Päikesepatareide tüübid ja nende omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Päikesepatareid on hakanud elanikkonna seas populaarsust koguma. Need on paigaldatud majade, sõidukite katustele. Mõned neist on kohandatud isegi elektroonika jaoks, käekelladesse. Hetkel on need muutunud täieõiguslikuks alternatiiviks elektrienergiale või toimivad täiendusena.

Kuidas need töötavad?

Päikesepaneelid on fotogalvaanilise süsteemi kõige olulisem element. Need on paneelid, mis sisaldavad ränist valmistatud päikesepatareisid.

Elektri tootmiseks monteeritakse kõik need komponendid plokkideks, mis seejärel kaetakse lamineeritud kilega – see on vajalik tihendamiseks. Pärast seda asetatakse kõik raami. Seade on üsna lihtne, kuid seda on kodus keeruline kokku panna. Fotogalvaanilist elementi on võimatu ise kokku panna, mida ei saa paneeli kohta öelda.

Vaatused

Päikesepatareid on jagatud mitut tüüpi. Neist saab eristada kolme:

• Monokristalliline. Selle valmistamisel kasutatakse materjali puhta räni kujul. See alus võimaldab teil saada tööst rohkem efektiivsust. Tõhusus varieerub sel juhul 15–20%.
• Amorfne räni. Tootmise ajal kasutatakse süsteemi - aurustamisfaasi. Räni on kaetud kaitsekihiga. Ränist päikesepatareide mitmete eeliste hulka kuulub vastuvõetav hind, mis saadakse tänu tootmises kasutatavale lihtsale tehnoloogiale. Sellised süsteemid on pindal alt suured. Tõhusus varieerub vahemikus 5% kuni 8%.
• Polükristalliline. Seda päikesepatarei toodetakse amorfse räni baasil. Tootmisprotsessis seda ei venitata. On madalate kuludega. Seda saab kasutada mitte ainult igapäevaelus, vaid ka tööstuses. Tõhusus on vahemikus 10–14%.

Päikesepaneelide plussid ja miinused

Päikesepaneelid koosnevad fotogalvaanilistest elementidest, mis muudavad päikeseenergia töötamise ajal elektriks.

Mõned eelised hõlmavad järgmisi punkte:

1. Kogu aku disain on üsna lihtne, selles pole liikuvaid osi. Tööd tehakse stabiilselt ja katkestusteta, töökindlus on kõrge.
2. Paigaldustööd ei ole rasked. Pole vaja kulukat süsteemihooldust.
3. Päikesest saadav energia muundatakse koheselt elektriks, lisaaega pole vaja.
4. Energiat toodetakse kogu päeva jooksul, kuni päike on kohal. Mõnel juhul on pilvise ajal võimalik elektrit saada, kuid töö efektiivsus väheneb.
5. Kasutusiga on pikk, seda mõõdetakse mitte aastates, vaid kümnetes.
6. Tootmisprotsessis kasutatakse keskkonnasõbralikke materjale, mida peetakse väga oluliseks tänapäeva ühiskonnas, kus on keskkonnaga raske keskkond.

Hoolimata kõikidest eelistest võib töös esineda negatiivseid külgi:

1. Ränipõhised pooljuhid on kallid. Seda materjali peetakse kogu süsteemi peamiseks elemendiks. See mõjutab nii paneeli enda kui ka saadud energia maksumust.
2. Tõhusus on madal. Praeguseks on aku võimsus 1 ruudu kohta ligikaudu 120 vatti. See indikaator on nii tühine, et saadud elektrienergiat on täiesti võimatu väikeses ruumis valgustite jaoks kasutada.
3. Elektri saamine sõltub päevavalgustundide pikkusest, ilmastikutingimustest ja aastaaegadest. Näiteks talvel väheneb oluliselt saadava energia tase. Selle põhjuseks on pilvine taevas, udu ja lühike päevavalgustund.

Kus ma saan seda kasutada?

Neid paneele kasutatakse laialdaselt mitte ainult igapäevaelus, eluprotsessides, vaid ka tööstuses ja tootmises:

• nad laadivad majapidamisakusidelektriseadmed;
• elektriauto laadimine käib;
• neid saab kasutada tervete hoonete elektriga varustamiseks;
• mõnel juhul on seda võimalik kasutada teatud piirkondades;
• saate neilt energiat ammutada isegi kosmoses.

Kogu päevavalgustundidel tekkiv energia salvestatakse akudesse, misjärel saavad seadmed töötada ka pimedas.

Mis on tööpõhimõte ja seade?

Päikesepatareid töötavad samal põhimõttel nagu nende esmasel väljatöötamisel. See põhimõte on kõigile tuttav, kuna seda õpiti kooli õppekavas, tehes füüsilisi katseid. Transistor, millel polnud ülemist katet, võimaldas valgusel siseneda p- ja n-ristmikesse.

Pärast voltmeetri ühendamist oli näha, et päikesekiirte tabamise hetkel eraldus väike kogus energiat. Varem tegid teadlased tööl katseid, suurendasid üleminekuala. Selle tulemusena ilmusid päikesepaneelid.

Päikesesüsteemi elementidest koosnev disain sisaldab:

• Pind läbipaistvast klaasist. Tema peale langevad päikesekiired.
• Prillid kinnitatakse paneeli jäikadele servadele. Need on metallist valmistatud plaadid, toimides samal ajal positiivsete elektroodidena.
• Päikese keemiline element. Ränitüüp p.
• Ränitüüp n.
• Alumine substraatvalmistatud metallist, mis on loodud toimima negatiivsete elektroodidena.

Tasub teada, et päikeseenergiat ei saa kogu päeva jooksul vastu võtta. Akud ei tööta öösel. Talvel päevavalgust vähendatakse. Sellistel hetkedel vajab põhiseade lisamist energiasalvestusseadme näol.

Enamasti kasutatakse elektriakut. See on ühendatud paneeliga ja salvestab genereeritud energia, mille tulemuseks on õhtune töö.

Tõhususe tase sõltub täielikult kasutatavast materjalist. Näiteks ühekristallilise räni kasutamisel on see peaaegu 20%, polükristalliline räni vähendab seda näitajat 10%. Tõhususe taset võivad mõjutada pinna siledus, õhutemperatuur, akude asukoht päikese poole.

Mis on kasutamise asjakohasus?

Tänapäeval on keskkonnasõbralike materjalide kasutamine kõige olulisem. Elekter, mida saadakse elektrijaamadest - tuuma-, vesi-, soojusenergia, muutub pidev alt kallimaks. Selle põhjuseks on kallis tootmine. Päikesepatarei kasutamise hetkel võib inimene end õigustatult pidada sõltumatuks isegi riigist, mis pakub elektrit kasutamiseks kõrge hinnaga.

Kui kulutad ühe korra teatud summa raha, võid kommunaalmaksed, arvestid, kommunaalid sootuks unustada. Hetkel, kui need paneelid on paigaldatud, käib kogu maja tõlge. See hõlmab mitteainult valgus, aga ka küte, torustik - soe vesi.

Päikesepaiste on suurepärane elektriallikas. Ja mis kõige tähtsam, see allikas on tasuta, keskkonnasõbralik ja ammendamatu.

Etapid monokristallil põhinevate elementide valmistamisel

Enamik päikesepatareidest on valmistatud polükristallilisest ja monokristallsest ränist. Tootmisprotsess nõuab palju aega, vaeva ja raha.

Monokristallilise räni tootmise peamised etapid on:

1. Räni tootmine. Räni saamiseks kasutatakse kvartsliiva, mis sisaldab suures koguses ränidioksiidi. Selline liiv läbib mitu puhastamisetappi, mis võimaldab teil hapniku täielikult eemaldada. Selle põhjuseks on sulamine kõrgel temperatuuril, kasutades kemikaale.
2. Kristalli hankimine. Pärast puhastamist muutub räni läbipaistvaks. Struktuuri sujuvamaks muutmiseks hakkavad kristallid kasvama. Protsess on järgmine: ränitükid asetatakse tiiglisse, kuumutatakse ja sulatatakse. Sula massile lisatakse kristallproovid, mis jaotuvad ühtlaselt üle kogu pinna ja hakkavad kihtidena kasvama. See protsess võtab kaua aega ja tulemuseks on suur ühtlane kristall.
3. Töötlemine. See protsess algab kristalli mõõtmise ja edasise töötlemisega soovitud kuju saamiseks. Väljumiseltiiglist on kristall ümara kujuga, mis on edasiseks kasutamiseks ebamugav. Selle kasutamiseks peab see olema ruudu kujuline. Pärast valmismaterjali töötlemist teraskeermega lõigatakse see traadi abil identseteks plaatideks. Plaatide suurus varieerub vahemikus 0,25 kuni 0,3 sentimeetrit. Pärast seda tuleb neid puhastada, kontrollida defektide ja tekkiva energia taseme suhtes.
4. Fotogalvaanilise elemendi arendamine. Et räni saaks elektrienergiat toota, lisatakse sellele boori koos fosforiga. Pärast töötlemist on fosfor n-tüüpi vaba elektron ja booriga pool neid elektrone ei sisalda ja on tüüpi p. Seega tekib kahe külje vahel üleminek.
5. Kokkupanemise protsess. Esialgu ühendatakse plaadid ahelas ja seejärel - plokis. Ühe plaadi keskmine võimsus on 2 V ja pinge 0,6 W. Aku võimsus sõltub täielikult elementide arvust. Pinge tase saadakse ühendusjärjestuse järgi. Kõik elemendid ja moodulid on üksteisega paralleelselt ühendatud. Kõik rakud kaetakse spetsiaalse kilega, kantakse klaaspinnale ja asetatakse ristkülikukujulisse raami. Kui moodul on valmis, testitakse seda. Pärast täielikku kontrollimist on see kasutamiseks valmis.

Päikesepaneelid saab ühendada üksteisega paralleelselt, järjestikku või paralleelselt järjestikku. Valik sõltub täielikult sellest, millise pingetaseme peate protsessi käigus saavutama.

Polükristallilise räni tootmisprotsess

ProtsessPolükristallilisel ränil põhineva mooduli tootmine toimub samamoodi nagu ühekristallilise räni puhul. Erinevus ilmneb ainult kristallide kasvus. Selleks on mitu meetodit, kuid praegu on populaarsust kogunud ainult üks - Siemensi protsess. Meetodi kogu olemus seisneb selles, et silaani algselt redutseeritakse ja vaba räni sadestatakse. Seda tehakse koostoimel spetsiaalse seguga, mis sisaldab vesiniku ja silaani elemente, kasutades temperatuurirežiimi vahemikus 600–1350 kraadi Celsiuse järgi.

Nii töötab päikesepatareide tootmisprotsess.

Kuidas teha kodus päikesepaneeli?

Paljud kalduvad eeldama, et isetegemise päikesepatareid on üsna raske kokku panna, isegi peaaegu võimatu. Tegelikult on kõik teisiti. See nõuab palju pingutusi, kuid protsess ise pole keeruline, nagu esialgu tundub. Peamine raskus, millega võite töö käigus kokku puutuda, on päikesepatarei kogumine oma kätega. Kui teil õnnestub selline mehhanism ise luua, võite mõelda mitte ainult kommuna alteenuste eest maksmisest keeldumisele, vaid ka oma ettevõtte elluviimisele. Hetkel on päikesepaneelid nende poolt taastoodetava energia müügiks väga aktuaalsed. Kõige tähtsam on see, et maksmine toimub ühes kõige stabiilsemas valuutas - eurodes. Kas päikesepatareide tootmine ei vääri tähelepanu?

Fotoelementidega töötamiseks peab teil olemaoskusi ja kogemusi selles valdkonnas. Esiteks puudutab see jootmist, aga ka austust kõigi elementide vastu. Töötamiseks peab olema hea jootmistööriist, mis sobib õrna töö jaoks. Üksi- ja polükristallide loomine ei toimi. Selleks võite kasutada valmis toorikuid.

Photocells

Töö esimene samm on vajalike fotosiltide valimine. Aku tööks võib kasutada polü- ja monoelemendiga räni. Kõige olulisem on töötamisel arvestada jõudluse ja nüansitasemega. Näiteks monoelementides on kasutegur kõrgem, kuid polüelementides läheb pilves ilmaga märkimisväärne energia kadu.

Kõik lahtrid on jagatud klassideks. Kokku on neid neli. Klass A on parima kvaliteediga, ilma defektideta. Seda klassi kasutatakse kindlate ja suurte organisatsioonide, ettevõtete töös. Toimivus on kõrge, kuid kulu on vastav.

Kui aku on ise toodetud, saab valida klassi B. Tõhusus on madalam kui eelmistel elementidel, samas kui hind on oluliselt erinev. Mõned organisatsioonid kasutavad seda klassi müügiks mõeldud akude valmistamisel, mis seletab madalat tõhusust.

Mõned inimesed ostavad kõike, mida neil vaja läheb, veebipoodidest. Kui lähete spetsialiseeritud kauplusesse, saate kõik komponendid korraga osta. Siis ei pea te kohaletoimetamist ootama.

Komplektid

Päikesepatarei kogumiseks ainuüksi elementidest ei piisa, sest need peavad kuidagimoodi olemaühendage omavahel vastav alt skeemile. See nõuab juhtmete ja lisamaterjalide kasutamist. Seetõttu pakuvad mõned tootjad ostmiseks valmiskomplekti, kus on juba olemas kogu tööks vajalik materjal.

See komplekt võib sisaldada kuni 72 elementi, juhte, rehve, vooluringi dioode, aga ka pliiatsit, mis sisaldab spetsiaalset jootmiseks mõeldud hapet.

Mõned komplektid võivad sisaldada valmis fotoelemente, mille külge on joodetud juhtmed. Kogumiseks piisab, kui koguda kõik vastav alt skeemile ja ühendada. See valik on kõige optimaalsem, kui päikesepaneelide kokkupanekuks mõeldud päikesepatareid ühendatakse käsitsi. Materjal on väga väike ja habras, mis põhjustab protsessi käigus mitmeid probleeme.

Jootmine

Juhul kui kogu materjal - elemendid ja juhid - osteti eraldi, näeb kogu päikesepatareide jootmise protsess välja järgmine:

1. Juhtmed lõigatakse soovitud pikkuseks. Seda tööd on kõige parem teha malli järgi.
2. Juhid on fotoelemendile korralikult paigutatud.
3. Joodiskohale kantakse hape ja joodis. Nihkumise vältimiseks võite asetada ühele otsale raske eseme.
4. Juht tuleb hoolik alt jootma. Kuna rakud on üsna haprad, ei ole soovitatav neile jõuga tegutseda.

See töö on väga vaevarikas, pole tõsiasi, et kõik õnnestub esimesel korral, võib-olla peate kogu protsessi mitu korda kordama. Kui reegleid uurid, saad aruet hõbejuhtmete ladestamine on ette nähtud kolmeks jootmistsükliks. On juhtumeid, kui juhtmetele kantakse eelnev alt jooteainet, mille eest tootja kohe hoiatab. Kuid kõige parem on seda täiendav alt rakendada. Töötamise ajal on keelatud päikesepatareid üksteise peale laduda, kuna need võivad kõrge rõhu tõttu kahjustuda.

Pihendus

Töö viimane etapp on kõigi elementide tihendamine. Kuid enne selle jätkamist peate pöörama tähelepanu jootmise töökindlusele. Selleks kasutatakse multimeetrit. Kontrolli saab läbi viia pärast kõigi tööde lõpetamist või kogu protsessi jooksul pärast iga üksiku elemendi jootmist.

Tihtimisprotsessis kasutatakse sageli ränihermeetikut. Esiteks kantakse see elementide ühenduskohtadele ja seejärel kogu paneeli pinnale. Selliseks tööks võite kasutada pintslit, kuid peate seda kasutama ainult liigeste jaoks, kuna rakke on võimalik hõlps alt oma koh alt teisaldada. Kui kõik on kuivanud, võite kaane sulgeda.

Aku valimine majas

Hetkel leiate kahte tüüpi päikesepatareidega akusid: monokristallilised, polükristallilised.

Igal tüübil on plusse ja miinuseid, mida peate enne ostu sooritamist teadma.

Turg ja tootmisvõimalused ei seisa paigal, tootmisprotsessi ilmuvad regulaarselt uued tooted, mille valmistamisel kasutatakse erinevaid tehnoloogiaid. Enne valiku tegemist on soovitatav pöörata tähelepanu omadustelepäikesepatareid: tõhususe tasemel, aku olemasolul, mis suudab päevavalgustundidel energiat koguda ja öösel toota. Kõik need andmed esitab tootja eelnev alt, need leiate spetsialiseeritud kauplusest. Parim on esm alt otsida teavet Internetist või arutada spetsialistidega, milline variant oleks parim.