Saulės elementų tipai ir jų charakteristikos

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Saulės baterijos pradeda populiarėti tarp gyventojų. Jie montuojami ant namų, transporto priemonių stogų. Kai kurie iš jų netgi buvo pritaikyti elektronikai, rankiniuose laikrodžiuose. Šiuo metu jie tapo visaverte elektros energijos alternatyva arba veikia kaip priedas.

Kaip jie veikia?

Saulės moduliai yra svarbiausias fotovoltinės sistemos elementas. Tai skydelis, kuriame yra saulės elementų, pagamintų iš silicio.

Elektrai gaminti visi šie komponentai surenkami į blokus, kurie vėliau padengiami laminuota plėvele – tai būtina sandarinimui. Po to viskas dedama į rėmą. Įrenginys yra gana paprastas, tačiau jį surinkti namuose bus sunku. Neįmanoma patiems surinkti fotovoltinės elemento, ko negalima pasakyti apie skydą.

Peržiūros

Saulės baterijos skirstomos į keletą tipų. Galima išskirti tris iš jų:

• Monokristalinis. Jo gamybos procese naudojama medžiaga gryno silicio pavidalu. Šis pagrindas leidžia jums gauti didesnį darbo efektyvumą. Efektyvumas šiuo atveju svyruoja nuo 15 iki 20%.
• Amorfinis silicis. Gamybos metu naudojama sistema – garinimo fazė. Silicis padengtas apsauginiu sluoksniu. Nemažai silicio saulės elementų privalumų apima priimtiną kainą, kuri gaunama dėl paprastos gamyboje naudojamos technologijos. Tokios sistemos yra didelės. Efektyvumas svyruoja nuo 5% iki 8%.
• Polikristalinis. Šis saulės elementas gaminamas amorfinio silicio pagrindu. Gamybos proceso metu jis nėra ištemptas. Turi mažą kainą. Jis gali būti naudojamas ne tik kasdieniame gyvenime, bet ir pramonėje. Efektyvumas yra nuo 10 iki 14%.

Saulės baterijų privalumai ir trūkumai

Saulės baterijos sudarytos iš fotovoltinių elementų, kurie veikimo metu saulės energiją paverčia elektra.

Kai kurie pranašumai apima šiuos dalykus:

1. Visa akumuliatoriaus konstrukcija gana paprasta, jame nėra judančių dalių. Darbai atliekami stabiliai ir be pertraukų, patikimumo lygis aukštas.
2. Montavimo darbai nėra sunkūs. Nereikia brangios sistemos priežiūros.
3. Saulės energija iš karto paverčiama elektra, nereikia papildomo laiko.
4. Energija generuojama visą dieną, kol šviečia saulė. Kai kuriais atvejais elektrą galima gauti debesuotu metu, tačiau darbo efektyvumas sumažės.
5. Tarnavimo laikas ilgas, matuojamas ne metais, o dešimtimis metų.
6. Gamybos procese naudojamos aplinkai nekenksmingos medžiagos, o tai laikoma labai svarbia šiuolaikinėje visuomenėje, kur aplinka yra sudėtinga.

Nepaisant visų privalumų, darbe gali būti ir neigiamų aspektų:

1. Silicio pagrindu pagaminti puslaidininkiai yra brangūs. Ši medžiaga laikoma pagrindiniu visos sistemos elementu. Tai turi įtakos ir pačios plokštės kainai, ir gaunamos energijos kainai.
2. Efektyvumas mažas. Iki šiol akumuliatoriaus galia 1 kvadratui yra maždaug 120 vatų. Šis indikatorius yra toks nereikšmingas, kad visiškai neįmanoma panaudoti gautos elektros energijos šviestuvams mažoje patalpoje.
3. Elektros tiekimas priklauso nuo šviesos paros valandų trukmės, oro sąlygų ir sezonų. Pavyzdžiui, žiemą gaunamos energijos lygis gerokai sumažėja. Taip yra dėl apsiniaukusio dangaus, rūko ir trumpo dienos šviesos.

Kur galiu jį naudoti?

Šios plokštės plačiai naudojamos ne tik kasdieniame gyvenime, gyvenimo procese, bet ir pramonėje bei gamyboje:

• jie įkrauna buitines baterijaselektros prietaisai;
• vyksta elektromobilio įkrovimas;
• jomis galima tiekti elektrą visiems pastatams;
• kai kuriais atvejais galima naudoti tam tikrose vietovėse;
• iš jų energijos galite pasisemti net kosmose.

Visa šviesiu paros metu pagaminama energija kaupiama baterijose, po kurių įrenginiai gali veikti net ir tamsoje.

Koks veikimo principas ir įrenginys?

Saulės elementai veikia tuo pačiu principu, kaip ir tada, kai buvo sukurti pirmą kartą. Šis principas yra žinomas visiems, nes buvo mokomasi mokyklos programoje, atliekant fizinius eksperimentus. Tranzistorius, kuris neturėjo viršutinio dangtelio, leido šviesai patekti į p ir n jungtis.

Prijungus voltmetrą buvo matyti, kad saulės spindulių smūgio metu išsiskyrė nedidelis energijos kiekis. Anksčiau mokslininkai atlikdavo eksperimentus darbe, padidindavo perėjimų plotą. Dėl to atsirado saulės kolektorių.

Saulės sistemos elementų dizainą sudaro:

• Paviršius pagamintas iš skaidraus stiklo. Būtent ant jos krenta saulės spinduliai.
• Akiniai tvirtinami prie standžių skydelio kraštų. Tai plokštės, pagamintos iš metalo, o kartu veikia kaip teigiami elektrodai.
• Saulės cheminis elementas. Silicio tipo p.
• Silicio tipas n.
• Apatinis substrataspagamintas iš metalo, kuris skirtas veikti kaip neigiami elektrodai.

Verta žinoti, kad saulės energijos negalima gauti visą dieną. Baterijos negali veikti naktį. Žiemą dienos šviesos valandos yra sumažintos. Tokiais momentais pagrindinį įrenginį reikia papildyti energijos kaupimo įtaisu.

Daugeliu atvejų naudojama elektros baterija. Jis prijungtas prie skydelio ir kaupia generuojamą energiją, todėl vakare dirbama.

Efektyvumo lygis visiškai priklauso nuo naudojamos medžiagos. Pavyzdžiui, naudojant vieno kristalo silicį, jis yra beveik 20%, polikristalinis silicis sumažina šį skaičių 10%. Efektyvumo lygiui įtakos gali turėti paviršiaus lygumas, oro temperatūra, baterijų padėtis saulėje.

Kokia naudojimo svarba?

Šiandien aktualiausias yra aplinkai nekenksmingų medžiagų naudojimas. Elektra, kuri gaunama elektrinėse – atominėse, vandens, šiluminėse, nuolat brangsta. Taip yra dėl brangios gamybos. Kai naudojama saulės baterija, asmuo gali pagrįstai laikyti save nepriklausomu, net ir nuo valstybės, kuri siūlo naudoti elektrą už padidintą kainą.

Jei vieną kartą išleisite tam tikrą pinigų sumą, galite visiškai pamiršti komunalinius mokesčius, skaitiklius, komunalines paslaugas. Šiuo metu, kai yra sumontuotos šios plokštės, visas namas yra verčiamas. Tai apima netik šviesa, bet ir šildymas, vandentiekis - karštas vanduo.

Saulė yra puikus elektros energijos š altinis. Ir, svarbiausia, šis š altinis yra nemokamas, draugiškas aplinkai ir neišsenkantis.

Elementų, pagrįstų monokristalais, gamybos žingsniai

Dauguma saulės elementų yra pagaminti naudojant polikristalinį ir monokristalinį silicį. Gamybos procesas reikalauja daug laiko, pastangų ir pinigų.

Pagrindiniai monokristalinio silicio gamybos etapai yra šie:

1. Silicio gamyba. Siliciui gauti naudojamas kvarcinis smėlis, kuriame yra daug silicio dioksido. Toks smėlis pereina kelis valymo etapus, kurie leidžia visiškai pašalinti deguonį. Taip yra dėl lydymosi aukštoje temperatūroje naudojant chemines medžiagas.
2. Kristalo gavimas. Po valymo silicis tampa skaidrus. Kristalai pradeda augti, kad supaprastintų struktūrą. Procesas yra toks: silicio gabalėliai dedami į tiglį, kaitinami ir lydomi. Į išlydytą masę dedami kristaliniai mėginiai, kurie tolygiai pasiskirsto visame paviršiuje ir pradeda augti sluoksniais. Šis procesas užtrunka ilgai, todėl susidaro didelis, vienodas kristalas.
3. Apdorojama. Šis procesas prasideda nuo kristalo matavimo ir tolesnio apdorojimo, kad būtų gauta norima forma. Išeinantiš tiglio, kristalas turi apvalią formą, kuri yra nepatogu tolesniam naudojimui. Norėdami jį naudoti, jis turi būti kvadrato formos. Apdorojus gatavą medžiagą plieniniais sriegiais, ji viela supjaustoma į identiškas plokštes. Lėkštelių dydis svyruoja nuo 0,25 iki 0,3 centimetro. Po to jie valomi, patikrinami, ar nėra defektų ir galimo generuoti energijos lygio.
4. Fotovoltinių elementų kūrimas. Kad silicis galėtų generuoti elektros energiją, į jį dedama boro su fosforu. Po apdorojimo fosforas yra laisvasis n tipo elektronas, o pusėje su boru šių elektronų nėra ir yra p tipo. Taigi tarp dviejų pusių atsiranda perėjimas.
5. Surinkimo procesas. Iš pradžių plokštės sujungiamos grandine, o vėliau - bloku. Vienos plokštės vidutinė galia yra 2 V ir 0,6 W įtampa. Baterijos galia visiškai priklauso nuo elementų skaičiaus. Įtampos lygis gaunamas iš prijungimo sekos. Visi elementai ir moduliai yra sujungti lygiagrečiai vienas kitam. Visos ląstelės uždengiamos specialia plėvele, perkeliamos ant stiklo paviršiaus ir dedamos į stačiakampį rėmą. Kai modulis yra paruoštas, jis išbandomas. Visiškai patikrinus, jis paruoštas naudoti.

Saulės baterijas galima sujungti lygiagrečiai, nuosekliai arba lygiagrečiai nuosekliai. Pasirinkimas visiškai priklauso nuo to, kokį įtampos lygį reikia gauti proceso metu.

Polikristalinio silicio gamybos procesas

ApdorotiPolikristalinio silicio pagrindu pagamintas modulis gaminamas taip pat, kaip ir vienkristalinis silicis. Skirtumas yra tik kristalų augime. Tam yra keli būdai, tačiau šiuo metu išpopuliarėjo tik vienas – Siemens procesas. Visa metodo esmė slypi tame, kad iš pradžių redukuojamas silanas ir nusodinamas laisvas silicis. Tai atliekama sąveikaujant su specialiu mišiniu, kuriame yra vandenilio ir silano elementų, naudojant temperatūros režimą nuo 600 iki 1350 laipsnių Celsijaus.

Štai kaip veikia saulės elementų gamybos procesas.

Kaip pasidaryti saulės kolektorių namuose?

Daugelis linkę manyti, kad „pasidaryk pats“saulės elementus surinkti gana sunku, netgi beveik neįmanoma. Tiesą sakant, viskas yra kitaip. Tai pareikalaus daug pastangų, tačiau pats procesas nėra sunkus, kaip atrodo iš pradžių. Pagrindinis sunkumas, su kuriuo galite susidurti darbo metu, yra saulės elemento surinkimas savo rankomis. Jei jums pavyks sukurti tokį mechanizmą savo jėgomis, galite galvoti ne tik apie atsisakymą mokėti už komunalines paslaugas, bet ir apie savo verslo įgyvendinimą. Šiuo metu saulės baterijos yra labai aktualios parduodant jų atgamintą energiją. Svarbiausia, kad atsiskaitoma viena stabiliausių valiutų – eurais. Ar saulės elementų gamyba neverta dėmesio?

Norėdami dirbti su fotoelementais, turite turėtiįgūdžių ir patirties šioje srityje. Visų pirma, tai susiję su litavimu, taip pat su pagarba visiems elementams. Norint dirbti, reikia turėti gerą litavimo įrankį, tinkantį subtiliam darbui. Vieno ir polikristalų sukurti nepavyks. Tam galite naudoti paruoštus ruošinius.

Fotoelementai

Pirmasis darbo žingsnis – reikiamų fotoelementų parinkimas. Akumuliatoriniam darbui galima naudoti silicį su poli- ir monoceliais. Svarbiausia dirbant atsižvelgti į našumo lygį ir niuansus. Pavyzdžiui, viencelėse efektyvumas yra didesnis, o daugiacelėse debesuotame ore prarandama daug energijos.

Visi langeliai suskirstyti į klases. Iš viso jų yra keturi. A klasė aukščiausios kokybės, be defektų. Ši klasė naudojama solidžių ir didelių organizacijų, įmonių darbe. Našumas didelis, bet kaina bus tinkama.

Kai baterija gaminama savarankiškai, galima pasirinkti klasę B. Naudingumas mažesnis nei ankstesnių elementų, o kaina gerokai skiriasi. Kai kurios organizacijos naudoja šią klasę gamindamos pardavimui skirtas baterijas, o tai paaiškina mažą efektyvumą.

Kai kurie žmonės perka viską, ko jiems reikia internetinėse parduotuvėse. Jei einate į specializuotą parduotuvę, galite nusipirkti visus komponentus iš karto. Tada jums nereikės laukti pristatymo.

Komplektai

Norint surinkti saulės elementą, vien elementų nepakaks, nes jie turi kažkaipsujungti vienas su kitu pagal schemą. Tam reikės naudoti laidininkus ir papildomas medžiagas. Štai kodėl kai kurie gamintojai siūlo įsigyti jau paruoštą rinkinį, kuriame jau yra visa medžiaga, kurios prireiks dirbant.

Šiame rinkinyje gali būti iki 72 elementų, laidų, padangų, grandinės diodų, taip pat pieštukas, kuriame yra speciali rūgštis litavimui.

Kai kuriuose rinkiniuose gali būti paruoštų fotoelementų, prie kurių prilituojami laidininkai. Norėdami surinkti, užteks tik surinkti viską pagal schemą ir prijungti. Ši parinktis yra pati optimaliausia, kai saulės baterijos, skirtos saulės kolektorių surinkimui, jungiamos rankiniu būdu. Medžiaga yra labai maža ir trapi, todėl proceso metu kyla daug problemų.

Litavimas

Jei visa medžiaga – elementai ir laidininkai – pirktos atskirai, visas saulės elementų litavimo procesas atrodys taip:

1. Laidininkai supjaustomi iki norimo ilgio. Geriausia šį darbą atlikti pagal šabloną.
2. Laidininkai tvarkingai išdėstyti ant fotoelemento.
3. Litavimo vietoje taikoma rūgštis ir lydmetalis. Kad išvengtumėte pasislinkimo, ant vieno galo galite uždėti sunkų daiktą.
4. Laidininką reikia lituoti atsargiai. Kadangi ląstelės yra gana trapios, nerekomenduojama jų veikti jėga.

Šis darbas yra labai kruopštus, tai nėra faktas, kad viskas pavyks iš pirmo karto, gali tekti pakartoti visą procesą keletą kartų. Jei išstudijuosite taisykles, suprasitekad sidabrinių laidininkų nusodinimas skirtas trims litavimo ciklams. Pasitaiko atvejų, kai ant laidininkų iš anksto užtepamas lydmetalis, apie ką gamintojas iš karto įspėja. Bet geriausia jį taikyti papildomai. Eksploatacijos metu saulės elementus statyti vienas ant kito draudžiama, nes jie gali būti pažeisti dėl didelio slėgio.

Sandarinimas

Paskutinis darbo etapas – visų elementų sandarinimas. Tačiau prieš pradėdami tai, turite atkreipti dėmesį į litavimo patikimumą. Tam naudojamas multimetras. Patikrinimas gali būti atliktas užbaigus visus darbus arba viso proceso metu, sulitavus kiekvieną atskirą elementą.

Sandarinimo procesui dažnai naudojamas silicio sandariklis. Visų pirma, jis taikomas elementų sandūroms, o tada visam plokštės paviršiui. Tokiam darbui galite naudoti šepetį, tačiau jį reikia naudoti tik sujungimams, nes galima lengvai perkelti ląsteles iš jų vietos. Kai viskas išdžius, galite uždaryti dangtį.

Akumuliatoriaus pasirinkimas namuose

Šiuo metu galite rasti baterijų su dviejų tipų saulės elementais: monokristaliniais, polikristaliniais.

Kiekvienas tipas turi privalumų ir trūkumų, apie kuriuos turite žinoti iš anksto, prieš perkant.

Rinka ir gamybos galimybės nestovi vietoje, gamybos procese nuolat atsiranda naujų gaminių, kurių gamybai naudojamos įvairios technologijos. Prieš pasirenkant, rekomenduojama atkreipti dėmesį į savybessaulės elementai: dėl efektyvumo lygio, dėl akumuliatoriaus, kuris gali kaupti energiją šviesiu paros metu ir gaminti naktį. Visus šiuos duomenis iš anksto pateikia gamintojas, juos galima rasti specializuotoje parduotuvėje. Geriausia iš pradžių informacijos susirasti internete arba aptarti su specialistais, kuris variantas būtų geriausias.