اصل عملکرد و دستگاه باتری خورشیدی. پنل های خورشیدی: چگونه کار می کند

در سال های اخیر، به اصطلاح "انرژی جایگزین" به طور فزاینده ای محبوب شده است. توجه ویژه ای به استفاده از تابش خورشیدی می شود. این کاملا طبیعی است، زیرا اگر عنصری ایجاد کنید که بتواند پرتوهای نور را به الکتریسیته تبدیل کند، می توانید یک منبع انرژی تمام نشدنی رایگان دریافت کنید. و چنین عنصری ایجاد شد. این "فوتوسل خورشیدی" یا "باتری خورشیدی" نامیده می شد و نحوه عملکرد آن باتری خورشیدی، فهمیدن آن بسیار آسان است.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد

نکته اصلی این است که فتوولتائیک ها را با کلکتورهای خورشیدی اشتباه نگیرید (هر دو اغلب به عنوان "پانل های خورشیدی" نامیده می شوند). اگر اصل کار کلکتورها بر پایه گرم کردن مایع خنک کننده باشد، فتوسل ها مستقیماً برق تولید می کنند. کار آنها بر اساس اثر فوتوالکتریک است که شامل تولید جریان تحت تأثیر نور خورشید در مواد نیمه هادی است.

نیمه هادی ها به موادی نیز گفته می شود که اتم های آنها یا دارای تعداد زیادی الکترون (نوع n) هستند یا برعکس فاقد آنها هستند (نوع p). و آن نواحی از ساختار عناصر p که در آن الکترون‌ها به طور بالقوه می‌توانستند، «حفره» نامیده می‌شوند. بر این اساس، یک فتوسل مبتنی بر نیمه هادی از دو لایه با انواع رسانایی مختلف تشکیل شده است.

پنل های خورشیدی چگونه با چنین ساختاری کار می کنند؟ به روش زیر. لایه داخلی عنصر از یک نیمه هادی p و لایه بیرونی که بسیار نازک تر است از یک نیمه هادی n ساخته شده است. در مرز لایه ها یک منطقه به اصطلاح وجود دارد اتصال p-n a» به دلیل تشکیل بارهای مثبت حجمی در لایه n و بارهای منفی در لایه p تشکیل شده است.

در این حالت، یک مانع انرژی خاص در منطقه انتقال ایجاد می شود که ناشی از تفاوت در پتانسیل بارها است. از نفوذ حامل های شارژ اصلی جلوگیری می کند، اما آزادانه از حامل های جزئی و در جهت مخالف عبور می کند. تحت تأثیر نور خورشید، بخشی از فوتون ها توسط سطح عنصر جذب می شود و جفت های "حفره-الکترون" اضافی تولید می کند. یعنی الکترون ها و حفره ها از یک نیمه هادی به نیمه هادی دیگر حرکت می کنند و بار منفی یا مثبت اضافی را به آنها منتقل می کنند. در این حالت اختلاف پتانسیل اولیه بین لایه های n و p کاهش می یابد و جریان الکتریکی در مدار خارجی ایجاد می شود.

ویژگی های ساختار

بسیاری از فتوسل های مدرن تنها یک اتصال p-n دارند. در این مورد، حامل‌های بار آزادانه تنها توسط فوتون‌هایی تولید می‌شوند که انرژی آنها بزرگ‌تر یا برابر با عرض "منطقه ممنوعه" در مرز انتقال است. این بدان معناست که فوتون‌های با مقدار انرژی کمتر به سادگی استفاده نمی‌شوند، که به نوبه خود کارایی سلول را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. برای غلبه بر این محدودیت، ساختارهای نوری چند لایه (اغلب چهار لایه) ایجاد شد.

آنها به شما این امکان را می دهند که از بخش بسیار بیشتری از طیف خورشیدی استفاده کنید و عملکرد بالاتری داشته باشید. علاوه بر این، فتوسل‌ها به گونه‌ای چیده شده‌اند که پرتوها ابتدا روی انتقال با وسیع‌ترین شکاف نواری می‌افتند. در همان زمان، فوتون‌های «پر انرژی» بیشتری جذب می‌شوند، در حالی که فوتون‌های با ذخیره انرژی کمتر عمیق‌تر می‌شوند و بقیه عناصر را تحریک می‌کنند.

پنل های خورشیدی چیست؟

سلول های خورشیدی، که اصل عملکرد آنها بر اساس اثر فوتوالکتریک است، برای مدت طولانی ایجاد شده اند. مشکل اصلی در تولید آنها در انتخاب موادی است که قادر به تولید جریان به اندازه کافی قدرتمند هستند. اولین آزمایش‌ها با سلول‌های سلنیوم انجام شد، اما کارایی آنها بسیار کم بود (حدود 1٪). امروزه سیلیکون به طور عمده در فتوسل ها استفاده می شود، بهره وری این دستگاه ها حدود 22 درصد است. علاوه بر این، طرح های سلولی جدید به طور مداوم در حال توسعه هستند (به عنوان مثال، با استفاده از گالیم یا آرسنید ایندیم) که دارای مقدار بیشتری هستند. بازدهی بالا. حداکثر راندمان پنل های خورشیدی امروزه 44.7 درصد است.

اما چنین عناصری بسیار گران هستند و تاکنون فقط در شرایط آزمایشگاهی تولید می شوند. سلول های مبتنی بر سیلیکون تک کریستالی یا پلی کریستالی و همچنین عناصر لایه نازک به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. باتری های نوری تک کریستال گران تر هستند، اما عملکرد بالاتری دارند، در حالی که پلی کریستال ها ارزان تر هستند، اما به دلیل ساختار ناهمگن شان، کارایی کمتری دارند. در تولید سلول‌های لایه نازک، از کریستال‌ها استفاده نمی‌شود، بلکه از لایه‌های سیلیکونی که روی یک بستر انعطاف‌پذیر قرار گرفته‌اند، استفاده می‌شود.

امروزه تقریباً همه می توانند منبع برق مستقل خود را روی باتری های خورشیدی جمع آوری کرده و در اختیار داشته باشند (در ادبیات علمی به آنها پانل های فتوولتائیک می گویند).

تجهیزات گران قیمت در طول زمان با فرصت دریافت برق رایگان جبران می شود. مهم است که پنل های خورشیدی یک منبع انرژی سازگار با محیط زیست هستند. در سال های اخیر، قیمت پانل های فتوولتائیک ده ها بار کاهش یافته است و همچنان کاهش می یابد، که نشان می دهد چشم اندازهای عالیهنگام استفاده از آنها

در شکل کلاسیک خود، چنین منبع برق از بخش های زیر تشکیل می شود: مستقیم، یک باتری خورشیدی (ژنراتور DC)، یک باتری با یک دستگاه کنترل شارژ و یک اینورتر که تبدیل می کند. دی سیبه یک متغیر

پنل های خورشیدی از مجموعه ای از سلول های خورشیدی (مبدل های فتوولتائیک) تشکیل شده اند که به طور مستقیم انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

بیشتر سلول های خورشیدی از سیلیکون ساخته شده اند که بسیار گران است. این واقعیت هزینه بالای انرژی الکتریکی را که با استفاده از پنل های خورشیدی به دست می آید تعیین می کند.

دو نوع مبدل فوتوالکتریک رایج است: آنهایی که از سیلیکون تک کریستال و پلی کریستال ساخته شده اند. آنها در فناوری تولید متفاوت هستند. اولی بازدهی تا 17.5٪ و دومی - 15٪ دارد.

مهمترین پارامتر فنیپنل خورشیدی که تاثیر عمده ای بر کارایی کل نصب دارد، آن است قدرت مفید. توسط ولتاژ و جریان خروجی تعیین می شود. این پارامترها به شدت تابش نور خورشید روی باتری بستگی دارد.

نیروی الکتروموتور سلول های خورشیدی منفرد به مساحت آنها بستگی ندارد و هنگامی که باتری توسط خورشید گرم می شود، حدود 0.4٪ در هر 1 گرم کاهش می یابد. ج- جریان خروجی به شدت تابش خورشید و اندازه سلول های خورشیدی بستگی دارد. هر چه روشن تر نور خورشید، جریان بیشتری توسط سلول های خورشیدی تولید می شود. جریان شارژ و توان خروجی در هوای ابری به شدت کاهش می یابد. این به دلیل کاهش جریان تامین شده توسط باتری است.

اگر باتری روشن شده توسط خورشید به مقداری بار با مقاومت Rn بسته شود، یک جریان الکتریکی I در مدار ظاهر می شود که مقدار آن با کیفیت مبدل فوتوالکتریک، شدت روشنایی و مقاومت بار تعیین می شود. توان Pn که در بار آزاد می شود با محصول Pn = InUn تعیین می شود که در آن Un ولتاژ در پایانه های باتری است.

بیشترین توان در بار در مقاومت بهینه Ropt آزاد می شود که مربوط به بالاترین ضریب عملکرد (بازده) تبدیل انرژی نور به انرژی الکتریکی است. هر مبدل مقدار Ropt خود را دارد که به کیفیت، اندازه سطح کار و درجه روشنایی بستگی دارد.

سلول خورشیدی متشکل از سلول های خورشیدی منفرد است که به صورت سری و موازی به منظور افزایش پارامترهای خروجی (جریان، ولتاژ و توان) به هم متصل می شوند. در اتصال سریالعناصر ولتاژ خروجی را با جریان خروجی موازی افزایش می دهند.

به منظور افزایش جریان و ولتاژ، این دو روش اتصال با هم ترکیب می شوند. علاوه بر این، با این روش اتصال، خرابی یکی از سلول های خورشیدی منجر به از کار افتادن کل زنجیره نمی شود، یعنی. قابلیت اطمینان کل باتری را بهبود می بخشد.

بنابراین، باتری خورشیدی از سلول های خورشیدی متصل به سری موازی تشکیل شده است. مقدار حداکثر جریان ممکن داده شده توسط باتری به طور مستقیم با تعداد اتصالات موازی و نیروی محرکه برقی- سلول های خورشیدی به صورت سری متصل می شوند. بنابراین، با ترکیب انواع اتصال، یک باتری با پارامترهای مورد نیاز مونتاژ می شود.

سلول های خورشیدی باتری توسط دیودها شنت می شوند. معمولاً 4 عدد از آنها وجود دارد - یکی برای هر ¼ قسمت باتری. دیودها قسمت هایی از باتری را از خرابی محافظت می کنند ، که به دلایلی تیره شده است ، یعنی اگر در نقطه ای از زمان نور روی آنها نمی افتد.

باتری به طور موقت 25٪ کمتر تولید می کند توان خروجینسبت به نور معمولی خورشید در کل سطح باتری.

در غیاب دیودها، این سلول‌های خورشیدی بیش از حد گرم می‌شوند و از کار می‌افتند، زیرا در طول خاموشی به مصرف‌کننده‌های جریان تبدیل می‌شوند (باتری‌ها از طریق سلول‌های خورشیدی تخلیه می‌شوند)، و هنگامی که از دیودها استفاده می‌شود، آنها شنت می‌شوند و جریانی از آنها عبور نمی‌کند.

انرژی الکتریکی حاصل در باتری ها ذخیره می شود و سپس به بار منتقل می شود. آکومولاتورها - منابع شیمیایی جریان. باتری زمانی شارژ می شود که پتانسیلی بیشتر از ولتاژ باتری به آن اعمال شود.

تعداد سلول های خورشیدی متصل شده به صورت سری و موازی باید به گونه ای باشد که ولتاژ کاری تغذیه شده به باتری ها، با در نظر گرفتن افت ولتاژ در مدار شارژ، کمی بیشتر از ولتاژ باتری ها باشد و جریان بار باتری، ولتاژ مورد نیاز را تامین کند. جریان شارژ

به عنوان مثال برای شارژ باتری 12 ولتی سرب اسیدی، داشتن باتری خورشیدی متشکل از 36 سلول ضروری است.

در نور ضعیف خورشید، شارژ باتری کاهش می یابد و باتری خاموش می شود انرژی الکتریکیگیرنده الکتریکی، یعنی باتری های قابل شارژ به طور مداوم در حالت تخلیه و شارژ مجدد کار می کنند.

این فرآیند توسط یک کنترل کننده خاص کنترل می شود. شارژ چرخه ای نیاز به ولتاژ ثابت یا جریان شارژ ثابت دارد.

در نور خوب، باتری به سرعت تا 90 درصد ظرفیت نامی خود شارژ می‌شود و سپس با سرعت پایین‌تری تا ظرفیت کامل شارژ می‌شود. تغییر به نرخ شارژ کمتر توسط کنترلر شارژر کنترل می شود.

موثرترین استفاده از باتری های ویژه - ژل (اسید سولفوریک به عنوان الکترولیت در باتری استفاده می شود) و باتری های سرب که با استفاده از فناوری AGM ساخته می شوند. این باتری ها برای نصب و نگهداری نیاز به شرایط خاصی ندارند. عمر سرویس پاسپورت چنین باتری هایی 10 تا 12 سال با عمق تخلیه بیش از 20٪ نیست. باتری ها هرگز نباید کمتر از این مقدار تخلیه شوند، در غیر این صورت عمر مفید آنها به شدت کاهش می یابد!

باتری از طریق یک کنترلر که شارژ آن را کنترل می کند به باتری خورشیدی متصل می شود. هنگام شارژ باتری برای قدرت کاملیک مقاومت به پنل خورشیدی متصل است که نیروی اضافی را جذب می کند.

برای تبدیل ولتاژ DC از باتری به ولتاژ AC، که می تواند برای تغذیه اکثر گیرنده های الکتریکی در ارتباط با پنل های خورشیدی استفاده شود، می توانید از دستگاه های ویژه - اینورترها استفاده کنید.

بدون استفاده از اینورتر از باتری خورشیدی، می توان گیرنده های الکتریکی را که روی آن کار می کنند تغذیه کرد ولتاژ ثابت، شامل تجهیزات قابل حمل مختلف، منابع نور کم مصرف، به عنوان مثال، همان لامپ های LED.

نویسنده متن: آندری پوونی. این متن ابتدا در سایت Electricik.info منتشر شد. تجدید چاپ با اجازه ویراستاران

اغلب، کسانی که در خانه خود زندگی می کنند مجبورند با این واقعیت کنار بیایند که به دلایل فنی یا به دلایلی برق را خاموش می کنند. اضطراری. چنین مشکلاتی نه تنها باعث ناراحتی، بلکه مشکلات زیادی نیز می شود، به عنوان مثال، فاسد شدن مواد غذایی، در صورتی که نیاز به استفاده از وسایل برقی باشد، انجام کار غیرممکن است. در چنین شرایطی چه باید کرد؟ ارزش نصب پنل های خورشیدی را دارد که به شما امکان می دهد این مشکل را در سریع ترین زمان ممکن حل کنید و فقط می تواند مزایایی داشته باشد و نه بیشتر.

باتری خورشیدی (یا پنل) باتری (به نام صفحه نوری) است که رسانایی خود را تغییر می دهد و با قرار گرفتن در معرض نور خورشید انرژی آزاد می کند. این تحول است که ساختار مسکونی را غنی می کند برق لازم. معمولا، پنل های خورشیدیانواع مختلفی دارند.

طرح های زیر به فروش می رسد:

تک کریستالی؛
پلی کریستال؛
بی شکل.

هر طرح دارای عملکرد خاصی است که اصل عملکرد و قیمت به طور مستقیم به آن بستگی دارد. صفحه ای با حداقل توان باتری ساخته شده بر پایه تک کریستال ها در نظر گرفته می شود و کمترین قیمت را نیز دارند. اساساً، آنها سعی می کنند در شرایطی استفاده شوند که تامین برق ثابت خیلی مهم نیست.

صاحب یک خانه خصوصی و مستقیماً چنین باتری هایی باید با دقت از تمیز بودن پنل فتوولتائیک اطمینان حاصل کنند ، زیرا اگر روی روکش آن قرار گیرد. تعداد زیادی ازآلاینده هایی مانند برف، فضولات پرندگان و حتی برگ های خشک راندمان را کاهش داده و ولتاژ تامین شده را کاهش می دهند. باتری خورشیدی برای خانه بر اساس یک اصل خاص کار می کند.

برای مثال:

انرژی خورشید توسط یک صفحه سیلیکونی گرفته می شود.
با گرم شدن، انرژی آزاد می شود.
علاوه بر این، الکترون ها فعال می شوند، این به حرکت آنها در امتداد هادی کمک می کند.
هادی ها جریان را به داخل حفره باتری هدایت می کنند، این نوعی شارژ مجدد را تشکیل می دهد.
از طریق اتصال با سیم، جریان به سمت لوازم خانگی می رود.

اصل عملکرد نصب کاملاً قابل درک است ، اما ارزش آن را دارد که با ویژگی های نگهداری باتری و اینکه آیا اصلاً مورد نیاز است آشنا شوید. در ابتدا لازم به ذکر است که بخش متحرک در باتری خورشیدی کاملاً وجود ندارد، زیرا اینها سازه های ثابت هستند.

تعمیر و نگهداری چگونه انجام می شود تا باتری خورشیدی کار کند

به عنوان یک قاعده، تمیز کردن پوشش باید هر 7 روز یک بار انجام شود. کارشناسان معتقدند که این برای حفظ حالت بهینه صفحات در شکل خالص آنها کاملاً کافی است. همچنین لازم است تعدادی از مراحل انجام شود، این امر به پانل ها اجازه می دهد بدون مشکل کار کنند و همچنین از ایجاد نقص و نقص جلوگیری می کند.

مورد نیاز برای انجام:

بازرسی خارجی برای تشخیص شل شدن بست ها و ترک ها در قاب.
تمیز کردن پنل.
کابل برق را از نظر سیم های در معرض دید که می تواند باعث آتش سوزی شود، بررسی کنید.
نظارت و اصلاح وضعیت نشانگرهای اتوماسیون و ابزار دقیق.
نظارت بر سطح باتری
کنترل وضعیت واحدهای ساختاری بلوک برای تشخیص سازندهای خورنده.
بازرسی استحکام پوشش پانل.

همچنین لازم است موقعیت سازه را تنظیم کنید، بستگی به زمان سال دارد و هر اتصال رزوه ای را سفت کنید. علاوه بر این، می توان پانل ها را از یک شیلنگ با معمولی ترین آب جاری آبیاری کرد که برای آن 4 روش در سال کافی است.

یک مولد باد ایمن و کارآمد را می توان با دست مونتاژ کرد. تمامی مراحل کار در صفحه زیر توضیح داده شده است:

راندمان پنل خورشیدی و سایر پارامترها

آنها پنل های خورشیدی را از موادی مانند سیلیکون می سازند و هنگام خرید باید به ویژگی هایی مانند وجود نشانگر بازده توجه کرد که باید از 20٪ بیشتر شود. سطح بالامقاومت.

دسترسی شیشه ی حرارت دیدهمقاومت در برابر شدیدترین شرایط آب و هوایی، پوشش پلی کریستالی در صورت نصب محصول در منطقه ای با دمای گرم ضروری است.

پوشش تک کریستال برای مناطقی که شرایط آب و هوایی نامطلوب دارند مهم است. اجاق‌های خورشیدی سیلیکونی مدرن دارای چندین مزیت هستند. کسانی که قبلاً از چنین تاسیساتی استفاده می کنند بسیار مثبت پاسخ می دهند.

محصولات زیر شناخته شده است:

خود مختار؛
مقرون به صرفه ترین از نظر بودجه، زیرا هیچ پرداختی برای برق مورد نیاز نیست.
استفاده بسیار راحت، زیرا نیازی به تنظیم نیست.
مطلوب است، زیرا منبع به طور خودکار پر می شود.
محیطی؛
بی خطر؛
عملی، زیرا می توانند به عنوان ذخیره یا اصلی باشند.
بسیار بادوام.

کاستی هایی وجود دارد، اما در پس زمینه بسیاری ویژگی های مثبتمی توان آنها را بی اهمیت خواند. اینها شامل هزینه بالا، مقاومت کم در برابر بلایای آب و هوایی، نیاز به آماده سازی سایت برای مکان سازه، تعمیر و نگهداری، کاهش بهره وری در زمستان، نیاز به نوسازی، در صورت لزوم، افزایش قدرت و بر این اساس، بهره وری است.

انواع پنل های خورشیدی

مقرون به صرفه ترین محصولات برای جذب انرژی خورشیدی تک کریستال هستند، زیرا بر اساس آن ساخته شده اند ساده ترین تکنولوژیو از نظر قدرت می توانند به طور قابل توجهی از انواع دیگر صفحات پایین تر باشند. هر گونه ویژگی های خاص خود را دارد که به همین دلیل انتخاب آنها انجام می شود.

سه نوع اجاق خورشیدی وجود دارد:

تک کریستالی؛
پلی کریستال؛
بی شکل.

پانل های ساخته شده بر اساس سیلیکون پلی کریستالی گران ترین محصولات هستند، زیرا می توانند انرژی خورشیدی را حتی در شرایط ابری زیاد و هوای ابری جمع کنند. ویژگی آنها در این است عملکرد بالاو همچنین خنک شدن آهسته مذاب سیلیکون. پس از خنک شدن کامل بوم، تحت عملیات حرارتی مکرر قرار می گیرد.

این بشقاب ها در رنگ آبی تیره موجود هستند.

اگر از سیلیکون آمورف برای ساخت دال استفاده شود، اینها محصولاتی هستند که در مقادیر زیاد تولید نمی شوند. این طرح ها در مرحله بهبود، نوسازی هستند، زیرا برخی از مدل های آزمایشی به فروش رسیده اند.

پنل های خورشیدی عمدتا از چه ساخته شده اند؟

بسیاری از صاحبان فکر می کنند که اگر چنین تجهیزاتی را به تنهایی ایجاد کرده اند، برای این کار فقط باید از فناوری مونتاژ سیستم پیروی کنید، اما باید مجموعه الزامات بالایی را نیز برآورده کنید.

ترکیب عناصر برای گرفتن انرژی خورشیدی بسیار ساده است، زیرا تمام ساختارها شامل موارد زیر است:

ماژول خورشیدی؛
کنترل کننده؛
باتری؛
معکوس کننده؛
مبدل اولیه؛
مجموعه ای از سیم ها؛
دستگاه هایی که قادر به نظارت بر شارژ باتری هستند.
دستگاه های بردارنده باتری.

علاوه بر این، روکش های رول پلیمری ممکن است روی صفحات وجود داشته باشد که برای محافظت در برابر ضربه مورد نیاز است. عوامل خارجی. باتری خورشیدی برای جذب پرتوهای خورشید و تبدیل آنها به برق طراحی شده است.

دستگاه باتری خورشیدی و تفاوت های ظریف طراحی

هنگامی که تمام وسایل لازم و همچنین مواد و تجهیزات خریداری شد، ساخت و ساز مستقیم می تواند آغاز شود. هر کسی که خودش یک باتری خورشیدی را اختراع و اختراع کرد، لزوماً با طراحی شروع کرد که نکات مهمی را در نظر گرفته بود.

برای مثال:

محل قرارگیری سازه.
زاویه محصول.
محاسبه ظرفیت باربری سقف، در صورتی که نصب بر روی خود سقف انجام شود، نه بر روی دیوارها یا پایه خانه.

برای قاب از گوشه آلومینیومی استفاده می شود که ضخامت آن باید حداقل 35 میلی متر باشد. حجم سلول ها باید کاملاً با تعداد فتوسل مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، 835x690 میلی متر. سوراخ هایی برای سخت افزار در قاب ایجاد می شود. درزگیر در 2 لایه به داخل گوشه اعمال می شود. این قاب با یک ورق پلکسی، پلی کربنات، پلکسی گلاس یا هر ماده دیگری پر شده است.

برای مهر و موم کردن درزهای بین قاب و تار مواد، لازم است ورق را به دقت در کل محیط فشار دهید.

این محصول تا زمانی که کاملا خشک شود در خارج از منزل رها می شود. شیشه در 10 نقطه، در سوراخ های از پیش آماده شده، که باید در گوشه قاب و در هر طرف قرار گیرد، ثابت می شود. قبل از تثبیت فتوسل ها، لازم است سطح را از گرد و غبار تمیز کنید. بعد، سیم به کاشی لحیم می شود، که برای آن ابتدا مخاطبین با محلول الکل پاک می شوند و زیر شار قرار می گیرند. هنگام کار با کریستال، باید تا حد امکان مراقب باشید، زیرا ساختار بسیار شکننده ای دارد.

لاستیک در تمام طول تماس قرار می گیرد و به آرامی با یک آهن لحیم کاری گرم می شود. در مرحله بعد ، صفحات باید برگردانده شوند و همان اقدامات را انجام دهند. سپس فتوسل ها در یک قاب روی سطح پلکسی گلاس قرار می گیرند و روی نوار نصب ثابت می شوند. به عنوان تثبیت کننده می توان از چسب سیلیکونی معمولی استفاده کرد که به صورت نقطه چین زده می شود. یک قطره کوچک کاملاً کافی است، زیرا بسیار بادوام است.

محل کریستال ها باید با شکاف های 3-5 میلی متری بین آنها باشد تا هنگام گرم شدن تحت تأثیر اشعه ماوراء بنفش، تغییر شکل سطح ایجاد نشود. حتما هادی را در امتداد لبه های فتوسل ها با حفره شینه های مشترک وصل کنید. با استفاده از دستگاه مخصوص، کیفیت لحیم کاری تست می شود. برای آب بندی پانل، یک درزگیر بین ورق های صفحات اعمال می شود. برای اطمینان از حداکثر چسبندگی به شیشه، فشار دادن دقیق بوم ها ضروری است. لبه های قاب نیز با درزگیر پوشانده شده است.

کناره قاب مجهز به کانکتوری برای اتصال دیودهای شاتکی است. قاب برای محافظت با شیشه پوشانده شده و درزها نیز برای جلوگیری از ورود رطوبت به سازه آب بندی شده اند. در قسمت جلویی، باید پانل را با لاک پردازش کنید. پانل از قبل روی سقف، دیوارها یا هر مکان دیگری که برای آن در نظر گرفته شده است نصب می شود.

کارایی پنل خورشیدی

همانطور که قبلا ذکر شد، وجود دارد انواع متفاوتپنل های خورشیدی و هر کدام ویژگی های خاص خود را دارند. شایان ذکر است که طرح های هیبریدی نیز برای جذب انرژی خورشیدی وجود دارد، اما هزینه آنها بسیار بالاتر است و عمدتاً برای ساختمان های صنعتی استفاده می شود.

به طور طبیعی، کیفیت و عملکرد هر باتری خورشیدی به طور مستقیم به کارایی سلول های خورشیدی آن بستگی دارد که می تواند تحت تأثیر عواملی مانند:

شرایط آب و هوایی؛
آب و هوا؛
طول روز و شب؛
یکنواختی روشنایی پانل؛
تغییرات دمای هوا؛
وجود کثیفی روی پلاستیک؛
زیان های جبران ناپذیر

اساساً کارایی یا به عبارت دیگر عملکرد پنل های خورشیدی به طور مستقیم به یکنواختی نوردهی سازه بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر یکی از فتوسل های ساختمان برخلاف بقیه دارای شدت روشنایی کم باشد، این امر باعث توزیع ناهموار پرتوهای خورشید در هنگام برخورد با پانل می شود، به این معنی که اضافه بار و کاهش در آن وجود دارد. بازده انرژی کلی

برای کاهش تأثیر چنین عاملی، در برخی موارد آنها به سادگی فتوسل را که از کار می افتد خاموش می کنند.

برای تهیه پنل های خورشیدی حداکثر عملکرد، بسته به فصل سال باید دقیقاً آن را به سمت خورشید بگیرید. برخی از صاحبان چنین سازه هایی ترجیح می دهند نصب کنند تاسیسات ویژه، که از طریق آن می توان سازه را از راه دور کنترل کرد و یا به عبارتی آن را در جهت درست چرخاند. بسته به مکان خورشید سیستم هایی با چرخش خودکار وجود دارد که در طول روز به تنهایی بدون حرکت حرکت می کنند کمک خارجیبا توجه به برنامه داده شده

علاوه بر این، راندمان محصول می تواند تحت تأثیر وجود گرد و غبار و کثیفی روی صفحه قرار گیرد، زیرا برخی از فتوسل ها تیره شده و بنابراین توزیع نابرابر انرژی خورشیدی دریافتی آغاز می شود، همانطور که قبلا توضیح داده شد. ترکیب ویژه ای در فروش وجود دارد که می تواند سطح باتری خورشیدی را بپوشاند و در نتیجه از تجمع آلاینده هایی با طبیعت متفاوت روی آن جلوگیری کند.

باتری خورشیدی چگونه کار می کند (فیلم)

باتری خورشیدی تجهیزات گران قیمتی است، صرف نظر از اینکه به طور مستقل مونتاژ می شود یا خارج از قفسه خریداری می شود، و نیاز به نگهداری مداوم می تواند باعث ناراحتی شود، اما پس از سرمایه گذاری در این محصول، می توانید به حضور مداوم برق راضی باشید. برای مدت طولانی و عدم پرداخت برای او.

همه موجودات زنده روی زمین به لطف انرژی خورشید پدید آمدند. در هر ثانیه مقدار زیادی انرژی به صورت تابش خورشیدی به سطح سیاره می آید. در حالی که ما هزاران تن زغال سنگ و فرآورده های نفتی را برای گرم کردن خانه های خود می سوزانیم، کشورهای نزدیک به خط استوا در گرما در حال خشک شدن هستند. استفاده از انرژی خورشید برای نیازهای انسان، کاری شایسته برای ذهن کنجکاو است. در این مقاله، ما طراحی مبدل مستقیم نور خورشید به انرژی الکتریکی - یک سلول خورشیدی را در نظر خواهیم گرفت.

ساده ترین طراحی یک سلول خورشیدی (SC) بر اساس سیلیکون تک کریستالی در شکل نشان داده شده است.

ویفر نازک از دو لایه سیلیکون با خواص فیزیکی متفاوت تشکیل شده است. لایه داخلی سیلیکون تک کریستالی خالص با "رسانایی سوراخ" (نوع p) است. در خارج، با یک لایه بسیار نازک از سیلیکون "آلوده" پوشیده شده است، به عنوان مثال، با مخلوطی از فسفر (نوع n). (درباره p-، n- و انواع p-nمقاله در مورد دیودها را ببینید). یک تماس فلزی جامد در قسمت پشتی صفحه اعمال می شود. در مرزها nلایه های p، در نتیجه سرریز بارها، مناطق تخلیه شده با بار حجمی مثبت جبران نشده در لایه n و بار حجمی منفی در لایه p تشکیل می شوند. این مناطق با هم یک اتصال p-n را تشکیل می دهند.

مانع پتانسیل (اختلاف پتانسیل تماس) که در محل اتصال ایجاد شده است از عبور حامل های بار اصلی جلوگیری می کند. الکترون ها از کنار لایه p، اما آزادانه حامل های کوچک را در جهت مخالف عبور می دهند. این ویژگی اتصالات p-n امکان به دست آوردن photo-emf را هنگام تابش نور خورشید به سلول های خورشیدی تعیین می کند. هنگامی که SC روشن می شود، فوتون های جذب شده جفت الکترون-حفره غیرتعادلی تولید می کنند. الکترون های تولید شده در لایه p نزدیک پیوند p-n به پیوند p-n و موجود نزدیک می شوند. میدان الکتریکیبه منطقه n منتقل می شوند.

به طور مشابه، سوراخ های اضافی ایجاد شده در لایه n تا حدی به لایه p منتقل می شود (شکل a). در نتیجه، لایه n یک بار منفی اضافی و لایه p یک بار مثبت به دست می آورد. اختلاف پتانسیل تماس اولیه بین لایه های p و n نیمه هادی کاهش می یابد و یک ولتاژ در مدار خارجی ظاهر می شود (شکل b). قطب منفی منبع جریان مربوط به لایه n و لایه p با مثبت است.

اکثر سلول های خورشیدی مدرن دارای یک اتصال p-n هستند. در چنین عنصری، حامل‌های بار آزاد تنها توسط فوتون‌هایی ایجاد می‌شوند که انرژی آن‌ها بزرگتر یا مساوی با فاصله باند است. به عبارت دیگر، پاسخ فوتوالکتریک یک سلول پیوندی منفرد به بخشی از طیف خورشیدی که انرژی آن بیشتر از شکاف نواری است محدود می شود و از فوتون های با انرژی کمتر استفاده نمی شود. این محدودیت را می توان با ساختارهای چندلایه دو یا چند SC با شکاف باند متفاوت برطرف کرد. چنین عناصری چند اتصال، آبشار یا پشت سر هم نامیده می شوند. از آنجایی که آنها با بخش بسیار بزرگتری از طیف خورشیدی کار می کنند، راندمان تبدیل فتوولتائیک بالاتری دارند. در یک سلول خورشیدی معمولی چند اتصالی، فتوسل‌های منفرد پشت سر هم قرار می‌گیرند تا نور خورشید ابتدا با بیشترین فاصله باند به سلول برخورد کند، در حالی که فوتون‌هایی که بیشترین انرژی را دارند جذب می‌شوند.

فوتون های منتقل شده توسط لایه بالایی با شکاف نواری کوچکتر به عنصر بعدی نفوذ می کنند و غیره. جهت اصلی تحقیق در زمینه عناصر آبشاری با استفاده از آرسنید گالیم به عنوان یک یا چند جزء مرتبط است. راندمان تبدیل چنین سلول های خورشیدی به 35 درصد می رسد! به دلایل تکنولوژیکی، یک سلول خورشیدی منفرد را می توان تنها در اندازه کوچک ساخت، بنابراین، برای بهره وری بیشتر، چندین سلول در باتری ها ترکیب می شوند.

باتری های خورشیدی خود را در فضا به عنوان یک منبع انرژی نسبتا قابل اعتماد و پایدار ثابت کرده اند که می تواند بسیار کار کند مدت زمان طولانی. خطر اصلی برای سلول های خورشیدی در فضا، تشعشعات کیهانی و گرد و غبار شهاب است که باعث فرسایش سطح سلول های سیلیکونی و کاهش عمر باتری می شود. برای ایستگاه های مسکونی کوچک، این منبع فعلی ظاهراً تنها منبع قابل قبول و به اندازه کافی مؤثر باقی خواهد ماند.

نور خورشید نه تنها زندگی بر روی زمین را ممکن می کند، بلکه ممکن است در نهایت به تامین کننده نیز تبدیل شود تعداد زیادیالکتریسیته که بدون آن تمدن مدرن قابل تصور نیست. استفاده از نور خورشید ممکن است مستقیم نباشد، اما به صورت تامین انرژی برای توربین ها است.

در این مورد، مجموعه ای از آینه ها انرژی خورشیدی را روی یک مبدل حرارتی متمرکز می کنند که آب یا هر مایع دیگری را تبخیر می کند و بخار تولید می کند تا یک توربین معمولی متصل به یک ژنراتور را به حرکت درآورد. با این حال، تبدیل مستقیم نور خورشید به برق نیز ممکن است، به عنوان مثال، با استفاده از سلول های خورشیدی سیلیکونی.

یک سلول خورشیدی معمولی دارای شش لایه است. پایه (پایه) به طور همزمان به عنوان قطب منفی عنصر عمل می کند. لایه بازتابنده نور را در داخل قسمت کار عنصر نگه می دارد و بازده الکتریکی آن را افزایش می دهد. دو لایه سیلیکون غنی شده (نوع N و نوع P) هسته سلول خورشیدی را تشکیل می دهند. سیلیکون نوع N دارای بارهای منفی آزاد و سیلیکون نوع P دارای بارهای مثبت غیر محدود است. در غیاب روشنایی، این بارها در ناحیه تماس لایه‌ها جمع می‌شوند. هنگامی که نور خورشید روی عنصر می افتد، بارها به طرفین منحرف می شوند. اگر سلول خورشیدی بخشی از یک مدار بسته باشد، این حرکت بارها جریان مستقیم ایجاد می کند. بالای سیلیکون توسط یک فیلم شفاف محافظت می شود که تماس فلزی قطب مثبت روی آن قرار می گیرد.

سلول خورشیدی چگونه کار می کند

نور خورشید که بر روی یک سلول خورشیدی می افتد، بارهای مثبت و منفی را از هم جدا می کند که در منطقه تماس بین صفحات سیلیکونی نوع P و نوع N جمع می شوند. این جداسازی ولتاژی ایجاد می کند که تحت تأثیر آن، هنگامی که یک عنصر به یک مدار بسته متصل می شود، جریان الکتریکی در آن شروع به جریان می کند.

پانل های خورشیدی مقطعی

پنل های خورشیدی (تصویر بالای متن) جریان مستقیم تولید می کنند که می تواند در نیروگاه ها به جریان متناوب تبدیل شود. الکتریسیته اضافی تولید شده توسط سلول های خورشیدی را می توان در آن ذخیره کرد باطری های قابل شارژبرای استفاده بعدی

پنل های خورشیدی در فضا

برای اکثر ماهواره های فضایی، پنل های خورشیدی منبع اصلی انرژی هستند. این باتری ها (تصویر سمت راست) با باتری های مورد استفاده در زمین متفاوت هستند (تصویر سمت چپ). در حالی که باتری های نصب شده در نزدیکی سطح زمین باید از باران و گرد و غبار محافظت شوند، باتری هایی که در فضا کار می کنند باید از تشعشعات شدید کیهانی محافظت شوند.

نیروگاه حرارتی خورشیدی

نور خورشید می تواند گرما را به یک توربین بخار که یک ژنراتور را به حرکت در می آورد، تامین کند. مجموعه ای از آینه ها نور خورشید را روی برج هاب متمرکز می کند. پرتو نور حاصل آنقدر شدید است که می تواند سدیم را به بخار تبدیل کند. از بخار سدیم برای تبدیل آب به بخار استفاده می شود که سپس توربین را به حرکت در می آورد.