Kuinka aurinkopaneelit toimivat

Aurinkoakun suunnittelu ja toimintaperiaate riippuu siitä, mistä materiaaleista ja tekniikasta se on valmistettu. Siksi sinun on ymmärrettävä päävaihtoehtojen ominaisuudet, jotta voit ymmärtää niiden erot ja valita sopiva ratkaisu käytettäväksi. Kaikki tiedot ovat olennaisia ​​korkealaatuisille tuotteille, halvat akut eivät välttämättä täytä ilmoitettuja parametreja, koska ne valmistetaan usein tekniikan vastaisesti.

Vakio jäykkä aurinkopaneelirakenne.

Terminologia

Tärkeimmät tällä alueella käytetyt termit:

1. Aurinkoenergia on sähköä, joka saadaan auringosta paneeleja käytettäessä.
2. Auringon säteily - näyttää kuinka paljon auringonvaloa putoaa neliömetrille pintaa, joka on kohtisuorassa säteitä vastaan.
3. Aurinkosähkökennot ovat moduuleja, jotka pystyvät muuttamaan auringonvalon sähköenergiaksi. Yleensä ne tuottavat 1-2 wattia energiaa, mutta on myös tuottavampia vaihtoehtoja.
4. Aurinkosähköjärjestelmä on laitteisto, joka muuntaa auringonvalon sähköksi.
5. Aurinkopaneelit tai -paneelit ovat ryhmä aurinkokennoja, jotka on ryhmitelty suureksi moduuliksi ja kytketty sarjaan tai sarjaan rinnakkain. Tyypillisesti yksi akku sisältää 36-40 segmenttiä.
6. Ryhmä on sarja aurinkopaneeleja, jotka on kytketty tuottamaan halutun määrän virtaa.
7. Runkomoduulit - rakenteet alumiinirungossa, kestävät ja tiivistetut.
8. Kehyksettomat elementit ovat joustavia vaihtoehtoja, niitä käytetään pienemmissä kuormitusolosuhteissa.
9. Kilowattitunti (kW) on sähkötehon standardimitta.
10. Tehokkuus (tehokkuus) - aurinkopaneelit. Näyttää kuinka paljon pintaan osuva aurinkoenergia muuttuu sähköksi. Yleensä indikaattori on 15-24%.
11. Hajoaminen on aurinkopaneelien kapasiteetin laskua, joka johtuu luonnollisista syistä. Se mitataan prosentteina alkuperäisistä indikaattoreista.
12. Huippukuormat ovat aikoja, jolloin tarvitaan eniten sähköä.
13. Kiteinen pii on aurinkopaneelien valmistuksen raaka-aine. Tämän päivän yleisin ja kestävin vaihtoehto.
14. Amorfinen pii on koostumus, joka on kerrostettu pinnalle haihduttamalla ja peitetty suojaavalla koostumuksella.
15. Puolijohteet ovat aineita, jotka voivat johtaa virtaa tietyissä olosuhteissa. Tämä sisältää suurimman osan uusista materiaaleista, joita käytetään aurinkopaneelien valmistuksessa.
16. Invertteri on laite, joka muuntaa tasavirran vaihtovirraksi.
17. Ohjain - säätelee aurinkomoduulien lähtöjännitettä akkujen lataamiseksi oikein.

Kartta insolaatiosta Venäjän alueella.

Nämä ovat vain yleisimpiä termejä, lisävaihtoehtoja on. Mutta jopa perusasioiden tunteminen auttaa sinua ymmärtämään aihetta paljon paremmin.

Laatukategoriat

Aurinkopaneelin laadun arvioimiseksi on ensinnäkin selvitettävä aurinkokennojen valmistukseen käytettyjen raaka-aineiden luokka. Valmiiden tuotteiden tehokkuus ja käyttöikä riippuvat tästä. 4 pääluokkaa:

1. Luokka A - paras vaihtoehto, jossa ei ole vaurioita ja halkeamia. Täytteen tasaisuus ja pinnan sileys takaavat korkean suorituskyvyn, joka on usein jopa dokumentaatiossa ilmoitettua korkeampi. Lisäksi tällä vaihtoehdolla on alhaisin hajoamisnopeus ja se säilyttää hyvän suorituskyvyn pitkään.
2. Luokka B hieman huonompi laatu, pinnassa voi olla vikoja. Mutta samalla useimmiten käyttö mahdollistaa sellaisten tuotteiden saamisen, jotka ovat teholtaan verrattavissa luokkaan A. Hajoamisindikaattorit ovat suuruusluokkaa huonompia, joten ne menettävät alkuperäiset ominaisuutensa nopeammin.
3. Luokka C - vaihtoehto, jossa voi olla melko vakavia vikoja - halkeamista siruihin ja muihin vaurioihin. Hinnalla tällaiset moduulit ovat paljon halvempia, mutta niiden tehokkuus ei ylitä 15%. Edullinen ratkaisu, joka sopii pienille kuormille.
4. Luokka D - Pohjimmiltaan tämä on aurinkokennojen valmistuksen jälkeen jäljelle jäävää jätettä, jota ei pitäisi käyttää akkujen valmistukseen. Mutta monet eivät kovin rehelliset valmistajat, erityisesti Aasiasta, käyttävät niitä tuotannossa. Tämän vaihtoehdon suorituskyky on erittäin alhainen.

On parempi valita ensimmäinen vaihtoehto, äärimmäisissä tapauksissa myös toinen sopii.Vain ne voivat tarjota normaalin tehokkuuden ja palvella pitkään.

Myös aurinkopaneelien suojakalvon tulee olla korkealaatuista.

EVA-laminointimateriaali on erityinen kalvo, joka sijaitsee etupuolella ja jota voidaan käyttää väärällä puolella. Päätarkoituksena on suojata työelementtejä haitallisilta vaikutuksilta häiritsemättä auringonvaloa. Laadukkaat vaihtoehdot kestävät noin 25 vuotta, huonolaatuiset - 5 - 10. Lajiketta on mahdotonta määrittää silmällä, joten on helpompi edetä hinnasta - hyville vaihtoehdoille se ei ole alhainen.

Videolla esimerkiksi he ymmärtävät selvästi, kuinka sähkövirta syntyy auringonvalon vaikutuksesta.

Toimintaperiaate

Aurinkoakun ominaisuuksia on melko vaikea selittää, mutta voit ymmärtää yleiset kohdat:

1. Kun auringonvalo osuu valokennoihin, ei-tasapainoisten elektroni-reikäparien muodostuminen alkaa sieltä.
2. Elektronien ylimäärän vuoksi ne alkavat siirtyä puolijohteen alempaan kerrokseen.
3. Ulkoiseen piiriin syötetään jännite. Positiivinen napa ilmestyy p-kerroksen koskettimeen ja negatiivinen napa n-kerroksen kontaktissa.
4. Jos valokennoihin liitetään akku, syntyy noidankehä ja jatkuvasti liikkuvat elektronit lataavat akkua asteittain.
5. Perinteiset piimoduulit ovat yksittäisiä liitoskennoja, jotka voivat tuottaa virtaa vain tietyltä auringonvalolta. Tästä johtuen laitteiden tehokkuus on alhainen.
6. Ongelman ratkaisemiseksi valmistajat ovat kehittäneet kaskadivaihtoehtoja, jotka voivat ottaa energiaa auringon spektrin eri säteistä.Tämä lisää tehokkuutta, mutta korkeiden tuotantokustannusten vuoksi tällaisten paneelien hinta on paljon korkeampi.
7. Sähköksi muuntamaton energia muuttuu lämmöksi, joten aurinkopaneelit lämpenevät toiminnan aikana 55 asteeseen ja puolijohdeakut 180 asteeseen. Lisäksi aurinkopariston lämmetessä aurinkoakun hyötysuhde laskee.

Aurinkoakun yksinkertaisin kaavio.

Muuten! Aurinkopaneelit ovat tehokkaimpia kirkkaina talvipäivinä, jolloin valoa on riittävästi ja alhainen lämpötila viilentää pintaa.

Mistä ne on tehty

Aurinkoakun laitteen tutkimiseksi sinun on ymmärrettävä tärkeimmät lajikkeet, koska tuotantotekniikassa on merkittäviä eroja käytetyistä raaka-aineista riippuen:

1. Paristot CdTe. Kadmiumtelluridia käytetään kalvomoduulien valmistuksessa. Useiden satojen mikrometrien kerros riittää 11 %:n tai hieman korkeamman hyötysuhteen saamiseksi. Tämä on suoraan sanottuna alhainen luku, mutta 1 watin teholla mitattuna sähkön hinta on vähintään 30 % halvempi kuin perinteiset piivaihtoehdot. Huolimatta siitä, että tämä lajike on paljon ohuempi ja kevyempi.
2. CIGS tyyppi. Lyhenne tarkoittaa, että koostumus sisältää kuparia, indiumia, galliumia ja seleeniä. Osoittautuu puolijohde, jota levitetään myös pienessä kerroksessa, mutta toisin kuin ensimmäisessä vaihtoehdossa, hyötysuhde on tässä suuruusluokkaa suurempi ja on 15%.
3. GaAs- ja InP-tyypit erottaa mahdollisuuden levittää ohut 5-6 mikronin kerros, kun taas tehokkuus on noin 20%. Tämä on uusi sana tekniikoissa, joilla saadaan sähköä auringonvalosta.Korkeiden käyttölämpötilojen vuoksi akut voivat kuumentua erittäin heikentämättä suorituskykyä. Mutta koska tuotannossa käytetään harvinaisia ​​maametallimateriaaleja, tämän tyypin kustannukset ovat korkeat.
4. Quantum Dot -akut (QDSC). He käyttävät kvanttipisteitä absorboivana materiaalina aurinkoenergian muuntamiseen perinteisten bulkkimateriaalien sijaan. Kaistavälin virityksen ominaisuuksien ansiosta on mahdollista tehdä aurinkoenergiaa tehokkaammin absorboivia moniliitosmoduuleja.
5. Amorfinen pii levitetään haihduttamalla ja sillä on heterogeeninen rakenne. Sillä ei ole korkea hyötysuhde, mutta homogeeninen pinta imee hyvin myös sironneen valon.
6. Monikiteinen muunnelmia valmistetaan sulattamalla piitä ja jäähdyttämällä sitä tietyissä olosuhteissa yksisuuntaisten kiteiden tuottamiseksi. Yksi yleisimmistä ratkaisuista alhaisten tuotantokustannusten ja hyvien tehokkuusindikaattoreiden ansiosta.
7. Yksikiteinen elementit koostuvat kiinteistä kiteistä, jotka on leikattu ohuiksi levyiksi ja seostettu fosforilla. Kestävin ratkaisu, jolla on alhainen hajoamisaste ja käyttöikä vähintään 30 vuotta, mutta useimmiten 10-15 vuotta pidempi.

Kadmiumtelluridista valmistetut akut ovat yksi kannattavimmista sähkön kilowattihinnan suhteen.

Muuten! Yhden tai toisen vaihtoehdon tehokkuus riippuu tuotantotekniikasta, joten sitä on selvennettävä.

Lue myös

Aurinkopaneelien tyypit ja asennustavat

 

Aurinkopaneelien plussat ja miinukset

Jokaisella tyypillä on omat ominaisuutensa, jotka tulee ottaa huomioon valittaessa, jotta voidaan päättää, mikä tyyppi sopii parhaiten:

1. Yksikiteisillä paneeleilla on suurin hyötysuhde ja tämän ansiosta moduulien sijoitusalue säästyy. Ne kestävät vähintään 25 vuotta ja menettävät hitaasti tehonsa. Samalla pinta on erittäin herkkä lialle, se on pestävä usein. Ja hinta on korkein kaikista piipohjaisista vaihtoehdoista.
2. Monikiteiset vaihtoehdot eivät absorboi auringonsäteitä yhtä tehokkaasti, mutta toimivat paremmin hajavalossa. Hinta-laatusuhteeltaan ne ovat kannattavampia, mutta vievät enemmän tilaa alhaisemman tehokkuuden vuoksi.
3. Amorfiset piiakut voidaan sijoittaa minne tahansa, myös rakennusten seinille, koska ne imevät hyvin hajavaloa. Alhaisen hyötysuhteen ansiosta niillä on alhainen hinta, joten niitä voidaan käyttää taloudellisina vaihtoehtoina. Samaan aikaan ne palvelevat pitkään eivätkä pelkää pinnan saastumista.
4. Harvinaisten maametallien vaihtoehdoilla on samanlaiset edut ja haitat, joten voit harkita niitä yhdessä. Tehokkuuden suhteen ne ovat parempia kuin klassiset paneelit, ne voidaan levittää kalvolle, mikä on kätevää. Niillä on suurempi lämpötila-alue, joten lämmitys ei vaikuta työn tehokkuuteen. Mutta metallien korkean hinnan ja harvinaisuuden vuoksi tällaisia ​​​​vaihtoehtoja ei käytetä laajalti.

Seinäasennus yksinkertaistaa asennustyötä.

Missä niitä käytetään

Kaikki harkitut vaihtoehdot voidaan asentaa yksityiselle sektorille sähkön vastaanottamiseksi auringosta ja energiavarojen säästämiseksi tai jopa täydellisen autonomian saavuttamiseksi. Mitä tulee käyttöön, sinun on otettava huomioon muutama yksinkertainen suositus:

1. Yksikiteiset ja monikiteiset vaihtoehdot sijoitetaan parhaiten katolle tai maahan, kun runko on aiemmin rakennettu haluttuun kulmaan.On toivottavaa, että kaltevuuskulmaa säädellään, jotta voit sopeutua aurinkoon.
2. Filmimoduulit voidaan sijoittaa minne tahansa, sekä seinille että päälle katot. Ne toimivat hyvin, vaikka säteet eivät osuisi pintaan suorassa kulmassa, mikä on erittäin tärkeää.
3. Teollisessa mittakaavassa kalvoparistoja suositaan myös halvempina ja helpompina asentaa.

Kalvovaihtoehdot on helpompi asentaa suurella työmäärällä.

Aurinkokennoja on useita erilaisia, mutta noin 90 % markkinoista on perinteisten piimallien käytössä niiden alhaisen hinnan ja hyvän suorituskyvyn vuoksi. Voit valita yhden puolijohderatkaisuista, mutta silloin joudut käyttämään puolitoista tai kaksi kertaa enemmän rahaa.