Jak fungují solární panely

Konstrukce solární baterie a princip jejího fungování závisí na tom, z jakých materiálů a jakou technologií je vyrobena. Proto musíte porozumět vlastnostem hlavních možností, abyste pochopili, jaké jsou jejich rozdíly, a vyberte si vhodné řešení pro použití. Všechny údaje jsou relevantní pro vysoce kvalitní výrobky, levné baterie nemusí splňovat deklarované parametry, protože jsou často vyráběny s porušením technologie.

Standardní provedení tuhého solárního pole.

Terminologie

Hlavní termíny používané v této oblasti:

1. Solární energie je elektřina, která se získává ze slunce při použití panelů.
2. Sluneční sluneční záření – ukazuje, kolik slunečního světla dopadá na metr čtvereční plochy umístěné kolmo k paprskům.
3. Fotovoltaické články jsou moduly schopné přeměňovat sluneční světlo na elektrickou energii. Obvykle produkují od 1 do 2 wattů energie, ale existují i ​​produktivnější možnosti.
4. Fotovoltaický systém je soubor zařízení, které přeměňuje sluneční světlo na elektřinu.
5. Solární panely nebo panely jsou skupinou fotovoltaických článků seskupených do velkého modulu a zapojených sériově nebo sériově paralelně. Jedna baterie obvykle obsahuje 36 až 40 segmentů.
6. Pole je řada solárních panelů spojených tak, aby poskytovaly požadované množství proudu.
7. Rámové moduly - konstrukce v hliníkovém rámu, odolné a utěsněné.
8. Bezrámové prvky jsou flexibilní možnosti, používají se v podmínkách nižšího zatížení.
9. Kilowatthodina (kW) je standardní měření elektrického výkonu.
10. Efficiency (efficiency) - solární panely. Ukazuje, kolik sluneční energie, která dopadne na povrch, se přemění na elektřinu. Obvykle je indikátor 15-24%.
11. Degradace je snížení kapacity solárních panelů, ke kterému dochází v důsledku přirozených příčin. Měří se jako procento původních ukazatelů.
12. Špičkové zatížení jsou časy, kdy je potřeba největší množství elektřiny.
13. Krystalický křemík je surovinou pro výrobu solárních panelů. Nejběžnější a nejodolnější možnost pro dnešek.
14. Amorfní křemík je kompozice nanesená na povrchu odpařováním a pokrytá ochrannou kompozicí.
15. Polovodiče jsou látky, které mohou za určitých podmínek vést proud. Patří sem většina nových materiálů používaných při výrobě solárních panelů.
16. Invertor je zařízení pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý proud.
17. Regulátor - reguluje výstupní napětí ze solárních modulů pro správné nabíjení baterií.

Mapa slunečního záření na území Ruska.

Toto jsou pouze nejběžnější termíny, existují další možnosti. Ale i znalost základů vám pomůže porozumět tématu mnohem lépe.

Kategorie kvality

Pro hodnocení kvality solárního panelu je nutné především zjistit třídu surovin použitých pro výrobu fotovoltaických článků. Na tom závisí účinnost a životnost hotových výrobků. 4 hlavní třídy:

1. Známka A - nejlepší možnost, ve které nedochází k žádnému poškození a prasklinám. Jednotnost výplně a hladkost povrchu zaručují vysoký výkon, který je často ještě vyšší, než uvádí dokumentace. Kromě toho má tato možnost nejnižší rychlost degradace a zachovává si dobrý výkon po dlouhou dobu.
2. třída B kvalitativně mírně horší, na povrchu mohou být vady. Zároveň však nejčastěji použití umožňuje získat produkty srovnatelné účinností s třídou A. Ukazatele degradace jsou řádově horší, proto rychleji ztrácejí své původní vlastnosti.
3. třída C - možnost, ve které mohou být docela vážné závady - od prasklin po třísky a jiná poškození. Za cenu jsou takové moduly mnohem levnější, ale jejich účinnost nepřesahuje 15%. Levné řešení, které je vhodné pro malá zatížení.
4. třída D - v podstatě se jedná o odpad zbylý po výrobě fotovoltaických článků, který by se neměl používat k výrobě baterií. Při výrobě je ale používá mnoho nepříliš poctivých výrobců, zejména z Asie. Výkon této možnosti je extrémně nízký.

Je lepší zvolit první možnost, v extrémních případech je vhodná i druhá.Pouze oni mohou poskytnout normální účinnost a budou sloužit po dlouhou dobu.

Kvalitní musí být i ochranná fólie na solárních panelech.

EVA laminovací materiál je speciální fólie, která se nachází na přední straně a lze ji použít na špatnou stranu. Hlavním účelem je chránit pracovní prvky před nepříznivými vlivy bez rušení slunečním zářením. Vysoce kvalitní možnosti vydrží asi 25 let, nekvalitní - od 5 do 10. Odrůdu nelze určit podle oka, takže je snazší vycházet z ceny - u dobrých možností nebude nízká.

Ve videu na příkladu jasně chápou, jak vzniká elektrický proud pod vlivem slunečního světla.

Princip činnosti

Je poměrně obtížné vysvětlit vlastnosti solární baterie, ale můžete pochopit obecné body:

1. Když sluneční světlo dopadá na fotobuňky, začíná tam tvorba nerovnovážných párů elektron-díra.
2. Vlivem přebytku elektronů se začnou přesouvat do spodní vrstvy polovodiče.
3. Napětí je přivedeno na vnější obvod. Na kontaktu p-vrstvy se objeví kladný pól a na kontaktu n-vrstvy záporný pól.
4. Pokud je k fotočlánkům připojena baterie, vzniká začarovaný kruh a neustále se pohybující elektrony zajišťují postupné nabíjení baterie.
5. Konvenční křemíkové moduly jsou články s jednoduchým spojením, které mohou generovat energii pouze z určitého spektra slunečního záření. Z tohoto důvodu je účinnost zařízení nízká.
6. K vyřešení problému výrobci vyvinuli kaskádové možnosti, mohou brát energii z různých paprsků slunečního spektra.To zvyšuje účinnost, ale vzhledem k vysokým nákladům na výrobu je cena takových panelů mnohem vyšší.
7. Energie, která se nepřemění na elektřinu, se promění v teplo, takže solární panely se při provozu zahřejí až na 55 stupňů a polovodičové baterie až na 180. Navíc, jak se solární baterie zahřívá, účinnost solární baterie klesá.

Nejjednodušší schéma solární baterie.

Mimochodem! Solární panely jsou nejúčinnější za jasných zimních dnů, kdy je dostatek světla a nízká teplota ochlazuje povrch.

Z čeho jsou vyrobeny

Chcete-li studovat zařízení solární baterie, musíte pochopit hlavní odrůdy, protože výrobní technologie má významné rozdíly v závislosti na použitých surovinách:

1. Baterie CdTe. Telurid kadmia se používá při výrobě filmových modulů. Vrstva několika set mikrometrů stačí k dosažení účinnosti řádově 11 % nebo o něco vyšší. To je upřímně řečeno nízké číslo, ale pokud jde o 1 watt výkonu, náklady na elektřinu jsou nejméně o 30% levnější než tradiční křemíkové možnosti. Nehledě na to, že tato odrůda je mnohem tenčí a lehčí.
2. Typ CIGS. Zkratka znamená, že složení obsahuje měď, indium, gallium a selen. Ukazuje se polovodič, který je také nanesen v malé vrstvě, ale na rozdíl od první možnosti je zde účinnost o řád vyšší a činí 15%.
3. Typy GaAs a InP rozlišuje možnost nanesení tenké vrstvy 5-6 mikronů, přičemž účinnost bude cca 20 %. Toto je nové slovo v technologiích pro získávání elektřiny ze slunečního záření.V důsledku vysokých provozních teplot se baterie mohou velmi zahřát bez ztráty výkonu. Ale vzhledem k tomu, že se při výrobě používají materiály vzácných zemin, cena tohoto typu je vysoká.
4. Quantum Dot baterie (QDSC). Používají kvantové tečky jako absorbující materiál pro přeměnu sluneční energie namísto tradičních sypkých materiálů. Díky vlastnostem ladění pásmové mezery je možné vyrobit vícenásobné moduly, které efektivněji absorbují sluneční energii.
5. Amorfní křemík aplikuje se odpařováním a má heterogenní strukturu. Nemá vysokou účinnost, ale homogenní povrch velmi dobře pohlcuje i rozptýlené světlo.
6. Polykrystalický varianty se vyrábějí tavením křemíku a jeho ochlazením za určitých podmínek za vzniku jednosměrných krystalů. Jedno z nejběžnějších řešení díky nízkým nákladům na výrobu a dobrým ukazatelům účinnosti.
7. Monokrystalický prvky se skládají z pevných krystalů nařezaných na tenké destičky a dopovaných fosforem. Nejodolnější řešení s nízkou mírou degradace a životností minimálně 30 let, nejčastěji však o 10-15 let delší.

Baterie vyrobené z teluridu kadmia jsou jedny z nejziskovějších z hlediska nákladů na kilowatt elektřiny.

Mimochodem! Účinnost jedné nebo druhé možnosti závisí na technologii výroby, takže je třeba ji objasnit.

Přečtěte si také

Typy a způsoby instalace solárních panelů

 

Výhody a nevýhody solárních panelů

Každý typ má své vlastní vlastnosti, které je třeba vzít v úvahu při výběru, abyste se rozhodli, který typ je nejvhodnější:

1. Monokrystalické panely mají nejvyšší účinnost a díky tomu je ušetřena plocha pro umístění modulů. Vydrží minimálně 25 let a pomalu ztrácejí sílu. Zároveň je povrch velmi citlivý na nečistoty, musí se často umývat. A cena je nejvyšší ze všech možností na bázi křemíku.
2. Polykrystalické opce neabsorbují sluneční paprsky tak efektivně, ale lépe fungují v rozptýleném světle. V poměru ceny a kvality jsou výnosnější, ale zabírají více místa kvůli nižší účinnosti.
3. Amorfní křemíkové baterie lze umístit kamkoli, včetně stěn budov, protože dobře pohlcují rozptýlené světlo. S nízkou účinností mají nízkou cenu, takže je lze použít jako ekonomickou variantu. Zároveň slouží dlouhou dobu a nebojí se tak povrchové kontaminace.
4. Možnosti vzácných zemin mají podobné výhody a nevýhody, takže je můžete zvážit společně. Z hlediska účinnosti předčí klasické panely, lze je aplikovat na fólii, což je pohodlné. Mají větší teplotní rozsah, takže zahřívání neovlivňuje efektivitu práce. Ale kvůli vysoké ceně a vzácnosti kovů se takové možnosti široce nepoužívají.

Možnost montáže na stěnu zjednodušuje instalační práce.

Kde se používají

Všechny uvažované možnosti lze instalovat v soukromém sektoru, aby bylo možné přijímat elektřinu ze slunce a šetřit zdroje energie nebo dokonce dosáhnout úplné autonomie. Pokud jde o použití, musíte zvážit několik jednoduchých doporučení:

1. Monokrystalické a polykrystalické možnosti jsou nejlépe umístěny na střeše nebo na zemi, když předtím postavili rám v požadovaném úhlu.Je žádoucí, aby byl úhel sklonu regulován, abyste se mohli přizpůsobit slunci.
2. Filmové moduly lze umístit kdekoli, jak na stěnu, tak na střechy. Fungují dobře, i když paprsky nedopadají na povrch v pravém úhlu, což je velmi důležité.
3. V průmyslovém měřítku jsou také preferovány filmové baterie, protože jsou levnější a snadněji se instalují.

Možnosti fólie se snadněji instalují s velkým množstvím práce.

Existuje několik druhů solárních článků, ale asi 90 % trhu zabírají tradiční křemíkové modely kvůli jejich nízké ceně a dobrému výkonu. Můžete si vybrat jedno z polovodičových řešení, ale pak budete muset utratit jeden a půl až dvakrát více peněz.