Фотоэлектрические панели солнечных батарей

4 100 0

Производство и состав

Клетки с ФВЭ состоят из полупроводниковых материалов (кремния). Наиболее важным материалом для кристаллических солнечных элементов является кремний. Это не чистый химический элемент, но химическая связь в виде диоксида кремния. Для получения кремния, сначала необходимо отделить нежелательные кислород диоксида кремния. Для достижения этой цели, кварцевый песок нагревается и расплавляют в тигле, наряду с угольной пыли. В ходе этого процесса создается металлургического кремния, с чистотой 98%. Однако 2% примесей в кремнии — слишком много для электронных приложений. Это только допустимый процент одной миллиардной. По этой причине Сырье кремния очищается путем химического процесса. Тщательно хранится в печи с соляной кислотой. В результате произведенных химических веществ водород и трихлорсилана, жидкость, которая кипит при 31° c. Последний перегоняется в несколько последовательных этапов, в ходе которого он сокращен процент примесей в каждом этапе перегонки. Когда вы получаете процент чистоты требуется, Трихлорсилан уменьшается до кремния с помощью водорода до 1000 ° c. Это высокое качество кремния теперь могут обрабатываться различными способами, например, для получения монокристаллов или поликристаллических клеток клеток. Чистого кремния кристалл имеет нет свободных электронов и поэтому плохо электрического проводника, б. путем легирования кремния с фосфором получает свободный электрон материал или материал с несущими отрицательный заряд (полупроводник N-типа) или так же другие элементы, с тем чтобы сделать кремния материала полупроводника P-типа. Выполнение того же процесса, но добавление бора вместо фосфора, получается с обратной функции материала, т.е. дефицит электронов или материал с положительных зарядов бесплатно (полупроводник P-типа).

ФВЭ	Легирование полупроводников

Полупроводниковый материал сам по себе не производит энергию, Каждый фотоэлемент состоит из тонкого слоя материалов N-типа и другой с большей толщины материала типа п. отдельно, оба являются электрически нейтральными. Но быть вступил в союз с P-N и получения солнечного света, генерирует электрическое поле за счет кремния N-типа электроны занимают пустоты (пробелы) кремния P-типа структуры.

Концепции новых солнечных элементов

Grätzel ячейка

Nanocristalinas клетки, ознакомлены с красителями

Gratzel ячейка

Новый тип солнечных батарей был введен в 1991 году швейцарский профессор Майкл Grätzel и может развиться недорогой альтернативой для Силиконовой технологии. Основной материал «Grätzel ячейки» является полупроводниковый диоксида титана (TiO₂). Однако он не работает на основе p-n перехода в полупроводнике, поглощающих свет в органический краситель, таким же способом растения использовать хлорофилл для захвата энергии от солнечного света через фотосинтез.

В маленькой камере лаборатории достигли 12% КПД. Модули из первой партии ограниченного производства австралийской фирмы STA, имеют КПД около 5%.

Скромная эффективность при исходных условиях CTS (стандартный тест условия), являются компенсируется высокой сравнительной эффективности для излучения низкой интенсивности. Nanocristalinas клетки с красителями, оказались очень толерантен к неэффективным углы падения солнечного света и тени.

В отличие от кристаллических ячеек его эффективность возрастает с увеличением температуры. В результате используются для небольших устройств в интерьерах и в интеграции в зданиях. В последнем случае клетки с красители предлагают новые и захватывающие возможности рисования, благодаря его гибкости с точки зрения прозрачности и ее красноватого цвета (цвета охры), которые могут трансформироваться в зелено серый цвет как пятно применяется.

Производство энергии

Освобождение электронов создает разность потенциалов, связь между клетками увеличить эту разность потенциалов. Как клетки не могут хранить энергию, эта энергия должна хранится в аккумуляторах или преобразованы для немедленного потребления.

Солнечные батареи в серии

Солнечные панели состоят из солнечных элементов в серии и параллельно для получения требуемого напряжения и тока.

Солнечные батареи в серии

Фотоэлементы подключены в серии (положительных до отрицательных) дает высокого напряжения.

В этом случае соединения двух клеток в серии, каждая из 0,42 вольт производит в общей сложности 0,84 напряжения вольт. Если мы хотим, чтобы выход 12 вольт, должен существовать по крайней мере 29 клеток.

Клетки обеспечивают относительно постоянного напряжения, если текущее потребление не превышает максимальная power point ( MPP).

Солнечные батареи параллельно

Солнечные батареи параллельно

Солнечные батареи соединены параллельно (положительный позитивный, минус к минусу) позволяют выше текущего потока.

В этом случае соединения двух клеток одновременно, каждый из 0,42 вольт производит полного напряжения 0,42 кв. Для многих клеток, Соединенных параллельно напряжение никогда не будет больше чем один.

Клетки обеспечивают относительно постоянного напряжения, что позволяет примерно вдвое текущего максимальная мощность (повышая MPP).
Сочетание клетки соединены в серии, в свою очередь соединяются параллельно, что позволяет нам иметь более высокое напряжение с возможностью более высоких токов. Является ли это началом солнечные фотоэлектрические панели, для вычисления напряжения и тока требует использования Вычислений с использованием

Типы клеток:

Существует несколько типов клеток по методу изготовления и используемого материала.

Аморфного кремния: Клетки, полученные путем осаждения из очень тонких слоев кремния на поверхности стекла или металла.
Эффективность преобразования солнечного света в электричество колеблется от 5% и 7%;
Монокристаллического кремния: Клетки, полученные из цилиндрических стержней из монокристаллического кремния производится в специальных печах. Клетки получаются путем разрезания баров в виде тонких квадратные вставки (0,5 0,4 мм толщиной).
Эффективность преобразования солнечного света в электричество выше 12%;
Кремния policristinalino: Клетки производятся из блоков кремния, полученные путем плавления чистого кремния чипов в специальные формы. После того, как в формы, кремний медленно остывает и затвердевает сам. в этом процессе, в единственном кристалле атомы не организуются. Образуют структуру поликристаллических с поверхности разделения между кристаллов.
Эффективность преобразования солнечного света в электричество это немного ниже, чем в монокристаллического кремния;
Nanocristalinas клетки, ознакомлены с красителями: В фазе развития и маркетинга, высокие индексы с высокой температурой и низким уровнем излучения;
CIGS: Использование в свой состав Cu (In, Ga) Se₂ (медь, Индио, галлия, селен), имеют доходность 13%. Есть некоторые проблемы с поставками, так как 75% Indico коммерчески распределены используется в производстве ЖК- и плазменных мониторов;
Арсенита арсенида галлия (GaAs): в настоящее время наиболее эффективная технология показ уровня 28% эффективности. Его цена является чрезвычайно высокой, используя главным образом в космической техники (солнечных коллекторов в спутники, например);
Теллурида кадмия (CdTe): Хотя они составляют чуть более 1% рынка фотоэлектрической солнечной энергии, его использование является очень привлекательным из-за высокого уровня токсичности кадмий.

Спектральная чувствительность

Чувствительность к световой спектр

В зависимости от материала и используемой технологии солнечные батареи могут иметь большей или меньшей эффективности преобразования различных цветовых полос солнечного света в электричество. Спектральная чувствительность устанавливает диапазон излучения, к которому клетки более эффективно работает и влияние эффективности при различных условиях облучения. Самая большая часть солнечной энергии сосредоточена в диапазоне видимого света от 400 Нм до 800 Нм.

В то время как кристаллический солнечных элементов особенно чувствительны к солнечной радиации длинн развевает, тонкопленочных элементов лучше использовать видимый свет. Аморфного кремния клетки могут эффективно поглощают коротковолновое излучение. В отличие от этого CdTe и СНГ материалы наиболее подходят для средней длины волн.

Фотоэлектрические модули

Фотоэлектрических модулей

Солнечная батарея состоит из отдельных клеток, Соединенных последовательно. Этот тип подключения позволяет добавлять напряженности. Номинальное напряжение модуля равна произведению числа клеток, которые составляют напряжение каждой ячейки (около 0,42 до 0.6 вольт). Как правило, производят модулей, состоящий из 30, 32, 33 и 36 клеток в серии. Стремится придать жесткость модуль в его структуре, электрическая изоляция и устойчивость к воздействию климатических факторов. Таким образом ячейки в диапазоне инкапсулированы в пластиковые резины (Etilvinilacelato), который также является роль электрического изолятора, закаленного стекла с содержанием низкой железа в лицо к солнцу и многослойные пластиковые пластинки (полиэстер) на задней поверхности. В некоторых случаях стекло заменяется на пластинки из прозрачной пластмассы. Модуль имеет рамку из алюминия или полиуретана и коробки ссылки, которые являются положительные и отрицательные клеммы серии клеток. Окно терминала подключите кабели, подключение модуля к фотоэлектрические панели.

Фотоэлектрические панели

Фотоэлектрические панели солнечных батарей или Солнечный коллектор п состоит из нескольких модулей, Соединенных параллельно и серии.

Солнечные панели приложения

Использование панелей/малой мощности низкого напряжения 3-12 небольших аморфного кремния сегментов, с общей площадью в несколько квадратных сантиметров. Выходного напряжения-1,5-6 V с потенцией несколько милливатт. Использование: часы, калькуляторы, GPS, небольших электрических устройств;
Небольшие панели от 1 до 10 Вт с 3 до 12 v. Использование: Радио, игры, водяные насосы;
Большие панели от 10 до 60 Вт, с напряжением 6 или 12 v. Utilizaçãoprincipal производится главным образом в крупных водяных насосов, для удовлетворения потребности электроэнергии для караванов (свет и охлаждение) и дома использовать направленные на отдельные устройства (садовые светильники для примера).

Эффективность фотоэлектрических систем

Эффективность Фотоэлектрической системы зависит от:

Эффективность различных компонентов системы;
Взаимосвязи и координации между ними;
Тип зарядов, которые система направлена на кормить.

Доход или убыток

Группа выход зависит от:

Тип ячейки;
Солнечной радиации;
Температура;
Грязь из панели.

Номинальная стоимость дохода предоставляется изготовителем. Если он не включен непосредственно может быть выведен из пиковой мощности и площади панели. Пиковая мощность-это мощность (MPP), группа может взимать плату в условиях стандартного испытания.

HP = 100 * Pp /

HP группа выход (%)
PP-группа пик мощности (кВт пик)
Группа площадь (м2)

Урожайность и пиковой мощности должна основываться на условия STC (стандартные условия) солнечное сияние 1кВт/м2 и температурой 25ºc. Потери на барабанах, объясняется главным образом двумя факторами: Авто уровень разряда и напряжение батареи слишком высоко, предотвращение группа в своей рабочей точке максимальной мощности. Чтобы исправить последний тип потерь должно быть надлежащего размера регулятора заряда.

Потери инвертора зависит от величины и характеристики нагрузки, что кормление.
Для оценки общей эффективности системы считаются два компонента:

Источники дохода энергии считает, что система работает с 100% производительности, будучи независимым от нагрузки. Другими словами для данной системы, лучшее исполнение является тот, который соответствует только генераторы дохода не рассматривает любого оборудования, которое дополняет систему, будучи игнорируются потери в Аккумуляторы, Зарядные устройства, инверторы и т.д. Так что будет выход энергии источников энергии:

TFH = Es * hp *

ПФ является выходная мощность источника питания (кВт/год)
S является солнечной энергии (кВтч/м2/год)

Индекс производительности Поскольку процентное значение, измеряет расстояние между производительности системы по отношению к оптимальной эксплуатации условий (PR, соотношение производительности). Этот показатель дает меру соотношения между энергией, фактически потребляемой нагрузки и энергии, что система способна производить.
Этот спектакль имеет значения индекса, которые зависят от типа системы питания. Питание нагрузки определяется:

ESS = PR * Es * hp *

ЕСС является питание на нагрузку (кВтч/год)
PR является индекс производительности

Глобальном уровне предполагается, что к 2100 году более чем на 60% энергии, используемой человеком имеет свое происхождение в солнечной энергии.