие устройства похожи на книгу или свернутый рисунок, которые можно поместить в сумку, напоминающую трубку.

Помимо зарядки мобильных устройств в походе, гибкие панели устанавливают в электромобили и электрические самолеты. На крыше такие устройства повторяют складки черепицы, а если в качестве основы используется стекло, то оно приобретает вид тонированного и может быть размещено в окне дома или теплицы.

Контроллер заряда для солнечных батарей

Непосредственное подключение панели к аккумулятору имеет недостатки:

  • Максимальное напряжение фотоэлементов составляет 18 В. При таком напряжении зарядный ток аккумуляторов будет слишком высоким и быстро выйдет из строя.
  • Аккумулятор с номинальным напряжением 12 В будет заряжаться только тогда, когда напряжение на выходе фотоэлементов достигнет 14,4 В, что близко к максимальному. Это означает, что батареи не будут заряжаться какое-то время.

Чтобы избежать этих проблем, необходимо установить контроллер заряда. Самые распространенные конструкции — это ШИМ и MRPT.

ШИМ-контроллер заряда

Работа контроллера PWM (широтно-импульсной модуляции — PWM) поддерживает постоянное напряжение на выходе. Это обеспечивает полную зарядку аккумулятора и защищает от перегрева во время зарядки.

МРРТ-контроллер заряда

Контроллер MPPT (Maximum Power Point Tracker) обеспечивает значение выходного напряжения и тока, которые максимизируют потенциал солнечной батареи, независимо от яркости солнечного света. При пониженной яркости света увеличьте выходное напряжение до уровня, необходимого для зарядки аккумуляторов.

Такая система есть во всех современных инверторах и контроллерах заряда

Кремниевые полупроводники

Рассмотрим процесс высвобождения электронов на примере кремния. У атома кремния 14 электронов в трех оболочках. Первые две оболочки полностью заполнены двумя и восемью электронами соответственно. Третья оболочка наполовину пуста: в ней всего 4 электрона.

Благодаря этому кремний имеет кристаллическую форму; пытаясь заполнить промежутки в третьей оболочке, атомы кремния пытаются «поделиться» электронами со своими соседями. Однако чистый кристалл кремния — плохой проводник, так как почти все его электроны прочно расположены в кристаллической решетке.

Поэтому в солнечных элементах не используется чистый кремний, а в кремний вводятся кристаллы с небольшими примесями, то есть атомы других веществ. На миллион атомов кремния, например фосфора, приходится только один атом.

На внешней оболочке фосфора пять электронов. Четыре из них образуют кристаллические связи с соседними атомами кремния, но пятый электрон фактически остается «подвешенным» в пространстве, без связи с соседними атомами.

Когда солнечные лучи попадают на кремний, его электроны получают дополнительную энергию, достаточную, чтобы оторвать их от соответствующих атомов. В результате «дыры» остаются на месте. Освободившиеся электроны блуждают по кристаллической решетке как носители электрического тока. Встретив очередную «дыру», они ее заполняют.

Однако в чистом кремнии этих свободных электронов слишком мало из-за сильных связей атомов в кристаллической решетке. Совсем другое дело — кремний со смесью фосфора. Для высвобождения несвязанных электронов в атомах фосфора требуется гораздо меньше энергии.

Большинство этих электронов становятся свободными носителями, которые можно эффективно направлять и использовать для выработки электричества. Процесс добавления примесей для улучшения химических и физических свойств вещества называется легированием.

Кремний, легированный атомами фосфора, становится электронным полупроводником n-типа (от слова «отрицательный», из-за отрицательного заряда электронов).

Кремний также легирован бором, у которого на внешней оболочке всего три электрона. В результате получается полупроводник p-типа (от «положительный»), в котором появляются свободные положительно заряженные «дырки».

Лучшие солнечные панели для частного дома

Лучшие солнечные панели для частного дома

Солнечные модули бывают двух типов: кремниевые и пленочные. Выбирайте по региону проживания, назначения и стоимости товара. При покупке рекомендуем обратить внимание на следующих производителей:

  • Axitec (Германия) — солнечные элементы из моно- и поликристаллического кремния. Панели мощностью от 260 до 330 Вт;
  • TopRaySolar (Китай) — поликристаллические батареи разной мощности (от 20 до 300 Вт).
  • Хевел (Россия) — компания производит микроморфные и гетероструктурные панели с УПТ до 20-22% и невысокой стоимостью;

Учтите, что выбор производителя не критичен. Вам нужно сосредоточиться на емкости аккумулятора, полупроводниках и отзывах покупателей. В Интернете есть много информации о лучших моделях солнечных элементов, а также руководства по установке.

Пример: установка солнечных батарей на крыше дома:

Подъем и установка электрических солнечных панелей:

Cолнечная батарея, как работает и производится

Содержание:

Каждую секунду на поверхность нашей планеты поступает огромное количество солнечной энергии, давая жизнь всему живому. Достойная задача пытливых умов — это решение, которое отвечало бы потребностям людей. И те, кто придумал конструкцию солнечной батареи, способной преобразовывать солнечный свет в электричество, уже пытаются ее реализовать.

легче понять, как работает солнечный элемент, если взглянуть на конструкцию на основе монокристаллического кремния.

Как устроена солнечная батарея

Два слоя кремния с разными физическими свойствами образуют тонкую фольгу. Внутренний слой представляет собой чистый монокристаллический кремний с проводимостью p-типа, который снаружи покрыт «загрязненным» слоем кремния. Это может быть, например, примесь фосфора. Имеет проводимость n-типа. Тыльная сторона пластины покрыта слоем прочного металла.

В раме фотоэлементы закреплены таким образом, что сломанный можно заменить. Вся конструкция покрыта закаленным стеклом или пластиком, что защищает ее от негативного воздействия внешних факторов.

Принцип работы солнечной батареи

В результате перетекания заряда на границе слоев пера образуется зона нескомпенсированного положительного заряда в слое n и отрицательного заряда в слое p, т.е известная всем из курса физики школы pn-переходов.

Разность потенциалов, возникающая на стыке, контактная разность потенциалов (потенциальный барьер) препятствует прохождению электронов из p-слоя, но свободно проходит неосновные носители в обратном направлении, что дает возможность получить фото-ЭДС при солнечном свете попадает в УИК.

Под воздействием солнечного света поглощенные фотоны начинают генерировать неравновесные электронно-дырочные пары. Электроны, генерируемые вблизи перехода, переходят из p-слоя в n-область.

Точно так же лишние отверстия и n слоев попадают в p-слой (рисунок a). Оказывается, положительный заряд накапливается в p-слое, а отрицательный — в n-слое, вызывая напряжение во внешней цепи (рисунок b). Источник тока имеет два полюса: положительный — слой p и отрицательный — слой n.

Примечание

Это основной принцип работы солнечных элементов. Электроны, таким образом, кажутся бегущими по кругу, то есть покидают p-слой и возвращаются в n-слой, минуя нагрузку (батарею).

Фотоэлектрический отток в единичном элементе перехода обеспечивается только теми электронами, энергия которых превышает ширину определенной запрещенной зоны. Те, у кого меньше энергии, не участвуют в этом процессе. Это ограничение можно снять с многослойных структур, состоящих из нескольких СЭ, в которых ширина запрещенной зоны различна.

Их называют каскадными, многопереходными или тандемными. Их фотоэлектрическое преобразование выше из-за того, что такие солнечные элементы работают с более широким солнечным спектром. В них фотоэлементы обнаруживаются по мере уменьшения ширины запрещенной зоны.

Солнечные лучи сначала попадают в фотоэлемент с наибольшей площадью, и наиболее энергичные фотоны поглощаются.

Затем фотоны, прошедшие из верхнего слоя, попадают в следующий элемент и так далее

В области каскадных элементов основным направлением исследований является использование арсенида галлия в качестве одного или нескольких компонентов. Эти элементы имеют коэффициент преобразования 35%.

Элементы соединены в одну батарею, так как технические возможности не позволяют изготавливать отдельный элемент больших размеров (а значит и мощности.

Солнечные элементы могут работать долгое время.

Они зарекомендовали себя как стабильный и надежный источник энергии, пройдя испытания в космосе, где главную опасность для них представляют метеорная пыль и радиация, приводящие к эрозии кремниевых элементов.

Но, поскольку на Земле эти факторы не оказывают на них столь негативного влияния, можно предположить, что жизнь стихий будет еще дольше.

Солнечные батареи уже находятся на службе у человека, обеспечивая энергией различные устройства, от сотовых телефонов до электромобилей.

И это вторая попытка человека обуздать неограниченное количество солнечной энергии, заставив ее работать себе во благо. Первой попыткой было создание солнечных коллекторов, в которых электричество вырабатывалось за счет нагрева воды до точки кипения концентрированными лучами солнца.

Важный

Преимущество солнечных панелей в том, что они вырабатывают электричество напрямую, теряя гораздо меньше энергии, чем многоступенчатые солнечные коллекторы, в которых процесс генерации связан с концентрацией солнечного света, нагревом воды, генерацией пара, который заставляет турбину вращаться и только потом вырабатывает электроэнергию из генератора. Основные параметры солнечных панелей — это, прежде всего, мощность. Тогда важно, сколько у них энергии.

Этот параметр зависит от емкости аккумуляторов и их количества. Третий параметр — пиковая потребляемая мощность, означающая количество возможных одновременных подключений устройств. Еще один важный параметр — номинальное напряжение, от которого зависит выбор дополнительного оборудования: инвертор, солнечная панель, контроллер, аккумулятор.

Виды солнечных батарей

На первый взгляд все солнечные панели выглядят одинаково: элементы, покрытые темным стеклом с токопроводящими металлическими полосами, заключены в алюминиевый каркас.

Но солнечные панели классифицируются по мощности вырабатываемой ими электроэнергии, которая зависит от конструкции и площади панели (это могут быть миниатюрные пластины мощностью до десяти ватт и широкие «пластины» от двухсот и более Вт).

Кроме того, они различаются типом образующих их солнечных элементов: фотохимические, аморфные, органические, а также созданные на основе кремниевых полупроводников, у которых коэффициент фотоэлектрического преобразования во много раз выше. Следовательно, больше мощности (особенно в солнечную погоду). Конкурентом последней может стать солнечная батарея на основе арсенида галлия. То есть сегодня на рынке можно найти пять типов солнечных панелей.

Они различаются материалами, использованными для их изготовления:

1. Поликристаллические фотоэлектрические панели с характерным синим цветом солнечной панели, кристаллической структурой и КПД 12-14%.

Поликристаллическая панель < p>

2. Панели из монокристаллических элементов дороже, но и эффективнее (КПД — до 16%).

Монокристаллическая панель

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

Панель из аморфного кремния < p>

4. Панели из теллурида кадмия, созданные по пленочным технологиям (КПД — 11%).

Панель на основе теллурида кадмия < p>

5. Наконец, солнечные панели на основе полупроводников CIGS, состоящих из селена, индия, меди, галлия. Технологии их производства тоже основаны на пленках, но КПД достигает пятнадцати процентов.

Кроме того, солнечные панели могут быть гибкими и портативными.

Гибкие солнечные батареи

Гибкие панели очень удобны, легко сворачиваются в рулон, как обычная бумага. Хотя их стоимость выше, чем у их твердотельных аналогов, они заняли свою нишу на рынке.

В основном они востребованы туристами и путешественниками, которым при отсутствии электрификации необходимо заряжать свои мобильные гаджеты.

Ведущим производителем гибких солнечных элементов является Sun Charger, которая, кстати, недавно пополнила свой ассортимент моделями мощностью 34 Вт и 9 Вт.

Совет

Первая модель подходит для питания планшетов, мобильных телефонов, видеокамер, цифровых фотоаппаратов, GPS, гелевых батарей на 6 и 12 вольт, то есть может удовлетворить потребности большего количества людей во время пеших прогулок.

Особенности аккумулятора: компактная складная конструкция, работающая в диапазоне температур от -50 до +70 градусов, вес всего 420 грамм, оснащена антибликовым покрытием, встроенным светодиодом, люверсами для фиксации. Выходной разъем круглый (5,5 мм / 2,1 мм.).

Электрические характеристики: рабочее выходное напряжение 13,5В (стандарт 12В), холостой ход — 19В; рабочий выходной ток — 0,65 А; в сложенном и открытом виде размеры — 20,5х15х3 см и 50х41,5х0,4 см; выходная мощность — 8,6 Вт.

Вторая модель SunCharger SC-34/18 на сегодняшний день является самой мощной из линейки гибких солнечных элементов.

он был разработан специально для универсальных запоминающих устройств (ноутбуков), у которых, как правило, на входе зарядки 17-19 вольт. Максимальная мощность 18Вт. Подключается напрямую к устройствам для идеального соответствия.

понятно, что для менее «прожорливых» дисков подойдут и двенадцатавольтные свинцово-кислотные аккумуляторы, используемые в автомобилях.

Солнечная батарея подает 18 вольт в точке максимальной мощности и подключается непосредственно к этим устройствам. Следовательно, он «идеально» совмещен с ними.

Конечно, этот аккумулятор подходит и для зарядки менее прожорливых потребителей. Как известно, мощности всегда не хватает. Также он бесшумно заряжает свинцово-кислотные аккумуляторы 12 В, в том числе автомобильные (после нескольких часов зарядки автомобиль можно заводить). Его толщина составляет 4 см (т.е он стал немного больше), но при этом аккумулятор оказался немного компактнее традиционных аккумуляторов на 12 В.

Примечание

Это достигается благодаря более тонкой ткани, используемой при ее производстве, и многослойным солнечным элементам большей площади.

Помимо характерных черт предыдущей модели, на выходе, помимо круглого разъема, присутствуют еще «мама» и «папа».

Электрические характеристики: выходная мощность по маркировке 34 Вт; рабочий выходной ток — 1,9 А; размеры 40х18х4 см (в сложенном виде) и 40х18х4 см (в открытом виде). Выходное напряжение 18 В и 26 В (без нагрузки). Вес, конечно, намного больше: 1,7 кг.

Портативная солнечная батарея – специально для туристов

В наши дни у всех есть электронные устройства. Дело не в том, что у кого-то меньше, а у кого-то больше. Все они нуждаются в зарядке, а для этого требуются зарядные устройства.

Но особенно остро эта проблема стоит для тех, кто находится в местах, где нет питания. Единственный аргумент в пользу продажи — солнечные батареи. Но цены на них остаются высокими и выбор невелик.

Лучшим вариантом, как принято считать, является продукция компании Goal Zero (хотя есть и российская, и китайская продукция, как всегда под сомнением).

Но оказалось, что не все плохо производится в Китае или Корее. Особенно порадовала чикагская компания по производству солнечных батарей YOLK, которая начала производство самой тонкой и легкой компактной солнечной бумаги Solar Paper. Его вес всего 120 грамм.

Но есть и другие преимущества: модульная конструкция, позволяющая увеличить мощность. Солнечная панель похожа на пластиковую коробку, размером с iPad, только вдвое тоньше. Спереди есть солнечная панель.

На корпусе есть разъем для ноутбука и USB-порты для подключения других солнечных батарей, а также фонарика. Внутри этой чудесной коробки находятся батарейки и плата управления. Заряжать устройство можно от одной розетки, и одновременно это может быть телефон и два ноутбука. Конечно, аппарат тоже заряжается от солнца.

Как только на него попадает свет, загорается индикатор. В полевых условиях солнечная панель просто незаменима — она ​​успешно заряжает все необходимые устройства — более быстрые телефоны, ноутбуки.

Портативные солнечные батареи компактны — они даже бывают в виде брелков, которые можно прикрепить к чему угодно. Они разработаны так, что их можно брать с собой на рыбалку, экскурсию и т.д.

Важный

У них должен быть фонарик, чтобы ночью освещать дорогу, палатку и так далее, опоры, позволяющие легко разместить их на рюкзаках, байдарках, палатках.

очень важно, чтобы в таком устройстве был встроенный аккумулятор, позволяющий заряжать устройства в ночное время.

Эффективность солнечных батарей

Ученые работают над повышением эффективности, но пока что первые по этому показателю солнечные панели на монокристаллических элементах. Состоящие из нескольких слоев — монокристаллические панели, расположенные таким образом, что один из слоев поглощает зеленую энергию, другой — красную, третий — синюю. Но стоимость таких панелей очень высока.

Производство солнечных батарей

Как известно, солнечная батарея состоит из нескольких необходимых частей.

Его основа, как двигатель в машине или человеческое сердце, представляет собой солнечную батарею: прозрачный прямоугольный ящик с темными квадратами из тонко нарезанного кремния внутри.

Кремний, используемый в производстве, а точнее его оксид (соединение с кислородом), является основным элементом при производстве солнечных элементов.

Технологии, лежащие в основе производства солнечных элементов, постоянно совершенствуются и состоят из нескольких этапов.

  • Третий этап состоит в ламинировании сварных пластин в блоки с пленкой этиленвинилацетата, а затем с защитным покрытием, которое выполняется с помощью компьютера, который контролирует давление, вакуум и температуру.
  • На втором этапе пластина сваривается секциями, из которых на стекле формируются блоки, чтобы исключить возможность механического воздействия на готовые солнечные элементы. Секции обычно состоят из 9-10 солнечных элементов, блоки — из 4-6 секций.
  • На первом этапе подготавливается сырье: кварцевый песок очищается путем прокаливания его с коксом. В результате он освобождается от кислорода, превращаясь в комки чистого кремния, чем-то напоминающие уголь. Таким образом, из него выращивают кристаллы, составляющие основу солнечных батарей, упорядочивая структуру кремния. Для этого чистый кремний погружают в тигель, нагревают до высокой температуры, добавляя затравку в расплавленную лаву. Можно сравнить его с образцом будущего кристалла, вокруг которого слой за слоем растет кремний упорядоченной структуры. После нескольких часов выращивания получается кристалл монокремния (или поликристаллического кремния, процесс производства которого дороже, что сказывается на цене солнечных элементов из него), похожий на большую сосульку. Затем цилиндрическая заготовка трансформируется в параллелепипед. Далее кусок разрезают на листы толщиной 100-200 мкм (толщина трех человеческих волос), их проверяют, сортируют и отправляют на следующий этап обработки.
  • Четвертый этап — заключительный. При этом монтируется распределительная коробка и алюминиевый каркас. Испытание проводится снова, во время которого измеряются напряжение холостого хода, ток короткого замыкания, напряжение и ток точки максимальной емкости.

Лидерами среди компаний, производящих солнечные панели, являются страны: Китай (Trina Solar, Yingli, Suntech), Япония (Sharp Solar) и США (First Solar), которые не только их производят, но и участвуют в проектировании солнечные станции и их строительство… Самая мощная в мире СЭС Agua Caliente в Аризоне — дело рук этой компании. Строительство крупнейшей в Украине солнечной электростанции «Перово» осуществила австрийская компания Activ Solar).

Использование солнечных батарей Suntech для освещения стадиона в Пекине

Сила тока

Сила электрического тока в солнечном элементе зависит от таких факторов, как:

  • угол падения света на приемный элемент;
  • продолжительность элемента;
  • интенсивность излучения от источника света;
  • площадь элемента, принимающего фотоны;
  • количество света, попадающего на поверхность элемента;
  • КПД системы (в настоящее время у самых продвинутых аналогов не более 24%. О КПД солнечных панелей вы можете прочитать в этой статье.);
  • температура окружающего воздуха (чем она выше, тем больше сопротивление элемента).

Виды аккумуляторов, используемых в батареях

Солнечная батарея

Батареи — важный элемент солнечной системы дома, работающей круглосуточно и без выходных.

В этих устройствах используются батареи следующих типов:

  • Аккумуляторы AGM;
  • гель;
  • стартер;
  • затопленные (OPZS) и опломбированные (OPZV.

Батареи других типов, например щелочные или литиевые, дороги и используются редко.

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

Стартерные аккумуляторы

Самый распространенный тип аккумулятора. Они недорогие, но имеют высокий ток саморазряда. Поэтому через несколько пасмурных дней батареи разрядятся, даже если нет заряда.

Недостатком таких устройств является то, что выделение газа происходит во время работы. Поэтому их необходимо устанавливать в нежилом и хорошо вентилируемом помещении.

К тому же срок службы таких аккумуляторов составляет до 1,5 лет, особенно при многократных циклах заряда-разряда. Поэтому в долгосрочной перспективе эти устройства будут самыми дорогими.

Гелевые аккумуляторы

Гелевые батареи не требуют обслуживания. При эксплуатации нет выделения газов, поэтому их можно устанавливать как в жилом помещении, так и в помещении без вентиляции.

Такие устройства обеспечивают высокий выходной ток, большую емкость и низкий ток саморазряда.

Недостатком таких устройств является их высокая цена и небольшой срок службы.

AGM батареи

Эти батареи имеют небольшой срок службы, однако у них есть много преимуществ:

  • большое количество (около 600) циклов заряда-разряда;
  • быстрая зарядка (до 8 часов;
  • отсутствие газовыделения при работе;
  • маленький размер;
  • хорошая производительность при неполной зарядке.

Заливные (OPZS) и герметичные (OPZV) аккумуляторы

Такие устройства самые надежные и имеют самый продолжительный срок службы. У них низкий ток саморазряда и высокое энергопотребление.

Эти качества делают такие устройства наиболее популярными для установки в фотоэлектрических системах.

Как определить размер и количество фотоэлементов?

Размер и количество необходимых фотоэлементов зависят от напряжения, силы тока и мощности, получаемой от батареи. Напряжение элемента в солнечный день составляет 0,5 В. В пасмурную погоду оно намного ниже. Таким образом, 36 фотоэлементов подключены последовательно для зарядки аккумуляторов 12 В. В результате для батарей 24 В требуется 72 элемента и так далее. Их общее количество зависит от площади элемента и требуемой мощности.

Один квадратный метр площади батареи с учетом эффективности может дать около 150 Вт. Точнее, его можно определить по метеорологическим справочникам, которые показывают количество солнечной радиации на месте установки солнечной электростанции или в Интернете. Работоспособность устройства указана в паспорте.

При изготовлении фотоэлектрической электростанции своими руками необходимое количество элементов определяется мощностью элемента в заданном климате с учетом КПД.

Много солнечных панелей для большого здания

Эффективность солнечных батарей зимой

Хотя зимой солнце встает ниже, световой поток немного уменьшается, особенно после снегопада.

Зимой солнечные батареи менее эффективны по трем основным причинам:

  • Снег, особенно мокрый снег, прилипает к поверхности устройства. Его необходимо удалить сразу после падения.
  • Зимой меньше дневного света и больше пасмурных дней. Поменять его невозможно, поэтому рассчитывать заряд батареи придется исходя из зимнего минимума.
  • Угол падения лучей меняется. Для сохранения мощности угол наклона АКБ нужно менять не реже одного раза в сезон, а лучше — раз в месяц.
Источники

  • https://naked-science.ru/article/nakedscience/how-solar-cells-work
  • https://3batareiki.ru/bez-rubriki/solnechnye-batarei-dlya-zagorodnogo-doma-i-dachi-ustrojstvo-kak-pravilno-vybrat
  • https://EarthGenerator.ru/sun/solar-battery/solnechnye-batarei-dlya-doma/
  • https://ekobatarei.ru/vidy/solnce-alternativnyj-istochnik-elektroenergii
  • https://LampaExpert.ru/alternativnye-istochniki/chto-takoe-solnechnye-batarei
  • https://elektroservis-rostov.ru/svoimi-rukami/printsip-raboty-solnechnoj-batarei-kak-ustroena-i-rabotaet-solnechnaya-panel.html
  • https://teplo.guru/eko/ustroystvo-solnechnoy-batarei.html

Поделиться с друзьями
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Строительная фирма Bachatsky. Строительные и цементные работы
Adblock
detector