Com funcionen les plaques solars

El disseny d'una bateria solar i el principi del seu funcionament depèn de quins materials i de quina tecnologia estigui feta. Per tant, cal entendre les característiques de les opcions principals per entendre quines són les seves diferències i triar la solució adequada per al seu ús. Totes les dades són rellevants per a productes d'alta qualitat, és possible que les bateries barates no compleixin els paràmetres declarats, ja que sovint es fabriquen amb infraccions de tecnologia.

Disseny estàndard de matriu solar rígid.

Terminologia

Els principals termes utilitzats en aquesta àrea:

1. L'energia solar és l'electricitat que s'obté del sol en utilitzar panells.
2. Insolació solar - mostra quanta llum solar cau sobre un metre quadrat d'una superfície situada perpendicularment als raigs.
3. Les cèl·lules fotovoltaiques són mòduls capaços de convertir la llum solar en energia elèctrica. Normalment produeixen d'1 a 2 watts d'energia, però també hi ha opcions més productives.
4. Un sistema fotovoltaic és un conjunt d'equips que converteixen la llum solar en electricitat.
5. Els panells solars o panells són un grup de cèl·lules fotovoltaiques agrupades en un gran mòdul i connectades en sèrie o sèrie-paral·lel. Normalment, una bateria inclou de 36 a 40 segments.
6. Una matriu és una sèrie de plaques solars connectades per proporcionar la quantitat de corrent desitjada.
7. Mòduls de marc: estructures en un marc d'alumini, duradors i segellats.
8. Els elements sense marc són opcions flexibles, s'utilitzen en condicions de càrrega més baixa.
9. El quilowatt-hora (kW) és una mesura estàndard de la potència elèctrica.
10. Eficiència (eficiència) - plaques solars. Mostra quanta energia solar que arriba a la superfície es converteix en electricitat. Normalment l'indicador és del 15-24%.
11. La degradació és una disminució de la capacitat de les plaques solars que es produeix per causes naturals. Es mesura com a percentatge dels indicadors originals.
12. Les pics de càrrega són moments en què es necessita la major quantitat d'electricitat.
13. El silici cristal·lí és la matèria primera per a la fabricació de plaques solars. L'opció més comuna i duradora d'avui.
14. El silici amorf és una composició dipositada a la superfície per evaporació i coberta amb una composició protectora.
15. Els semiconductors són substàncies que poden conduir el corrent en determinades condicions. Això inclou la majoria dels nous materials utilitzats en la fabricació de plaques solars.
16. Un inversor és un dispositiu per convertir el corrent continu en corrent altern.
17. Controlador: regula la tensió de sortida dels mòduls solars per carregar correctament les bateries.

Mapa de la insolació al territori de Rússia.

Aquests són només els termes més comuns, hi ha opcions addicionals. Però fins i tot conèixer els conceptes bàsics t'ajudarà a entendre molt millor el tema.

Categories de qualitat

Per avaluar la qualitat d'un panell solar, primer cal conèixer la classe de matèries primeres utilitzades per a la producció de cèl·lules fotovoltaiques. D'això depèn l'eficiència i la vida útil dels productes acabats. 4 classes principals:

1. Grau A - la millor opció, en què no hi ha danys i esquerdes. La uniformitat del farciment i la suavitat de la superfície garanteixen un alt rendiment, sovint fins i tot superior al que s'indica a la documentació. A més, aquesta opció té la taxa de degradació més baixa i manté un bon rendiment durant molt de temps.
2. Grau B una mica pitjor en qualitat, pot haver-hi defectes a la superfície. Però al mateix temps, la majoria de vegades, l'ús permet obtenir productes comparables en eficiència a la classe A. Els indicadors de degradació són un ordre de magnitud pitjor, per tant, perden les seves característiques originals més ràpidament.
3. Grau C - una opció en la qual hi pot haver defectes força greus: des d'esquerdes fins a estelles i altres danys. A un preu, aquests mòduls són molt més barats, però la seva eficiència no supera el 15%. Una solució econòmica que és adequada per a càrregues petites.
4. Grau D - En essència, es tracta dels residus que queden després de la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques, que no s'han d'utilitzar per fer bateries. Però molts fabricants no molt honestos, especialment d'Àsia, els utilitzen en la producció. El rendiment d'aquesta opció és extremadament baix.

És millor triar la primera opció, en casos extrems, la segona també és adequada.Només ells poden proporcionar una eficiència normal i serviran durant molt de temps.

La pel·lícula protectora dels panells solars també ha de ser d'alta qualitat.

El material de laminació EVA és una pel·lícula especial que es troba a la part frontal i es pot utilitzar al costat equivocat. L'objectiu principal és protegir els elements de treball dels efectes adversos sense interferir amb la llum solar. Les opcions d'alta qualitat duren uns 25 anys, les de baixa qualitat, de 5 a 10. És impossible determinar la varietat a ull, de manera que és més fàcil procedir a partir del preu: per a bones opcions, no serà baix.

Al vídeo, per exemple, entenen clarament com sorgeix un corrent elèctric sota la influència de la llum solar.

Principi de funcionament

És bastant difícil explicar les característiques de la bateria solar, però podeu entendre els punts generals:

1. Quan la llum solar arriba a les fotocèl·lules, allà comença la formació de parells d'electró-forat no en equilibri.
2. A causa de l'excés d'electrons, comencen a moure's a la capa inferior del semiconductor.
3. S'aplica tensió al circuit extern. Apareix un pol positiu al contacte de la capa p i un pol negatiu al contacte de la capa n.
4. Si es connecta una bateria a les fotocèl·lules, s'obté un cercle viciós i els electrons en constant moviment proporcionen una càrrega gradual de la bateria.
5. Els mòduls de silici convencionals són cèl·lules d'unió única que només poden generar energia a partir d'un determinat espectre de llum solar. És per això que l'eficiència de l'equip és baixa.
6. Per resoldre el problema, els fabricants han desenvolupat opcions en cascada, poden prendre energia de diferents raigs de l'espectre solar.Això augmenta l'eficiència, però a causa de l'alt cost de producció, el preu d'aquests panells és molt més alt.
7. L'energia que no es converteix en electricitat es converteix en calor, de manera que els panells solars s'escalfen fins a 55 graus durant el funcionament, i les bateries de semiconductors fins a 180. A més, a mesura que la bateria solar s'escalfa, l'eficiència de la bateria solar disminueix.

L'esquema més senzill de la bateria solar.

A propòsit! Els panells solars són més eficients els dies clars d'hivern, quan hi ha prou llum i la baixa temperatura refreda la superfície.

De què estan fets

Per estudiar el dispositiu d'una bateria solar, cal entendre les principals varietats, ja que la tecnologia de producció té diferències significatives en funció de les matèries primeres utilitzades:

1. Bateries CdTe. El telurur de cadmi s'utilitza en la fabricació de mòduls de pel·lícula. Una capa de diversos centenars de micròmetres és suficient per obtenir una eficiència de l'ordre de l'11% o una mica més. Aquesta és una xifra francament baixa, però en termes d'1 watt de potència, el cost de l'electricitat és almenys un 30% més barat que les opcions tradicionals de silici. Tot i que aquesta varietat és molt més fina i lleugera.
2. Tipus CIGS. L'abreviatura significa que la composició inclou coure, indi, gal·li i seleni. Resulta un semiconductor, que també s'aplica en una petita capa, però a diferència de la primera opció, l'eficiència aquí és un ordre de magnitud superior i arriba al 15%.
3. Tipus GaAs i InP distingeix la possibilitat d'aplicar una capa fina de 5-6 micres, mentre que l'eficiència serà d'un 20%. Aquesta és una paraula nova en tecnologies per extreure electricitat de la llum solar.A causa de les altes temperatures de funcionament, les bateries poden escalfar-se molt sense perdre el rendiment. Però a causa del fet que s'utilitzen materials de terres rares en la producció, el cost d'aquest tipus és elevat.
4. Bateries de punt quàntic (QDSC). Utilitzen punts quàntics com a material absorbent per convertir l'energia solar en lloc dels materials a granel tradicionals. A causa de les característiques de l'ajustament de banda intermèdia, és possible fer mòduls multi-unió que absorbeixin l'energia solar de manera més eficient.
5. Silici amorf aplicat per evaporació i té una estructura heterogènia. No té una alta eficiència, però una superfície homogènia absorbeix molt bé fins i tot la llum dispersa.
6. Policristal·lí les variants es fan fonent silici i refredant-lo sota determinades condicions per produir cristalls unidireccionals. Una de les solucions més habituals pel baix cost de producció i els bons indicadors d'eficiència.
7. Monocristal·lí Els elements consisteixen en cristalls sòlids tallats en plaques fines i dopats amb fòsfor. La solució més duradora amb baixes taxes de degradació i una vida útil d'almenys 30 anys, però sovint de 10 a 15 anys més.

Les bateries fabricades amb telurur de cadmi són una de les més rendibles pel que fa al cost per quilowatt d'electricitat.

A propòsit! L'eficàcia d'una o altra opció depèn de la tecnologia de producció, per la qual cosa cal aclarir-la.

Llegeix també

Tipus i mètodes d'instal·lació de plaques solars

 

Pros i contres de les plaques solars

Cada tipus té les seves pròpies característiques que s'han de tenir en compte a l'hora de triar per decidir quin tipus s'adapta millor:

1. Els panells monocristal·lins tenen la màxima eficiència i per això s'estalvia l'àrea per a la col·locació de mòduls. Duren almenys 25 anys i poc a poc perden energia. Al mateix temps, la superfície és molt sensible a la brutícia, s'ha de rentar amb freqüència. I el preu és el més alt de totes les opcions basades en silici.
2. Les opcions policristalines no absorbeixen els raigs del sol de manera tan eficient, però funcionen millor amb llum difusa. Pel que fa a la relació qualitat-preu, són més rendibles, però ocupen més espai a causa de la menor eficiència.
3. Les bateries de silici amorf es poden col·locar a qualsevol lloc, fins i tot a les parets dels edificis, ja que absorbeixen bé la llum dispersa. Amb una baixa eficiència, tenen un preu baix, per la qual cosa es poden utilitzar com a opció econòmica. Al mateix temps, serveixen durant molt de temps i no tenen tanta por de la contaminació superficial.
4. Les opcions de terres rares tenen avantatges i desavantatges similars, de manera que les podeu considerar juntes. En termes d'eficiència, són superiors als panells clàssics, es poden aplicar a la pel·lícula, la qual cosa és convenient. Tenen un rang de temperatures més gran, de manera que la calefacció no afecta l'eficiència del treball. Però a causa de l'alt preu i la raresa dels metalls, aquestes opcions no s'utilitzen àmpliament.

L'opció de muntatge a la paret simplifica el treball d'instal·lació.

On s'utilitzen

Totes les opcions considerades es poden instal·lar en el sector privat per tal de rebre electricitat del sol i estalviar recursos energètics o fins i tot aconseguir una autonomia total. Pel que fa a l'ús, cal tenir en compte algunes recomanacions senzilles:

1. Les opcions monocristal·lines i policristalines es col·loquen millor al terrat o a terra, havent construït prèviament el marc a l'angle desitjat.És desitjable que l'angle d'inclinació estigui regulat, perquè pugueu adaptar-vos al sol.
2. Els mòduls de pel·lícula es poden col·locar a qualsevol lloc, tant a les parets com a sobre terrats. Funcionen bé encara que els raigs no arribin a la superfície en angle recte, la qual cosa és molt important.
3. A escala industrial, les bateries de pel·lícula també es prefereixen perquè són més barates i més fàcils d'instal·lar.

Les opcions de pel·lícula són més fàcils d'instal·lar amb grans quantitats de treball.

Hi ha diverses varietats de cèl·lules solars, però al voltant del 90% del mercat està ocupat per models tradicionals de silici a causa del seu baix preu i bon rendiment. Podeu triar una de les solucions de semiconductors, però llavors haureu de gastar entre una i mitja o dues vegades més diners.