כיצד פועלים פאנלים סולאריים

עיצוב סוללה סולארית ועיקרון פעולתה תלוי מאילו חומרים ומאיזה טכנולוגיה היא עשויה. לכן, אתה צריך להבין את התכונות של האפשרויות העיקריות כדי להבין מה ההבדלים ביניהן ולבחור את הפתרון המתאים לשימוש. כל הנתונים רלוונטיים למוצרים באיכות גבוהה, ייתכן שסוללות זולות לא יעמדו בפרמטרים המוצהרים, מכיוון שהם מיוצרים לעתים קרובות עם הפרות של טכנולוגיה.

עיצוב מערך סולארי קשיח סטנדרטי.

טרמינולוגיה

המונחים העיקריים המשמשים בתחום זה:

1. אנרגיה סולארית היא חשמל המתקבל מהשמש בעת שימוש בפאנלים.
2. בידוד שמש - מראה כמה אור השמש נופל על מטר מרובע של משטח הממוקם בניצב לקרניים.
3. תאים פוטו-וולטאיים הם מודולים המסוגלים להמיר אור שמש לאנרגיה חשמלית. בדרך כלל הם מייצרים בין 1 ל-2 וואט של אנרגיה, אבל יש גם אפשרויות פרודוקטיביות יותר.
4. מערכת פוטו-וולטאית היא מערכת ציוד הממירה את אור השמש לחשמל.
5. פאנלים או פאנלים סולאריים הם קבוצה של תאים פוטו-וולטאיים המקובצים למודול גדול ומחוברים באופן סדרתי או מקביל לסדרה. בדרך כלל, סוללה אחת כוללת בין 36 ל-40 מקטעים.
6. מערך הוא סדרה של פאנלים סולאריים המחוברים לספק את כמות הזרם הרצויה.
7. מודולי מסגרת - מבנים במסגרת אלומיניום, עמידים ואטומים.
8. אלמנטים חסרי מסגרת הם אפשרויות גמישות, הם משמשים בתנאים של עומסים נמוכים יותר.
9. קילוואט שעה (kW) היא מדידה סטנדרטית של הספק חשמלי.
10. יעילות (יעילות) - פאנלים סולאריים. מראה כמה אנרגיה סולארית שפוגעת במשטח מומרת לחשמל. בדרך כלל המדד הוא 15-24%.
11. השפלה היא ירידה בקיבולת של פאנלים סולאריים המתרחשת מסיבות טבעיות. הוא נמדד כאחוז מהאינדיקטורים המקוריים.
12. עומסי שיא הם זמנים שבהם יש צורך בכמות החשמל הגדולה ביותר.
13. סיליקון גבישי הוא חומר הגלם לייצור פאנלים סולאריים. האפשרות הנפוצה והעמידה ביותר להיום.
14. סיליקון אמורפי הוא הרכב המופקד על פני השטח על ידי אידוי ומכוסה בהרכב מגן.
15. מוליכים למחצה הם חומרים שיכולים להוליך זרם בתנאים מסוימים. זה כולל את רוב החומרים החדשים המשמשים לייצור פאנלים סולאריים.
16. מהפך הוא מכשיר להמרת זרם ישר לזרם חילופין.
17. בקר - מווסת את מתח המוצא מהמודולים הסולאריים לטעינה נכונה של הסוללות.

מפה של חיפוי בשטחה של רוסיה.

אלו הם רק המונחים הנפוצים ביותר, יש אפשרויות נוספות. אבל אפילו ידיעת היסודות תעזור לך להבין את הנושא הרבה יותר טוב.

קטגוריות איכות

כדי להעריך את איכותו של פאנל סולארי, יש צורך קודם כל לברר את סוג חומרי הגלם המשמשים לייצור תאים פוטו-וולטאיים. היעילות וחיי השירות של מוצרים מוגמרים תלויים בכך. 4 כיתות עיקריות:

1. כיתה א' - האפשרות הטובה ביותר, שבה אין שום נזק וסדקים. אחידות המילוי וחלקות המשטח מבטיחים ביצועים גבוהים, שלעיתים אף גבוהים מהמצוין בתיעוד. בנוסף, לאפשרות זו יש את קצב השפלה הנמוך ביותר ושומרת על ביצועים טובים לאורך זמן.
2. כיתה ב מעט גרוע יותר באיכות, ייתכנו פגמים על פני השטח. אך יחד עם זאת, לרוב, השימוש מאפשר להשיג מוצרים דומים ביעילותם לדרגה A. מדדי השפלה גרועים בסדר גודל, ולכן הם מאבדים את המאפיינים המקוריים שלהם מהר יותר.
3. כיתה ג' - אפשרות שבה יכולים להיות פגמים חמורים למדי - מסדקים ועד שבבים ונזקים אחרים. במחיר, מודולים כאלה הם הרבה יותר זולים, אבל היעילות שלהם אינה עולה על 15%. פתרון לא יקר המתאים לעומסים קטנים.
4. כיתה ד' - בעצם, זוהי הפסולת שנותרה לאחר ייצור תאים פוטו-וולטאיים, שאסור להשתמש בהם לייצור סוללות. אבל הרבה יצרנים לא מאוד ישרים, במיוחד מאסיה, משתמשים בהם בייצור. הביצועים של אפשרות זו נמוכים ביותר.

עדיף לבחור באפשרות הראשונה, במקרים קיצוניים, גם השנייה מתאימה.רק הם יכולים לספק יעילות רגילה וישרתו במשך זמן רב.

סרט המגן על פאנלים סולאריים חייב להיות גם באיכות גבוהה.

חומר למינציה EVA הוא סרט מיוחד הממוקם בצד הקדמי וניתן להשתמש בו בצד הלא נכון. המטרה העיקרית היא להגן על אלמנטים עובדים מפני השפעות שליליות מבלי להפריע לאור השמש. אופציות איכותיות מחזיקות כ-25 שנים, אופציות לא איכותיות - מ-5 עד 10. אי אפשר לקבוע את המגוון לפי עין, אז קל יותר להתקדם מהמחיר - לאופציות טובות, זה לא יהיה נמוך.

בסרטון, למשל, הם מבינים בבירור כיצד נוצר זרם חשמלי בהשפעת אור השמש.

עקרון הפעולה

די קשה להסביר את התכונות של הסוללה הסולארית, אבל אתה יכול להבין את הנקודות הכלליות:

1. כאשר אור השמש פוגע בפוטו-תאים, מתחילה שם היווצרותם של זוגות אלקטרונים-חורים שאינם בשיווי משקל.
2. בגלל עודף האלקטרונים, הם מתחילים לנוע לשכבה התחתונה של המוליך למחצה.
3. מתח מופעל על המעגל החיצוני. קוטב חיובי מופיע במגע של שכבת p, וקוטב שלילי מופיע במגע של שכבת n.
4. אם סוללה מחוברת לתאי הפוטו, אז מתקבל מעגל קסמים ואלקטרונים הנעים ללא הרף מספקים טעינה הדרגתית של הסוללה.
5. מודולי סיליקון קונבנציונליים הם תאי צומת בודדים שיכולים לייצר כוח רק מספקטרום מסוים של אור שמש. בגלל זה היעילות של הציוד נמוכה.
6. כדי לפתור את הבעיה, יצרנים פיתחו אפשרויות מפל, הם יכולים לקחת אנרגיה מקרניים שונות של ספקטרום השמש.זה מגביר את היעילות, אבל בשל עלות הייצור הגבוהה, המחיר של לוחות כאלה הוא הרבה יותר גבוה.
7. האנרגיה שאינה מומרת לחשמל הופכת לחום, ולכן פאנלים סולאריים מתחממים עד 55 מעלות במהלך הפעולה, וסוללות מוליכים למחצה עד 180. יתרה מכך, ככל שהסוללה הסולארית מתחממת, יעילות הסוללה הסולארית יורדת.

התוכנית הפשוטה ביותר של הסוללה הסולארית.

דרך אגב! פאנלים סולאריים יעילים ביותר בימי חורף בהירים, כאשר יש מספיק אור והטמפרטורה הנמוכה מקררת את פני השטח.

ממה הם עשויים

כדי ללמוד את המכשיר של סוללה סולארית, אתה צריך להבין את הזנים העיקריים, שכן לטכנולוגיית הייצור יש הבדלים משמעותיים בהתאם לחומרי הגלם המשמשים:

1. סוללות CdTe. קדמיום טלוריד משמש לייצור מודולי סרט. מספיקה שכבה של כמה מאות מיקרומטרים כדי לקבל יעילות בסדר גודל של 11% או קצת יותר. זהו נתון נמוך למען האמת, אבל במונחים של 1 וואט של כוח, עלות החשמל זולה לפחות ב-30% מאשר אפשרויות סיליקון מסורתיות. למרות העובדה כי מגוון זה הוא הרבה יותר דק וקל יותר.
2. סוג CIGS. משמעות הקיצור היא שההרכב כולל נחושת, אינדיום, גליום וסלניום. מסתבר שמוליך למחצה, שגם מיושם בשכבה קטנה, אבל בניגוד לאפשרות הראשונה, היעילות כאן גבוהה בסדר גודל ומסתכמת ב-15%.
3. סוגי GaAs ו-InP מבחין באפשרות של מריחת שכבה דקה של 5-6 מיקרון, בעוד שהיעילות תהיה כ-20%. זוהי מילה חדשה בטכנולוגיות להפקת חשמל מאור השמש.בשל טמפרטורות ההפעלה הגבוהות, סוללות יכולות להתחמם מאוד ללא אובדן ביצועים. אבל בשל העובדה כי חומרי אדמה נדירים משמשים בייצור, העלות של סוג זה היא גבוהה.
4. סוללות Quantum Dot (QDSC). הם משתמשים בנקודות קוונטיות כחומר סופג להמרת אנרגיה סולארית במקום חומרים בתפזורת מסורתיים. בשל התכונות של כוונון פערי פס, ניתן ליצור מודולים מרובי צומת הסופגים אנרגיית שמש בצורה יעילה יותר.
5. סיליקון אמורפי מיושם על ידי אידוי ויש לו מבנה הטרוגני. אין לו יעילות גבוהה, אבל משטח הומוגני סופג אפילו אור מפוזר היטב.
6. רב גבישי גרסאות נעשות על ידי המסת סיליקון וקירורו בתנאים מסוימים כדי לייצר גבישים חד-כיווניים. אחד הפתרונות הנפוצים ביותר בשל עלות הייצור הנמוכה ומחווני יעילות טובים.
7. חד גבישי אלמנטים מורכבים מגבישים מוצקים חתוכים לצלחות דקות ומסוממים בזרחן. הפתרון העמיד ביותר עם שיעורי פירוק נמוכים וחיי שירות של לפחות 30 שנה, אך לרוב 10-15 שנים יותר.

סוללות העשויות קדמיום טלוריד הן מהרווחיות ביותר מבחינת עלות לקילוואט חשמל.

דרך אגב! האפקטיביות של אפשרות כזו או אחרת תלויה בטכנולוגיית הייצור, ולכן יש להבהיר אותה.

קרא גם

סוגי ושיטות התקנת פאנלים סולאריים

 

יתרונות וחסרונות של פאנלים סולאריים

לכל סוג יש מאפיינים משלו שיש לקחת בחשבון בעת ​​הבחירה על מנת להחליט איזה סוג הוא המתאים ביותר:

1. לוחות מונו-גבישים הם בעלי היעילות הגבוהה ביותר ובשל כך נחסך השטח למיקום המודולים. הם מחזיקים מעמד לפחות 25 שנה ולאט לאט מאבדים כוח. יחד עם זאת, המשטח רגיש מאוד ללכלוך, יש לשטוף אותו לעיתים קרובות. והמחיר הוא הגבוה ביותר מבין כל האפשרויות המבוססות על סיליקון.
2. אפשרויות פוליגריסטליות אינן סופגות את קרני השמש בצורה יעילה כל כך, אך פועלות טוב יותר באור מפוזר. מבחינת יחס מחיר ואיכות, הם רווחיים יותר, אבל הם תופסים יותר מקום בגלל יעילות נמוכה יותר.
3. ניתן להציב סוללות סיליקון אמורפי בכל מקום, כולל על קירות מבנים, שכן הן סופגות אור מפוזר היטב. עם יעילות נמוכה, יש להם מחיר נמוך, כך שהם יכולים לשמש כאופציה חסכונית. יחד עם זאת, הם משרתים במשך זמן רב ואינם כל כך מפחדים מזיהום פני השטח.
4. לאפשרויות האדמה הנדירות יש יתרונות וחסרונות דומים, כך שתוכל לשקול אותן יחד. מבחינת יעילות, הם עדיפים על לוחות קלאסיים, הם יכולים להיות מיושמים על הסרט, וזה נוח. יש להם טווח טמפרטורות גדול יותר, כך שהחימום אינו משפיע על יעילות העבודה. אבל בגלל המחיר הגבוה והנדירות של מתכות, אפשרויות כאלה אינן בשימוש נרחב.

האפשרות התלויה על הקיר מפשטת את עבודת ההתקנה.

איפה משתמשים בהם

את כל האפשרויות הנחשבות ניתן להתקין במגזר הפרטי על מנת לקבל חשמל מהשמש ולחסוך במשאבי אנרגיה או אפילו להשיג אוטונומיה מוחלטת. באשר לשימוש, עליך לשקול כמה המלצות פשוטות:

1. אפשרויות מונו-גבישיות ופולי-גבישיות ממוקמות בצורה הטובה ביותר על הגג או על הקרקע, לאחר שבנו בעבר את המסגרת בזווית הרצויה.רצוי שזווית הנטייה תהיה מווסתת, כך שתוכל להסתגל לשמש.
2. ניתן להציב מודולי סרט בכל מקום, הן על הקירות והן על גגות. הם פועלים היטב גם אם הקרניים לא פוגעות במשטח בזווית ישרה, וזה מאוד חשוב.
3. בקנה מידה תעשייתי, גם סוללות סרטים מועדפות כזולות וקלות יותר להתקנה.

אפשרויות סרט קל יותר להתקנה עם כמויות גדולות של עבודה.

ישנם מספר סוגים של תאים סולאריים, אך כ-90% מהשוק תופסים דגמי סיליקון מסורתיים בשל מחירם הנמוך וביצועיהם הטובים. אתה יכול לבחור באחד מפתרונות המוליכים למחצה, אבל אז תצטרך להוציא פי אחד וחצי עד פי שניים יותר כסף.