Typy solárnych článkov a ich vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Solárne batérie si medzi obyvateľstvom začínajú získavať na popularite. Inštalujú sa na strechy domov, vozidiel. Niektoré z nich boli dokonca prispôsobené pre elektroniku, v náramkových hodinkách. Momentálne sa stali plnohodnotnou alternatívou elektrickej energie alebo fungujú ako doplnok.

Ako fungujú?

Solárne moduly sú najdôležitejším prvkom vo fotovoltaickom systéme. Ide o panel, ktorý obsahuje solárne články vyrobené z kremíka.

Na výrobu elektriny sú všetky tieto komponenty zostavené do blokov, ktoré sú následne pokryté laminovanou fóliou – tá je nevyhnutná pre utesnenie. Potom sa všetko umiestni do rámu. Zariadenie je pomerne jednoduché, ale bude problematické ho zostaviť doma. Fotovoltaický článok nie je možné zložiť svojpomocne, čo sa o paneli povedať nedá.

Zobrazenia

Solárne batérie sa delia na niekoľko typov. Tri z nich možno rozlíšiť:

• Monokryštalický. V procese jeho výroby sa používa materiál vo forme čistého kremíka. Tento základ vám umožňuje získať väčšiu efektivitu práce. Účinnosť sa v tomto prípade pohybuje od 15 do 20 %.
• Amorfný kremík. V čase výroby sa používa systém - fáza odparovania. Kremík je pokrytý ochrannou vrstvou. Množstvo výhod kremíkových solárnych článkov zahŕňa prijateľné náklady, ktoré sa dosahujú vďaka jednoduchej technológii použitej pri výrobe. Takéto systémy majú veľkú plochu. Účinnosť sa pohybuje od 5 % do 8 %.
• Polykryštalický. Tento solárny článok je vyrobený na báze amorfného kremíka. Počas výrobného procesu sa nerozťahuje. Má nízke náklady. Využitie nájde nielen v každodennom živote, ale aj v priemysle. Účinnosť je medzi 10 a 14 %.

Výhody a nevýhody solárnych panelov

Solárne panely sú tvorené fotovoltaickými článkami, ktoré počas prevádzky premieňajú energiu zo slnka na elektrickú.

Niektoré z výhod zahŕňajú nasledujúce body:

1. Celá konštrukcia batérie je pomerne jednoduchá, nie sú v nej žiadne pohyblivé časti. Práca sa vykonáva stabilne a bez prerušenia, úroveň spoľahlivosti je vysoká.
2. Inštalačné práce nie sú náročné. Nevyžaduje sa nákladná údržba systému.
3. Energia zo slnka sa okamžite premení na elektrinu, nie je potrebný žiadny ďalší čas.
4. Energia sa generuje počas dňa, pokiaľ je prítomné slnko. V niektorých prípadoch je možné prijímať elektrinu počas zamračených období, ale efektivita práce sa zníži.
5. Životnosť je dlhá, meria sa nie na roky, ale na desiatky rokov.
6. Výrobný proces využíva materiály šetrné k životnému prostrediu, čo sa v dnešnej spoločnosti, kde je ťažké prostredie s prostredím, považuje za veľmi dôležité.

Napriek všetkým výhodám môže práca obsahovať negatívne aspekty:

1. Polovodiče na báze kremíka sú drahé. Tento materiál je považovaný za hlavný prvok v celom systéme. Ovplyvňuje tak cenu samotného panelu, ako aj cenu prijatej energie.
2. Efektívnosť je nízka. K dnešnému dňu je výkon batérie na 1 štvorcový približne 120 wattov. Tento indikátor je tak bezvýznamný, že je úplne nemožné použiť prijatú elektrinu na osvetlenie v malej miestnosti.
3. Zber elektriny závisí od dĺžky denného svetla, poveternostných podmienok a ročných období. Napríklad v zime je úroveň prijatej energie výrazne znížená. Je to spôsobené zatiahnutou oblohou, hmlou a krátkym denným svetlom.

Kde ho môžem použiť?

Tieto panely sú široko používané nielen v každodennom živote, v procese života, ale aj v priemysle a výrobe:

• nabíjajú batérie v domácnostielektrické spotrebiče;
• prebieha nabíjanie elektromobilu;
• môžu byť použité na dodávku elektriny do celých budov;
• v niektorých prípadoch je možné použiť v určitých lokalitách;
• dostanete z nich energiu aj vo vesmíre.

Všetka energia, ktorá vzniká počas denného svetla, je uložená v batériách, po ktorých môžu zariadenia fungovať aj v tme.

Aký je princíp fungovania a zariadenia?

Solárne články fungujú na rovnakom princípe, ako keď boli prvýkrát vyvinuté. Tento princíp je známy každému, pretože bol študovaný v školských osnovách pri vykonávaní fyzikálnych experimentov. Tranzistor, ktorý nemal horný kryt, umožnil svetlu vstúpiť do p a n prechodov.

Po pripojení voltmetra bolo vidieť, že v momente dopadu slnečných lúčov sa uvoľnilo malé množstvo energie. Predtým vedci vykonávali experimenty v práci, zväčšovali plochu pre prechody. V dôsledku toho sa objavili solárne panely.

Konštrukcia prvkov slnečnej sústavy obsahuje:

• Povrch vyrobený z priehľadného skla. Práve na ňu dopadajú lúče slnka.
• Okuliare sú pripevnené k pevným okrajom panelu. Sú to platne vyrobené z kovu, pričom súčasne pôsobia ako kladné elektródy.
• Slnečný chemický prvok. Typ kremíka p.
• Typ kremíka č.
• Spodný substrátvyrobený z kovu, ktorý je navrhnutý tak, aby fungoval ako záporné elektródy.

Oplatí sa vedieť, že energiu zo slnka nie je možné prijímať počas dňa. Batérie nie sú schopné prevádzky v noci. V zime sa denné hodiny skrátia. V takýchto chvíľach potrebuje hlavné zariadenie prídavok v podobe zariadenia na ukladanie energie.

Vo väčšine prípadov sa používa elektrická batéria. Je pripojený k panelu a uchováva vyrobenú energiu, čo vedie k práci vo večerných hodinách.

Úroveň účinnosti závisí výlučne od použitého materiálu. Napríklad pri použití monokryštalického kremíka je to takmer 20 %, polykryštalický kremík tento údaj znižuje o 10 %. Úroveň účinnosti môže byť ovplyvnená hladkosťou povrchu, teplotou vzduchu, umiestnením batérií na slnku.

Aký je význam použitia?

V súčasnosti je najdôležitejšie používanie materiálov šetrných k životnému prostrediu. Elektrina, ktorá sa získava v elektrárňach – jadrových, vodných, tepelných, neustále zdražuje. Je to spôsobené drahou výrobou. Vo chvíli, keď sa použije solárna batéria, človek sa môže právom považovať za nezávislý, dokonca aj od štátu, ktorý ponúka elektrinu na použitie za premrštenú cenu.

Ak raz miniete určitú sumu peňazí, môžete úplne zabudnúť na účty za energie, merače, energie. V momente, keď sú tieto panely osadené, prebieha preklad celého domu. To zahŕňa nielen svetlo, ale aj kúrenie, vodoinštalácia - teplá voda.

Slnečný svit je vynikajúci zdroj elektriny. A čo je najdôležitejšie, tento zdroj je bezplatný, ekologický a nevyčerpateľný.

Kroky pri výrobe prvkov na báze jediného kryštálu

Väčšina solárnych článkov je vyrobená z polykryštalického a monokryštalického kremíka. Výrobný proces si vyžaduje veľa času, úsilia a peňazí.

Hlavné výrobné kroky pre monokryštalický kremík sú:

1. Výroba kremíka. Na získanie kremíka sa používa kremenný piesok, ktorý obsahuje veľké množstvo oxidu kremičitého. Takýto piesok prechádza niekoľkými stupňami čistenia, čo vám umožňuje úplne eliminovať kyslík. Je to spôsobené tavením pri vysokej teplote pomocou chemikálií.
2. Získanie kryštálu. Po vyčistení sa kremík stane priehľadným. Kryštály začnú rásť, aby zefektívnili štruktúru. Proces je nasledovný: kúsky kremíka sa umiestnia do téglika, zahrejú sa a podrobia sa roztaveniu. Do roztavenej hmoty sa pridávajú vzorky kryštálov, ktoré sa rovnomerne rozložia po celom povrchu a začnú rásť po vrstvách. Tento proces trvá dlho a výsledkom je veľký, jednotný kryštál.
3. Spracúva sa. Tento proces začína meraním a ďalším spracovaním kryštálu do požadovaného tvaru. Pri vystupovaníz téglika má kryštál okrúhly tvar, ktorý je pre ďalšie použitie nepohodlný. Aby ste ho mohli použiť, musí mať tvar štvorca. Po spracovaní hotového materiálu oceľovými niťami sa pomocou drôtu rozreže na rovnaké platne. Veľkosť doštičiek sa pohybuje od 0,25 do 0,3 cm. Potom sa vyčistia, skontrolujú sa chyby a úroveň energie, ktorú je možné generovať.
4. Vývoj fotovoltaického článku. Aby kremík mohol generovať elektrickú energiu, pridáva sa doň bór s fosforom. Po spracovaní je fosfor voľný elektrón typu n a strana s bórom tieto elektróny neobsahuje a má typ p. Medzi týmito dvoma stranami sa teda objaví prechod.
5. Postup montáže. Spočiatku sú dosky spojené v reťazci a potom - v bloku. Jedna platňa má priemerný výkon 2 V a napätie 0,6 W. Výkon batérie úplne závisí od počtu článkov. Úroveň napätia sa získa zo sekvencie pripojenia. Všetky prvky a moduly sú navzájom paralelne zapojené. Všetky bunky sú pokryté špeciálnym filmom, prenesené na povrch skla a umiestnené v obdĺžnikovom ráme. Keď je modul pripravený, je otestovaný. Po úplnej kontrole je pripravený na použitie.

Solárne panely je možné navzájom spájať paralelne, sériovo alebo paralelne sériovo. Voľba závisí výlučne od úrovne napätia, ktorú potrebujete v procese dosiahnuť.

Proces výroby polykryštalického kremíka

ProcesVýroba modulu na báze polykryštalického kremíka prebieha rovnako ako pri monokryštalickom kremíku. Rozdiel je prítomný iba v raste kryštálov. Na to existuje niekoľko metód, ale v súčasnosti si získala popularitu iba jedna - proces Siemens. Celá podstata metódy spočíva v tom, že silán sa na začiatku redukuje a vyzráža sa voľný kremík. To sa deje interakciou so špeciálnou zmesou, ktorá obsahuje prvky vodíka a silánu pomocou teplotného režimu v rozsahu od 600 do 1350 stupňov Celzia.

Takto funguje výrobný proces solárnych článkov.

Ako si vyrobiť solárny panel doma?

Mnohí majú tendenciu predpokladať, že zostavenie solárnych článkov vlastnými rukami je dosť náročné, dokonca takmer nemožné. V skutočnosti je všetko inak. Bude to vyžadovať veľa úsilia, ale samotný proces nie je ťažký, ako sa spočiatku zdá. Hlavnou ťažkosťou, s ktorou sa môžete stretnúť v procese práce, je zber solárneho článku vlastnými rukami. Ak sa vám podarí vytvoriť takýto mechanizmus sami, môžete premýšľať nielen o odmietnutí platiť za verejné služby, ale aj o realizácii vlastného podnikania. V súčasnosti sú solárne panely veľmi dôležité pre predaj energie, ktorú reprodukujú. Najdôležitejšie je, že sa platí v jednej z najstabilnejších mien – v eurách. Nestojí výroba solárnych článkov za pozornosť?

Ak chcete pracovať s fotobunkami, musíte ich maťzručnosti a skúsenosti v tejto oblasti. V prvom rade ide o spájkovanie, ako aj o rešpektovanie všetkých prvkov. Ak chcete pracovať, musíte mať dobrý spájkovací nástroj, ktorý je vhodný na jemnú prácu. Samostatné vytváranie jednoduchých a polykryštálov nebude fungovať. Na tento účel môžete použiť hotové polotovary.

Fotobunky

Prvým krokom v práci je výber potrebných fotobuniek. Pre prevádzku na batérie je možné použiť kremík s poly- a monočlánkami. Najdôležitejšie je pri práci brať do úvahy úroveň výkonu a nuansy. Napríklad v monočlánkoch je účinnosť vyššia, ale v polyčlánkoch sa pri zamračenom počasí stráca významná energia.

Všetky bunky sú rozdelené do tried. Celkovo sú štyri. Stupeň A má najlepšiu kvalitu bez chýb. Táto trieda sa používa v práci pevných a veľkých organizácií, spoločností. Výkon je vysoký, ale cena bude primeraná.

Pri vlastnej výrobe batérie je možné zvoliť triedu B. Účinnosť je nižšia ako u predchádzajúcich článkov, pričom cena je výrazne odlišná. Niektoré organizácie používajú túto triedu pri výrobe batérií na predaj, čo vysvetľuje nízku účinnosť.

Niektorí ľudia nakupujú všetko, čo potrebujú, prostredníctvom online obchodov. Ak pôjdete do špecializovaného obchodu, môžete si kúpiť všetky komponenty naraz. Potom nebudete musieť čakať na doručenie.

Súpravy

Na zber solárneho článku samotné články nestačia, pretože nejako musiaprepojte sa navzájom podľa schémy. To si bude vyžadovať použitie vodičov a ďalších materiálov. Niektorí výrobcovia preto ponúkajú na kúpu hotovú súpravu, kde je už prítomný všetok materiál, ktorý bude potrebný pri práci.

Táto sada môže obsahovať až 72 prvkov, vodiče, pneumatiky, diódy pre obvod, ako aj ceruzku, ktorá obsahuje špeciálnu kyselinu na spájkovanie.

Niektoré súpravy môžu obsahovať hotové fotobunky, ku ktorým sú prispájkované vodiče. Na zber bude stačiť len zhromaždiť všetko podľa schémy a pripojiť sa. Táto možnosť je najoptimálnejšia, keď sú solárne články na montáž solárnych panelov pripojené ručne. Materiál je veľmi malý a krehký, čo spôsobuje množstvo problémov v procese.

Spájkovanie

V prípade, že bol všetok materiál – prvky a vodiče – zakúpený samostatne, bude celý proces spájkovania solárnych článkov vyzerať takto:

1. Vodiče sú narezané na požadovanú dĺžku. Najlepšie je vykonať túto prácu podľa šablóny.
2. Vodiče sú úhľadne umiestnené na fotobunke.
3. Na miesto spájkovania sa aplikuje kyselina a spájka. Aby ste sa vyhli posunutiu, môžete na jeden koniec položiť ťažký predmet.
4. Vodič je potrebné prispájkovať opatrne. Keďže bunky sú dosť krehké, neodporúča sa na ne pôsobiť silou.

Táto práca je veľmi namáhavá, nie je pravda, že všetko vyjde hneď na prvýkrát, možno budete musieť celý proces zopakovať niekoľkokrát. Ak si preštuduješ pravidlá, pochopíšže nanášanie strieborných vodičov je navrhnuté pre tri spájkovacie cykly. Existujú prípady, keď je na vodičoch vopred nanesená spájka, na ktorú výrobca okamžite upozorňuje. Najlepšie je však aplikovať ho dodatočne. Počas prevádzky je zakázané ukladať solárne články na seba, pretože sa môžu vplyvom vysokého tlaku poškodiť.

Utesnenie

Poslednou fázou práce je utesnenie všetkých prvkov. Ale predtým, ako budete pokračovať, musíte venovať pozornosť spoľahlivosti spájkovania. Na tento účel sa používa multimeter. Kontrolu je možné vykonať po dokončení všetkých prác alebo počas celého procesu, po spájkovaní každého jednotlivého prvku.

Na proces tesnenia sa často používa silikónový tmel. Najprv sa nanáša na spoje prvkov a potom na celý povrch panelu. Na takúto prácu môžete použiť kefu, ale musíte ju použiť iba na kĺby, pretože je možné ľahko presunúť bunky z ich miesta. Keď je všetko suché, môžete veko zavrieť.

Výber batérie v dome

V súčasnosti nájdete batérie s dvoma typmi solárnych článkov: monokryštalické, polykryštalické.

Každý typ má v prevádzke klady a zápory, o ktorých sa musíte pred kúpou vopred dozvedieť.

Trh a výrobné príležitosti nestoja, pravidelne sa objavujú nové produkty, pri výrobe ktorých sa využívajú rôzne technológie. Pred výberom sa odporúča venovať pozornosť charakteristikámsolárne články: na úrovni účinnosti, na prítomnosti batérie, ktorá je schopná akumulovať energiu počas denného svetla a vyrábať ju v noci. Všetky tieto údaje poskytuje výrobca vopred, možno ich nájsť v špecializovanom obchode. Najlepšie je najprv nájsť informácie na internete alebo sa poradiť s odborníkmi, ktorá možnosť by bola najlepšia.