Hur solpaneler fungerar

Utformningen av ett solbatteri och principen för dess funktion beror på vilka material och vilken teknik den är gjord av. Därför måste du förstå funktionerna i huvudalternativen för att förstå vad deras skillnader är och välja lämplig lösning för användning. All data är relevant för högkvalitativa produkter, billiga batterier kanske inte uppfyller de deklarerade parametrarna, eftersom de ofta tillverkas med överträdelser av teknik.

Standard styv solpanelsdesign.

Terminologi

De viktigaste termerna som används inom detta område:

1. Solenergi är el som erhålls från solen när man använder paneler.
2. Solinsolering - visar hur mycket solljus som faller på en kvadratmeter av en yta som ligger vinkelrätt mot strålarna.
3. Fotovoltaiska celler är moduler som kan omvandla solljus till elektrisk energi. Vanligtvis producerar de från 1 till 2 watt energi, men det finns också mer produktiva alternativ.
4. Ett solcellssystem är en uppsättning utrustning som omvandlar solljus till elektricitet.
5. Solpaneler eller paneler är en grupp solceller grupperade i en stor modul och kopplade i serie eller serieparallellt. Vanligtvis innehåller ett batteri från 36 till 40 segment.
6. En array är en serie solpaneler anslutna för att ge önskad mängd ström.
7. Rammoduler - strukturer i en aluminiumram, hållbara och tätade.
8. Ramlösa element är flexibla alternativ, de används under förhållanden med lägre belastningar.
9. Kilowatt-timmar (kW) är ett standardmått på elektrisk effekt.
10. Effektivitet (effektivitet) - solpaneler. Visar hur mycket solenergi som träffar ytan som omvandlas till elektricitet. Vanligtvis är indikatorn 15-24%.
11. Nedbrytning är en minskning av kapaciteten hos solpaneler som uppstår på grund av naturliga orsaker. Det mäts som en procentandel av de ursprungliga indikatorerna.
12. Toppbelastningar är tillfällen då den största mängden el behövs.
13. Kristallint kisel är råvaran för tillverkning av solpaneler. Det vanligaste och hållbara alternativet för idag.
14. Amorft kisel är en komposition avsatt på ytan genom avdunstning och täckt med en skyddande komposition.
15. Halvledare är ämnen som kan leda ström under vissa förhållanden. Detta inkluderar de flesta av de nya materialen som används vid tillverkning av solpaneler.
16. En växelriktare är en anordning för att omvandla likström till växelström.
17. Styrenhet - reglerar utspänningen från solcellsmodulerna för att korrekt ladda batterierna.

Karta över insolation på Rysslands territorium.

Dessa är bara de vanligaste termerna, det finns ytterligare alternativ. Men även att känna till grunderna kommer att hjälpa dig att förstå ämnet mycket bättre.

Kvalitetskategorier

För att utvärdera kvaliteten på en solpanel är det först och främst nödvändigt att ta reda på klassen av råmaterial som används för produktion av solceller. Effektiviteten och livslängden för färdiga produkter beror på detta. 4 huvudklasser:

1. Betyg A - det bästa alternativet, där det inte finns några skador och sprickor. Fyllningens enhetlighet och ytans jämnhet garanterar hög prestanda, som ofta är ännu högre än vad som anges i dokumentationen. Dessutom har detta alternativ den lägsta nedbrytningshastigheten och behåller god prestanda under lång tid.
2. Betyg B något sämre i kvalitet, det kan finnas defekter på ytan. Men samtidigt, oftast, gör användningen det möjligt att få produkter som är jämförbara i effektivitet med klass A. Nedbrytningsindikatorerna är en storleksordning värre, därför förlorar de sina ursprungliga egenskaper snabbare.
3. Betyg C - ett alternativ där det kan finnas ganska allvarliga defekter - från sprickor till chips och andra skador. Till ett pris är sådana moduler mycket billigare, men deras effektivitet överstiger inte 15%. En billig lösning som passar för små laster.
4. Betyg D - Detta är i huvudsak det avfall som finns kvar efter tillverkningen av solceller, som inte bör användas för att tillverka batterier. Men många inte särskilt ärliga tillverkare, särskilt från Asien, använder dem i produktionen. Prestanda för detta alternativ är extremt låg.

Det är bättre att välja det första alternativet, i extrema fall är det andra också lämpligt.Endast de kan ge normal effektivitet och kommer att tjäna under lång tid.

Skyddsfilmen på solpaneler ska också vara av hög kvalitet.

EVA-lamineringsmaterial är en speciell film som sitter på framsidan och kan användas på fel sida. Huvudsyftet är att skydda arbetselement från negativa effekter utan att störa solljus. Högkvalitativa alternativ håller cirka 25 år, lågkvalitativa - från 5 till 10. Det är omöjligt att bestämma sorten med ögat, så det är lättare att gå vidare från priset - för bra alternativ kommer det inte att vara lågt.

I videon, till exempel, förstår de tydligt hur en elektrisk ström uppstår under påverkan av solljus.

Funktionsprincip

Det är ganska svårt att förklara funktionerna i solbatteriet, men du kan förstå de allmänna punkterna:

1. När solljus träffar fotoceller börjar bildandet av elektron-hålpar som inte är i jämvikt där.
2. På grund av överskottet av elektroner börjar de flytta till det nedre lagret av halvledaren.
3. Spänning appliceras på den externa kretsen. En positiv pol uppträder vid kontakten av p-lagret, och en negativ pol uppträder vid kontakten av n-lagret.
4. Om ett batteri är kopplat till fotocellerna erhålls en ond cirkel och ständigt rörliga elektroner ger en gradvis laddning av batteriet.
5. Konventionella kiselmoduler är engångsceller som bara kan generera ström från ett visst spektrum av solljus. Det är på grund av detta som utrustningens effektivitet är låg.
6. För att lösa problemet har tillverkare utvecklat kaskadalternativ, de kan ta energi från olika strålar av solspektrumet.Detta ökar effektiviteten, men på grund av de höga produktionskostnaderna är priset på sådana paneler mycket högre.
7. Den energi som inte omvandlas till elektricitet blir till värme, så solpaneler värms upp till 55 grader under drift och halvledarbatterier upp till 180. Dessutom, när solbatteriet värms upp, minskar solbatteriets effektivitet.

Det enklaste schemat för solbatteriet.

Förresten! Solpaneler är mest effektiva på klara vinterdagar, när det finns tillräckligt med ljus och den låga temperaturen kyler ytan.

Vad är de gjorda av

För att studera enheten för ett solbatteri måste du förstå huvudvarianterna, eftersom produktionstekniken har betydande skillnader beroende på de använda råvarorna:

1. Batterier CdTe. Kadmiumtellurid används vid tillverkning av filmmoduler. Ett lager på flera hundra mikrometer räcker för att få en verkningsgrad i storleksordningen 11% eller lite högre. Detta är en uppriktigt låg siffra, men i termer av 1 watt effekt är kostnaden för el minst 30% billigare än traditionella kiselalternativ. Trots det faktum att denna sort är mycket tunnare och lättare.
2. CIGS typ. Förkortningen betyder att sammansättningen innehåller koppar, indium, gallium och selen. Det visar sig en halvledare, som också appliceras i ett litet lager, men till skillnad från det första alternativet är effektiviteten här en storleksordning högre och uppgår till 15%.
3. GaAs och InP-typer särskiljer möjligheten att applicera ett tunt lager på 5-6 mikron, medan effektiviteten kommer att vara cirka 20%. Detta är ett nytt ord inom teknik för att utvinna elektricitet från solljus.På grund av de höga driftstemperaturerna kan batterier bli mycket varma utan att prestanda försämras. Men på grund av det faktum att sällsynta jordartsmetaller används i produktionen är kostnaden för denna typ hög.
4. Quantum Dot Batterier (QDSC). De använder kvantprickar som ett absorberande material för att omvandla solenergi istället för traditionella bulkmaterial. På grund av funktionerna i bandgaptuning är det möjligt att göra multi-junction-moduler som absorberar solenergi mer effektivt.
5. Amorft kisel appliceras genom avdunstning och har en heterogen struktur. Den har inte hög verkningsgrad, men en homogen yta absorberar även spritt ljus mycket bra.
6. Polykristallin varianter görs genom att smälta kisel och kyla det under vissa förhållanden för att producera enkelriktade kristaller. En av de vanligaste lösningarna på grund av den låga produktionskostnaden och bra effektivitetsindikatorer.
7. Monokristallin grundämnen består av fasta kristaller skurna i tunna plattor och dopade med fosfor. Den mest hållbara lösningen med låga nedbrytningshastigheter och en livslängd på minst 30 år, men oftast 10-15 år längre.

Batterier gjorda av kadmiumtellurid är ett av de mest lönsamma när det gäller kostnad per kilowatt el.

Förresten! Effektiviteten av ett eller annat alternativ beror på produktionstekniken, så det måste förtydligas.

Läs också

Typer och metoder för att installera solpaneler

 

För- och nackdelar med solpaneler

Varje typ har sina egna egenskaper som bör beaktas när man väljer för att avgöra vilken typ som är bäst lämpad:

1. Monokristallina paneler har den högsta effektiviteten och på grund av detta sparas området för placering av moduler. De håller i minst 25 år och tappar långsamt makten. Samtidigt är ytan väldigt känslig för smuts, den måste tvättas ofta. Och priset är det högsta av alla kiselbaserade alternativ.
2. Polykristallina alternativ absorberar inte solens strålar lika effektivt, men fungerar bättre i diffust ljus. När det gäller pris-kvalitetsförhållande är de mer lönsamma, men de tar upp mer plats på grund av lägre effektivitet.
3. Amorfa kiselbatterier kan placeras var som helst, inklusive på väggarna i byggnader, eftersom de absorberar spritt ljus väl. Med låg verkningsgrad har de ett lågt pris, så de kan användas som ett ekonomialternativ. Samtidigt tjänar de länge och är inte så rädda för ytföroreningar.
4. Alternativen för sällsynta jordartsmetaller har liknande fördelar och nackdelar, så du kan överväga dem tillsammans. När det gäller effektivitet är de överlägsna klassiska paneler, de kan appliceras på filmen, vilket är bekvämt. De har ett större temperaturområde, så uppvärmning påverkar inte arbetseffektiviteten. Men på grund av det höga priset och sällsyntheten hos metaller används sådana alternativ inte i stor utsträckning.

Det väggmonterade alternativet förenklar installationsarbetet.

Var används de

Alla övervägda alternativ kan installeras i den privata sektorn för att ta emot el från solen och spara på energiresurser eller till och med uppnå fullständig autonomi. När det gäller användning måste du överväga några enkla rekommendationer:

1. Monokristallina och polykristallina alternativ är bäst placerade på taket eller på marken, efter att tidigare ha byggt ramen i önskad vinkel.Det är önskvärt att lutningsvinkeln regleras, så att du kan anpassa dig till solen.
2. Filmmoduler kan placeras var som helst, både på väggar och på hustak. De fungerar bra även om strålarna inte träffar ytan i rät vinkel, vilket är väldigt viktigt.
3. I industriell skala är filmbatterier också att föredra eftersom de är billigare och lättare att installera.

Filmalternativ är lättare att installera med stora mängder arbete.

Det finns flera varianter av solceller, men cirka 90 % av marknaden upptas av traditionella silikonmodeller på grund av deras låga pris och goda prestanda. Du kan välja en av halvledarlösningarna, men då måste du spendera en och en halv till två gånger mer pengar.