- Tipuri de celule solare și funcția lor
- Din ce material se fac celulele solare
- Elementele principale ale bateriei solare
- Tehnologie de fabricație
- Cum functioneaza o baterie solara?
- Cum se conectează o baterie solară
O baterie solare modernă este o combinație de fotocelule care pot transforma radiațiile electromagnetice solare în energie electrică. Componentele sale principale sunt fotocelule, pe numărul cărora depinde tensiunea și curentul produs. Dispozitivul bateriei solare se bazează pe fenomenul efectului fotoelectric intern, care a fost descoperit pentru prima dată de către omul de știință Edmond Becquerel în 1839. În 1873, un alt om de știință Willoughby Smith a observat un astfel de efect în timpul iradierii plăcii de seleniu cu lumina soarelui. Cea mai mare distribuție a panourilor solare a fost obținută de la mijlocul secolului al XX-lea.
Tipuri de celule solare și funcția lor
În prezent, sunt utilizate mai multe tipuri de celule solare. Toți au o durată de viață lungă, care depășește adesea 30 de ani. Acest lucru este realizat datorită lipsei componentelor mecanice și a consumabilelor în proiectare.
Cele mai comune tipuri de fotocelule de astăzi sunt:
- monocristalin;
- policristaline;
- Film subțire.
Cel mai comun tip sunt panourile policristaline, care diferă în raportul optim dintre preț și eficiență. În cele mai multe cazuri, eficiența lor ajunge la 12-13%. Aceste baterii sunt caracterizate de o structură cristalină și o culoare albastră. Panourile solare monocristaline sunt mai eficiente, deoarece eficiența lor atinge 15-16%. Cu toate acestea, având în vedere costul unui singur watt de putere, utilizarea lor este mai scumpă.
Bateriile monocristaline și policristaline au funcții similare:
Filmul subțire are cea mai mică eficiență, care nu depășește 12%. În același timp, datorită prețului scăzut al fotocelulelor care fac parte din design, un watt de energie electrică este mai ieftin aici decât în alte baterii. În plus, panourile cu pelicule subțiri ocupă o suprafață de 2-3 ori mai mare decât panourile mono- și policristaline. Prin urmare, este mai bine să le folosiți pentru alimentarea sistemelor mari cu o capacitate mai mare de 10 kW.
Din ce material se fac celulele solare
Cel mai obișnuit material pentru fabricarea panourilor solare este siliciul cristalin. Siliciul cu un singur cristal este produs prin metoda Czochralski sau creuzet. Mai simplu pentru fabricare este siliciul policristalin, care în structură este o colecție de cristale. De asemenea, siliconul din panglică poate fi utilizat ca material pentru fabricarea fotocelulelor. Pentru producția sa, două straturi subțiri de siliciu sunt suprapuse unul peste celălalt. Este mai ieftin de fabricat, dar și mai puțin eficient.
Elementele principale ale bateriei solare
Dispozitivul modern al bateriei solare asigură prezența obligatorie a unei carcase durabile în care vor fi plasate fotocelule. Acest lucru se datorează fragilității panourilor. Cazul este o cutie de dimensiuni mici cu coaste laterale mici. În acest caz, marginile nu trebuie să interfereze cu lumina soarelui pentru a obține ieșirile elementelor. Dimensiunea cutiei este determinată de numărul de celule solare. Următorul element al designului este substratul, care este amplasat în caroserie direct pe panou. Înainte de a instala substratul, corpul trebuie tratat cu vopsele speciale care sunt rezistente la microorganisme și umiditate. În plus, carcasa ar trebui să aibă găuri de ventilație, care să mențină o anumită temperatură și să producă gaze care se eliberează atunci când bateria funcționează într-o cantitate mică.
Tehnologie de fabricație
Inițial, fotocelulele trebuie lipite împreună. Dacă ați cumpărat obiecte cu protuberanțe metalice, atunci puteți să lipiți bateriile împreună. Trebuie să faceți acest lucru foarte atent și cu atenție. După lipire, componentele conectate trebuie să fie lipite pe substratul din partea superioară a panoului. Acest lucru se realizează cel mai bine cu un adeziv special de silicon, care nu interferează cu penetrarea soarelui. În plus, promovează transferul normal de căldură. Cu toate acestea, nu exagerați cu clei, deoarece aceasta poate deteriora bateriile. Numai centrul celulelor trebuie să fie lipit. Apoi, toate elementele trebuie să fie conectate la fir, care este alimentat într-unul din orificiile de ventilație furnizate anterior. Pentru a fixa firul la celulele solare, este mai bine să utilizați chit de silicon.
În etapa următoare, plexiglasul este instalat pe panouri. Cu toate acestea, înainte de aceasta, trebuie să conectați dioda Schottky de la componente sensibile la căldură. Această diodă va servi ca un dispozitiv de blocare care va proteja fotocelulele în cazul căderilor de tensiune. În plus, dioda Schottky va opri puterea sistemului la o rețea mică de energie. Deci, bateriile, încărcate de la soare, nu vor fi descărcate atunci când alimentarea este întreruptă. Când este conectată dioda, puteți pune plexiglasul și fixați-l cu șuruburi. Tehnologia de fabricare a panourilor solare este destul de simplă și de înțeles. Singurul lucru important este să urmați corect secvența de conectare, altfel întregul sistem nu va funcționa.
Cum functioneaza o baterie solara?
Principiul de funcționare al unei baterii solare se bazează pe prezența unui semiconductor sub forma a două plăci conectate una la cealaltă. Fiecare placă este fabricată din siliciu cu utilizarea de impurități suplimentare. Datorită acestui fapt plăcile au proprietățile lor unice. Primul dintre ele are un exces de electroni de valență, iar al doilea are o deficiență a acestor electroni. Aceste semiconductori sunt numite n și p. Dacă aceste semiconductori sunt combinate într-un singur întreg, atunci se poate obține o tranziție PN la punctul de contact dintre acestea. Într-un moment în care bateria este expusă la lumina directă a soarelui, încărcările plutitoare pozitive și negative încep să se acumuleze pe ambele părți ale acestei tranziții. Ca rezultat, se generează o tensiune și apare un câmp magnetic. Dacă conectați un cablu la acest element, electricitatea va trece prin el.
Cum se conectează o baterie solară
Odată ce ați realizat un panou solar, puteți începe să vă conectați. Nu puteți să-l conectați direct la rețea pentru a evita pierderea alimentării. Asta este, este de dorit să instalați un sistem autonom cu baterii. Acestea vor fi încărcate de panouri solare în fiecare zi și vor fi descărcate rapid. În același timp, adâncimea descărcării poate fi destul de substanțială. Prin urmare, bateriile pot eșua rapid. Pentru ca acest lucru să se întâmple, este mai bine să părăsiți conexiunea la rețea printr-un invertor hibrid de baterii. Acest dispozitiv va acorda prioritate fotocelulelor în distribuția încărcăturii. Invertorul nu va da surplus de energie rețelei, ci va transfera bateriile. Această opțiune este una dintre cele mai optime. Acest sistem constă dintr-un invertor hibrid, controler de încărcare pentru panouri solare și baterii. Un astfel de mecanism poate funcționa nu numai ca sistem principal de alimentare, ci și ca sistem de alimentare de rezervă.