Nguyên lý hoạt động
Thiết kế của nhiều pin mặt trời được thực hiện trên nguyên tắc, theo nghĩa vật lý, chúng là bộ chuyển đổi quang điện. Hiệu ứng tạo ra năng lượng được thể hiện ở vị trí của đường giao nhau "p - n".
Để tập trung năng lượng mặt trời vào bản thân, các chất bán dẫn được chế tạo dưới dạng các tấm pin. Vì lý do này, các cấu trúc này đã nhận được cùng một tên, bất kể hình dạng của chúng (linh hoạt hay tĩnh) - các tấm pin mặt trời.
Nguyên lý của các tấm pin và hệ thống năng lượng mặt trời dựa trên chúng là gì? Bảng điều khiển bao gồm 2 tấm đá lửa có đặc tính phân biệt với nhau. Quá trình tạo ra điện như sau:
- Tiếp xúc với ánh sáng mặt trời lần đầu tiên dẫn đến thiếu electron.
- Khi tiếp xúc với tấm thứ hai, nó nhận một êlectron thừa.
- Các dải đồng, dẫn dòng điện, được kết nối với các tấm.
- Các dải được kết nối với bộ chuyển đổi điện áp với pin tích hợp.
Phần đế là các tấm xốp silicon. Nhưng để sử dụng cấu trúc này như một nguồn cung cấp điện liên tục (và không chỉ trong thời gian hạ chí), không phải pin rẻ tiền được kết nối với nó (với sự trợ giúp của chúng, các vật thể kết nối với mạng sẽ tiêu thụ năng lượng vào ban đêm).
Trong công nghiệp, một cấu trúc để hấp thụ năng lượng mặt trời được làm bằng nhiều tế bào quang điện nhiều lớp kết nối với nhau và đặt trên một giá đỡ mềm hoặc cứng.
Hiệu quả của cấu trúc được tính toán dựa trên việc áp dụng các yếu tố khác nhau. Những yếu tố chính là độ tinh khiết của silicon liên quan và vị trí của các tinh thể.
Quá trình tinh chế silicon khá phức tạp và không dễ dàng để sắp xếp các tinh thể theo một hướng. Sự phức tạp của các quy trình chịu trách nhiệm tăng hiệu quả dẫn đến giá thiết bị như vậy cao.
Các tấm pin mặt trời là một hướng đi đầy hứa hẹn trong lĩnh vực năng lượng, vì vậy hàng tỷ đô la đang được đầu tư để nghiên cứu các dự án mới trong lĩnh vực này. Chuyển đổi PV tăng lên hàng quý do thao tác của dây dẫn và các phần tử cấu trúc. Đồng thời, không thể chỉ lấy silicon làm cơ sở.
Cách hoạt động của pin năng lượng mặt trời
Hai lớp silicon có tính chất vật lý khác nhau tạo thành một tấm mỏng. Lớp bên trong là silicon tinh khiết đơn tinh thể có độ dẫn điện loại p, bên ngoài được bao phủ bởi một lớp silicon "nhiễm bẩn". Ví dụ, đây có thể là một tạp chất phốt pho. Nó có độ dẫn điện loại n. Mặt sau của tấm được phủ một lớp kim loại chắc chắn.
Trong khung, các tế bào quang điện được cố định theo cách mà chúng có thể được thay thế nếu chúng không theo thứ tự. Toàn bộ cấu trúc được bao phủ bởi kính cường lực hoặc nhựa, bảo vệ nó khỏi các tác động tiêu cực của các yếu tố bên ngoài.
Các loại bộ chuyển đổi quang điện
Trong công nghiệp, người ta phân loại pin mặt trời theo loại thiết bị và lớp quang điện được sử dụng.
Theo thiết bị, chúng được chia thành:
- tấm từ các yếu tố linh hoạt, chúng linh hoạt;
- tấm làm bằng các yếu tố cứng.
Khi triển khai các tấm, những tấm màng mỏng linh hoạt thường được sử dụng nhất. Chúng được đặt trên bề mặt, bỏ qua một số yếu tố không đồng đều, điều này làm cho loại thiết bị này trở nên linh hoạt hơn.
Theo loại lớp quang điện để chuyển đổi năng lượng tiếp theo, các tấm pin được chia thành:
- Silicon (đơn tinh thể, đa tinh thể, vô định hình).
- Tellurium - cadimi.
- Cao phân tử.
- Hữu cơ.
- Arsenua - gali.
- Selen Indi - đồng - gali.
Mặc dù có nhiều chủng loại, nhưng các tấm pin mặt trời silicon và Tellurium-cadmium có tỷ trọng lớn trong doanh thu tiêu dùng. Hai loại này được chọn vì tỷ lệ hiệu quả / giá cả.
Thiết bị pin năng lượng mặt trời và nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của pin mặt trời là hiệu ứng quang điện hay còn gọi là tác dụng của chất bán dẫn. Đó là khả năng chuyển đổi tia nắng mặt trời thành dòng điện.
Chất bán dẫn hiệu quả nhất trong số các chất bán dẫn đã biết là silicon. Lớp / tấm trên cùng được làm từ nó (lớp n (-) và lớp p ()).
Công việc của cấu trúc bắt đầu với thực tế là ánh sáng mặt trời đi vào tế bào quang điện. Các tấm silicon nóng lên, và các điện tử bắt đầu được giải phóng, chúng bị các nguyên tử của tấm phía dưới bắt giữ. Sau đó, các electron được gửi dọc theo dây dẫn đến pin, và sau đó chúng trở lại đỉnh.
Thiết bị pin mặt trời:
- 1. Thân bảng - để buộc chặt cấu trúc.
2. Đơn vị chuyển đổi - pin mặt trời silicon (pin mặt trời). Chuyển đổi các tia nắng mặt trời thành dòng điện. Kết nối theo cách nối tiếp song song. Điều này góp phần thu được công suất và điện áp cao nhất trong nguồn điện lưới.
3. Pin - chính và dự phòng. Tích lũy dòng điện. Pin chính cung cấp dòng điện ngay lập tức cho ngôi nhà, còn pin dự phòng giúp tiết kiệm tài nguyên và bật khi điện áp giảm.
4. Các thiết bị bổ sung - bộ điều khiển, điốt. Người giám sát theo dõi mức độ sạc pin. Điốt bảo vệ chống quá nhiệt.
| Thiết bị pin mặt trời Kết nối bảng điều khiển năng lượng mặt trời |
Thông thường, khi đối mặt với nhu cầu lắp đặt các tấm pin mặt trời, một người hỏi về tính khả thi của một doanh nghiệp. Bởi vì trong hầu hết các trường hợp, tỷ lệ phần trăm ngày nắng thấp hơn đáng kể so với giá trị tương tự của những ngày nhiều mây.
Một tỷ lệ tương tự là điển hình cho các vùng của đới giữa và khí hậu của các vùng phía bắc được đặc trưng bởi số ngày nhiều mây hơn.
Số ngày nắng không đủ có liên quan trực tiếp đến hiệu suất của các thiết bị xử lý năng lượng phát quang của trái đất. Kết quả là, sự tiếp xúc của ánh sáng mặt trời với bề mặt của pin bị giảm. Quá trình này được gọi là quá trình cách ly.
Các tấm pin mặt trời có thể được sử dụng trong các hệ thống sưởi ấm như một nhà cung cấp chất mang nhiệt hoặc năng lượng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị
Bản chất của nó nằm ở chỗ, bất kỳ máy bay nào, bất kể mục đích của nó là gì, đều thu nhận một lượng năng lượng mặt trời nhất định. Ở các khu vực phía Nam, số lượng này tự nhiên cao hơn, điều này làm cho việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trở nên phù hợp hơn.
Tuy nhiên, thực tế cho thấy, thị trường thiết bị công nghệ trong lĩnh vực tổng hợp năng lượng mặt trời không ngừng cải tiến sản phẩm của mình, do đó, các loại pin mặt trời hiện đại trong tấm pin mặt trời hoạt động hoàn hảo ngay cả ở những khu vực có mức độ cách nhiệt thấp.
Phân bố hoạt động năng lượng mặt trời trên ví dụ của bản đồ nước Nga. Hệ số cao hơn là điển hình cho các khu vực phía nam ()
Các tấm pin mặt trời được coi là một nguồn điện năng rất hiệu quả và thân thiện với môi trường. Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ này đã trở nên phổ biến trên khắp thế giới, thúc đẩy nhiều người chuyển sang sử dụng năng lượng tái tạo giá rẻ. Mục đích của thiết bị này là chuyển đổi năng lượng của các tia sáng thành dòng điện, có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho nhiều loại thiết bị gia dụng và công nghiệp.
Chính phủ của nhiều quốc gia phân bổ một lượng lớn ngân sách, tài trợ cho các dự án nhằm phát triển các nhà máy điện mặt trời. Một số thành phố tận dụng triệt để nguồn điện từ mặt trời. Tại Nga, những thiết bị này thường được sử dụng để cung cấp điện cho các hộ gia đình và nhà riêng như một giải pháp thay thế tuyệt vời cho các dịch vụ cung cấp điện tập trung.
Như đã đề cập trước đó, nguyên lý hoạt động dựa trên hiệu ứng bán dẫn. Silicon là một trong những chất bán dẫn hiệu quả nhất hiện nay mà nhân loại biết đến.
Khi tế bào quang điện (tấm silicon phía trên của khối chuyển đổi) được làm nóng, các điện tử được giải phóng khỏi các nguyên tử silicon, sau đó chúng bị các nguyên tử của tấm phía dưới bắt giữ. Theo quy luật vật lý, các electron có xu hướng quay trở lại vị trí ban đầu. Theo đó, các electron từ tấm dưới cùng di chuyển dọc theo các vật dẫn (dây kết nối), từ bỏ năng lượng của chúng để sạc pin và quay trở lại tấm trên cùng.
Thiết bị mảng năng lượng mặt trời khá đơn giản và bao gồm một số thành phần:
- Trực tiếp tế bào quang điện / bảng điều khiển năng lượng mặt trời;
- Biến tần chuyển đổi DC sang AC;
- Bộ điều khiển mức sạc pin.
Pin cho các tấm pin mặt trời nên được mua dựa trên các chức năng cần thiết. Chúng lưu trữ và giải phóng điện năng. Việc lưu trữ và tiêu thụ diễn ra trong suốt cả ngày, và vào ban đêm phí tích lũy chỉ được tiêu thụ. Như vậy, có một nguồn cung cấp năng lượng thường xuyên và liên tục.
Sạc và xả pin quá mức sẽ làm giảm tuổi thọ sử dụng của nó. Bộ điều khiển sạc năng lượng mặt trời sẽ tự động tạm dừng việc tích lũy năng lượng trong pin khi nó đã đạt đến thông số tối đa và ngắt tải của thiết bị khi nó bị xả nhiều.
(Tesla Powerwall - pin năng lượng mặt trời 7kW - và bộ sạc gia đình cho xe điện)
Biến tần năng lượng mặt trời nối lưới là yếu tố thiết kế quan trọng nhất. Nó chuyển đổi năng lượng nhận được từ tia nắng mặt trời thành dòng điện xoay chiều có nhiều năng lượng khác nhau. Là một bộ biến đổi đồng bộ, nó kết hợp điện áp đầu ra của dòng điện cùng tần số và cùng pha với mạng tĩnh.
Tế bào quang có thể được mắc nối tiếp hoặc song song. Tùy chọn thứ hai tăng các thông số về nguồn, điện áp và dòng điện và cho phép thiết bị hoạt động ngay cả khi một phần tử bị mất chức năng. Các mô hình kết hợp được thực hiện bằng cách sử dụng cả hai chương trình. Tuổi thọ của các tấm là khoảng 25 năm.
Đặc điểm của pin mặt trời silicon
Bột thạch anh là một nguyên liệu thô cho silic. Có rất nhiều vật liệu này ở Urals và Siberia, do đó, đó là các tấm pin mặt trời silicon đang và sẽ được sử dụng nhiều hơn các loại phụ khác.
Đơn tinh thể
Tấm wafer đơn tinh thể (mono - Si) có màu hơi xanh - sẫm, phân bố đều trên toàn bộ tấm wafer. Đối với những tấm xốp như vậy, silicon tinh khiết nhất được sử dụng. Nó càng sạch thì hiệu suất càng cao và giá thành của tấm pin mặt trời cao nhất trên thị trường cho các thiết bị như vậy.
Ưu điểm của tinh thể đơn:
- Hiệu quả cao nhất - 17-25%.
- Tính nhỏ gọn - sử dụng diện tích nhỏ hơn so với đa tinh thể để triển khai thiết bị trong điều kiện nguồn điện giống hệt nhau.
- Khả năng chống mài mòn - hoạt động phát điện không bị gián đoạn mà không cần thay thế các thành phần chính được đảm bảo trong một phần tư thế kỷ.
Nhược điểm:
- Tính nhạy cảm với bụi và bụi bẩn - bụi lắng xuống không cho phép pin hoạt động với ánh sáng từ đèn chói và do đó, làm giảm hiệu suất.
- Giá cao tương đương với thời gian hoàn vốn tăng lên.
Vì mono-Si yêu cầu thời tiết rõ ràng và ánh sáng mặt trời, các tấm được lắp đặt ở những khu vực thoáng và nâng lên cao. Đối với khu vực, ưu tiên khu vực có thời tiết rõ ràng và số ngày nắng gần tối đa.
Đa tinh thể
Các tấm đa tinh thể (đa Si) có màu xanh lam không đồng đều do các tinh thể đa hướng. Silicon không tinh khiết như trong mono-Si được sử dụng, vì vậy hiệu suất có phần thấp hơn, cùng với giá thành của pin mặt trời như vậy.
Sự kiện đa tinh thể tích cực:
- Hiệu suất là 12-18%.
- Trong điều kiện thời tiết không thuận lợi, hiệu quả tốt hơn so với Mono-Si.
- Giá của đơn vị này ít hơn, và thời gian hoàn vốn thấp hơn nhiều.
- Định hướng về mặt trời không quan trọng, vì vậy bạn có thể đặt chúng trên mái của các tòa nhà khác nhau.
- Thời gian hoạt động - hiệu suất hấp thụ năng lượng và lưu trữ điện năng giảm xuống 20% sau 20 năm hoạt động liên tục.
Nhược điểm:
- Hiệu suất giảm xuống còn 12-18%.
- Đòi hỏi tận nơi. Một nhà máy phát điện thông thường cần nhiều không gian hơn để triển khai so với pin đơn tinh thể.
Silicon vô định hình
Công nghệ sản xuất bảng điều khiển có sự khác biệt đáng kể so với hai công nghệ trước. Quá trình nấu bao gồm hơi nóng đi xuống bề mặt mà không hình thành các tinh thể. Đồng thời, tư liệu sản xuất ít được sử dụng hơn và điều này được tính đến khi xác định giá.
Những lợi ích:
- Hiệu suất là 8-9% ở thế hệ thứ hai và lên đến 12% ở thế hệ thứ ba.
- Hiệu quả cao trong thời tiết ít nắng.
- Có thể được sử dụng trên các mô-đun linh hoạt.
- Hiệu suất của pin không giảm khi nhiệt độ tăng, cho phép chúng được gắn trên bất kỳ bề mặt nào có hình dạng không chuẩn.
Nhược điểm chính có thể được coi là hiệu suất thấp hơn (khi so sánh với các chất tương tự khác), và do đó đòi hỏi một diện tích lớn để thu được lợi nhuận tương đương từ thiết bị.
Pin năng lượng mặt trời di động - đặc biệt dành cho khách du lịch
Mọi người ngày nay đều có các thiết bị điện tử. Không phải quan điểm rằng ai đó có ít hơn, mà là ai đó nhiều hơn. Tất cả chúng đều cần được sạc và điều này cần có bộ sạc. Nhưng, vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng đối với những người sống ở những nơi không có nguồn điện. Các cửa hàng duy nhất là các tấm pin mặt trời. Tuy nhiên, giá của chúng vẫn cao và sự lựa chọn rất ít. Lựa chọn tốt nhất, như thường được tin tưởng, là các sản phẩm của công ty Goal Zero (mặc dù có cả sản phẩm của Nga và Trung Quốc - như mọi khi vẫn còn nghi ngờ).
Nhưng hóa ra không phải cái gì cũng xấu đều được sản xuất tại Trung Quốc hay Hàn Quốc. Đặc biệt hài lòng với công ty pin năng lượng mặt trời YOLK từ Chicago, đã bắt đầu sản xuất giấy năng lượng mặt trời nhỏ gọn Solar Paper - loại mỏng nhất và nhẹ nhất. Trọng lượng của nó chỉ là 120 gram. Nhưng cũng có những lợi thế khác - thiết kế mô-đun cho phép tăng sức mạnh. Tấm pin mặt trời giống như một chiếc hộp nhựa, có kích thước tương tự như một chiếc iPad, mỏng chỉ bằng một nửa. Có một bảng điều khiển năng lượng mặt trời ở mặt trước của nó. Có một ổ cắm cho máy tính xách tay và các cổng USB trên vỏ để kết nối các tấm pin mặt trời khác, cũng như đèn pin. Bên trong chiếc hộp thần kỳ này là pin và bảng điều khiển. Bạn có thể sạc thiết bị từ ổ cắm, đồng thời có thể là điện thoại và hai máy tính xách tay. Tất nhiên, thiết bị cũng được sạc từ ánh nắng mặt trời. Ngay sau khi ánh sáng chạm vào nó, đèn báo sẽ sáng lên. Trong điều kiện thực địa, bảng điều khiển năng lượng mặt trời đơn giản là không thể thay thế: nó sạc thành công tất cả các thiết bị cần thiết - điện thoại nhanh hơn, máy tính xách tay.
Các tấm pin mặt trời di động có kích thước nhỏ gọn: chúng thậm chí còn ở dạng móc chìa khóa, có thể gắn vào bất cứ thứ gì. Chúng được phát triển để bạn có thể mang chúng đi câu cá, đi bộ đường dài, v.v. Chúng phải có đèn pin để ban đêm bạn có thể soi đường, lều trại, v.v., các giá đỡ giúp bạn dễ dàng đặt chúng vào ba lô , thuyền kayak, lều ... Điều rất quan trọng là một thiết bị như vậy phải có pin tích hợp cho phép bạn sạc thiết bị vào ban đêm.
Tổng quan về mô-đun không silicon
Các tấm pin mặt trời làm từ các chất tương tự đắt tiền hơn đạt hệ số 30%; chúng có thể đắt hơn nhiều lần so với các hệ thống tương tự dựa trên silicon. Một số người trong số họ vẫn có hiệu quả thấp hơn, trong khi có khả năng làm việc trong một môi trường năng nổ.Để sản xuất các tấm như vậy, cadmium telluride thường được sử dụng nhất. Các yếu tố khác cũng được sử dụng, nhưng ít thường xuyên hơn.
Hãy liệt kê những ưu điểm chính:
- Hiệu suất cao, từ 25 đến 35%, với khả năng đạt được, trong điều kiện tương đối lý tưởng, thậm chí là 40%.
- Tế bào quang điện ổn định ngay cả ở nhiệt độ lên đến 150 ° C.
- Bằng cách tập trung ánh sáng từ bộ đèn vào một bảng điều khiển nhỏ, bộ trao đổi nhiệt nước được cung cấp năng lượng, tạo ra hơi nước, làm quay tuabin và tạo ra điện.
Như chúng tôi đã nói trước đó, nhược điểm là giá cao, nhưng trong một số trường hợp, chúng là giải pháp tốt nhất. Ví dụ, ở các nước xích đạo, nơi bề mặt của các môđun có thể lên tới 80 ° C.
Hướng dẫn lắp đặt pin mặt trời
Tấm năng lượng mặt trời. Chúng tôi đã viết về cách thu thập chúng trong bài viết này (sẽ mở trong một cửa sổ mới). Bạn có thể mua một mảng năng lượng mặt trời làm sẵn cho ngôi nhà của mình, nhưng để tiết kiệm tiền, bạn có thể mua pin mặt trời đa tinh thể và tự tay lắp ráp các tấm pin mặt trời cho ngôi nhà của bạn.
Biến tần. Các tấm pin mặt trời tạo ra dòng điện một chiều, gần 12 hoặc 24 volt (tùy thuộc vào kết nối), bộ biến tần chuyển nó thành dòng điện xoay chiều 220 V và 50 Hz, từ đó tất cả các thiết bị gia dụng có thể được cấp điện.
Ắc quy. Ngay cả hệ thống của họ. Năng lượng mặt trời không được sản xuất liên tục. Vào những giờ cao điểm, nó có thể được cung cấp quá mức và khi bắt đầu chạng vạng, hoạt động sản xuất của nó hoàn toàn ngừng lại. Pin lưu trữ điện vào ban ngày và giải phóng vào buổi tối / đêm. Cách chọn pin cho nhà máy điện mặt trời được viết trong bài viết này (mở trong cửa sổ mới).
Điều quan trọng là phải biết. Không nên sử dụng ắc quy ô tô thông thường cho những mục đích này - chúng không thể sử dụng được sau 2-3 năm hoạt động (chúng được thiết kế cho tuổi thọ sử dụng)
Bộ điều khiển. Cung cấp khả năng sạc đầy pin và bảo vệ pin khỏi sạc quá mức và sôi. Chúng tôi đã viết về việc chọn bộ điều khiển nào trong bài viết này (nó sẽ mở trong một cửa sổ mới).
Các tấm pin mặt trời đang dần trở nên rẻ hơn và hiệu quả hơn. Chúng hiện đang được sử dụng để sạc lại pin cho đèn đường, điện thoại thông minh, ô tô điện, nhà riêng và trên các vệ tinh trong không gian. Họ thậm chí còn bắt đầu xây dựng các nhà máy điện mặt trời (SPP) chính thức với khối lượng phát điện lớn.
Một pin mặt trời bao gồm nhiều tế bào quang điện (bộ chuyển đổi quang điện FEP) chuyển đổi năng lượng của các photon từ mặt trời thành điện năng
Mỗi pin mặt trời được thiết kế như một khối gồm một số mô-đun nhất định kết hợp các tế bào quang bán dẫn mắc nối tiếp. Để hiểu nguyên tắc hoạt động của một loại pin như vậy, cần phải hiểu hoạt động của liên kết cuối cùng này trong thiết bị bảng điều khiển năng lượng mặt trời, được tạo ra trên cơ sở chất bán dẫn.
Có rất nhiều lựa chọn FEP từ các nguyên tố hóa học khác nhau. Tuy nhiên, hầu hết chúng đều là những diễn biến ở giai đoạn đầu. Cho đến nay, chỉ có các tấm pin mặt trời làm từ silicon hiện đang được sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Chúng tôi khuyên bạn nên tự làm quen với thành phần của mục nát gỗ
Chất bán dẫn silicon được sử dụng trong sản xuất pin mặt trời do chi phí thấp, chúng không thể tự hào về hiệu suất đặc biệt cao
Khi các photon va vào PVC giữa các lớp bán dẫn này, do tính không đồng nhất của tinh thể, một cổng photo-emf được hình thành, do đó tạo ra sự khác biệt về điện thế và dòng điện tử.
Các tấm silicon của tế bào quang học khác nhau về công nghệ sản xuất đối với:
- Đơn tinh thể.
- Đa tinh thể.
Cái trước có hiệu suất cao hơn, nhưng chi phí sản xuất của chúng cũng cao hơn cái sau. Bên ngoài, có thể phân biệt tùy chọn này với tùy chọn khác trên bảng năng lượng mặt trời bằng hình dạng của nó.
PVC đơn tinh thể có cấu trúc đồng nhất, chúng được làm dưới dạng hình vuông với các góc cắt. Ngược lại, các phần tử đa tinh thể có hình dạng vuông vắn.
Đa tinh thể được hình thành bằng cách làm nguội dần silicon nóng chảy. Phương pháp này cực kỳ đơn giản, do đó các tế bào quang điện như vậy không tốn kém.
Nhưng năng suất sản xuất điện từ ánh sáng mặt trời của họ hiếm khi vượt quá 15%. Điều này là do "tạp chất" của các tấm silicon và cấu trúc bên trong của chúng. Ở đây, lớp p của silicon càng tinh khiết thì hiệu suất của PVC từ nó càng cao.
Độ tinh khiết của các đơn tinh thể về mặt này cao hơn nhiều so với các chất tương tự đa tinh thể. Chúng không phải được làm từ nóng chảy mà từ một tinh thể silicon rắn được nuôi cấy nhân tạo. Hệ số chuyển đổi quang điện của PVC như vậy đã đạt 20-22%.
Các tế bào quang điện riêng lẻ được lắp ráp thành một mô-đun chung trên một khung nhôm, và để bảo vệ chúng từ bên trên, chúng được bao phủ bởi kính bền, không cản trở tia nắng mặt trời.
Khi tia nắng mặt trời chiếu vào tế bào quang điện, các cặp lỗ trống electron không cân bằng được tạo ra trong nó. Các điện tử dư thừa và "lỗ trống" được chuyển một phần qua tiếp giáp p-n từ lớp bán dẫn này sang lớp bán dẫn khác.
Kết quả là, lực căng xuất hiện trong mạch ngoài. Trong trường hợp này, một cực dương của nguồn dòng điện được hình thành ở chỗ tiếp xúc của lớp p, và một cực âm ở lớp n.
Hiệu điện thế (hiệu điện thế) giữa các điểm tiếp xúc của tế bào quang điện xuất hiện do sự thay đổi số lượng "lỗ trống" và các điện tử từ các phía khác nhau của tiếp giáp p-n do sự chiếu xạ của lớp n với ánh sáng mặt trời.
Tế bào quang điện được kết nối với một phụ tải bên ngoài ở dạng pin tạo thành một vòng tròn khép kín với nó. Kết quả là, tấm pin mặt trời hoạt động giống như một loại bánh xe, cùng với đó các protein "chạy" cùng với các electron. Và pin sạc đang dần bị tích điện.
Bộ chuyển đổi quang điện silicon tiêu chuẩn là các tế bào tiếp giáp đơn. Dòng electron vào chúng chỉ xảy ra qua một tiếp giáp p-n với vùng chuyển tiếp này bị giới hạn về năng lượng photon.
Có nghĩa là, mỗi tế bào quang điện như vậy chỉ có khả năng tạo ra điện từ một phổ bức xạ mặt trời hẹp. Tất cả các năng lượng khác đều bị lãng phí. Đó là lý do tại sao hiệu quả của FEP rất thấp.
Để tăng hiệu suất của pin mặt trời, các phần tử bán dẫn silicon cho chúng gần đây đã bắt đầu được chế tạo đa điểm nối (thác nước). Đã có một số chuyển đổi trong các FEP mới. Hơn nữa, mỗi người trong số chúng trong tầng này được thiết kế cho quang phổ ánh sáng mặt trời riêng.
Cuối cùng, tổng hiệu suất chuyển đổi các photon thành dòng điện trong các tế bào quang điện như vậy sẽ tăng lên. Nhưng giá của chúng cao hơn nhiều. Ở đây, có thể dễ sản xuất với chi phí thấp và hiệu quả thấp, hoặc lợi nhuận cao hơn đi đôi với chi phí cao.
Pin năng lượng mặt trời có thể hoạt động cả trong mùa hè và mùa đông (cần ánh sáng chứ không cần nhiệt) - càng ít mây và mặt trời càng sáng thì tấm pin năng lượng mặt trời sẽ tạo ra dòng điện càng nhiều.
Kết quả là, một và cùng một kiểu pin năng lượng mặt trời tạo ra ít dòng điện ở nhiệt hơn là lạnh. Tế bào quang cho thấy hiệu quả tối đa vào một ngày mùa đông rõ ràng. Có hai yếu tố ở đây - nhiều ánh nắng mặt trời và làm mát tự nhiên.
Hơn nữa, nếu tuyết rơi trên bảng điều khiển, nó vẫn sẽ tiếp tục tạo ra điện. Hơn nữa, những bông tuyết thậm chí sẽ không có thời gian để nằm trên đó, tan chảy do sức nóng của các tế bào quang điện được nung nóng.
Các tấm thuộc loại "phẳng" nên được lắp đặt vào mùa hè, khi mức độ cách nhiệt cao hơn. Đây sẽ là lựa chọn tốt nhất cho tỷ lệ giá cả và năng lượng nhận được, có nghĩa là việc mua các bộ thu năng lượng mặt trời như vậy sẽ hoàn toàn phù hợp với tất cả các khoản tiền đã chi.
Bằng cách này hay cách khác, tiềm năng năng lượng của thiết bị cho phép nó được sử dụng trong các hệ thống cấp và sưởi ấm nước nóng.
Quá trình chuyển đổi năng lượng cực kỳ nhạy cảm với nhiệt độ khắc nghiệt. Điều này cần được tính đến trong quá trình cài đặt.Bước đầu tiên là đảm bảo rằng ngôi nhà được cách nhiệt kỹ lưỡng, nếu không có thể xảy ra những hỏng hóc không lường trước được trong quá trình vận hành hệ thống.
Hệ thống sưởi với các tấm pin mặt trời là một vòng tuần hoàn khép kín với chất làm mát lưu thông qua nó
Đối với từng khu vực sẽ có phương án lắp đặt thiết bị tối ưu. Việc tính toán dựa trên mức độ của cùng một độ cách điện. Theo các quy tắc sử dụng, bộ thu nhiệt phải được định vị sao cho góc tới của ánh sáng mặt trời trên bề mặt của nó là 90 °.
Chỉ trong trường hợp này, hiệu quả của hệ thống mới được tối đa hóa. Bạn có thể đạt được độ chính xác tuyệt đối khi lắp đặt bảng điều khiển bằng cách đo vĩ độ của khu vực.
Một yếu tố quan trọng sẽ là hướng mà các tấm được định vị. Do mức công suất cao nhất đạt được chủ yếu vào giữa ngày, nên hướng các tấm pin theo hướng nam. Cho phép một số sai lệch trong quá trình lắp đặt, theo hướng đông hoặc tây, nhưng không quá nhiều.
Ngoài ra, thường có sự giảm hiệu quả khi bóng từ cây chạm vào bảng điều khiển bộ thu. Vào mùa đông, nên tăng góc nghiêng của các tấm pin mặt trời, điều này sẽ cải thiện mức độ hoạt động của hệ thống.
Hiệu quả của bộ thu chủ yếu phụ thuộc vào góc của bảng điều khiển so với bề mặt nằm ngang. Để hấp thụ ánh sáng tối ưu, bạn nên giữ độ nghiêng khoảng 45 °.
Góc nghiêng tối ưu của bảng điều khiển năng lượng mặt trời phụ thuộc vào mùa. Nếu máy được trang bị thiết bị hiệu chỉnh góc thì thật tốt.
Phương vị phải được giữ ở 0 ° (hướng nam). Một số độ lệch từ 30-40 ° được phép để cách nhiệt tốt hơn. Để tăng độ cứng, có một đặc biệt. kết cấu nhôm.
Điều này chủ yếu điển hình cho việc lắp đặt các tấm thu nhiệt trên một mái nghiêng. Chúng sẽ ngăn chặn những thay đổi trong các thông số cài đặt do điều kiện thời tiết, và tốc độ cài đặt nhanh chóng, sử dụng móc buộc và cấu hình, sẽ tiết kiệm thời gian.
Ở giai đoạn đầu, tất cả các bộ phận gia nhiệt được lắp đặt: nồi hơi, máy nén, dây dẫn nhiệt, v.v. Để thuận tiện, nên đặt các phần tử hệ thống ở nơi dễ lấy. Khi lắp đặt bình giãn nở, cần lưu ý rằng không có vật cản nào giữa nó và các ống góp.
Nhiệt độ bên trong bể được đo bằng cảm biến nhiệt độ. Nó nên được gắn vào đáy bể.
Bước tiếp theo sẽ là tổ chức hệ thống thông gió. Khi lắp đặt mạch, cần tạo lỗ thoát khí ra khỏi bình giãn nở. Giải pháp tốt nhất là đưa thông tin liên lạc lên mái nhà. Điều này sẽ góp phần điều chỉnh giảm áp suất bên trong hệ thống sưởi.
Các tấm pin mặt trời là một phần của hệ thống sưởi, cũng phải bao gồm nồi hơi, máy bơm ly tâm, đường ống, v.v.
Pin polyme và pin hữu cơ
Các mô-đun dựa trên vật liệu polymer và hữu cơ đã trở nên phổ biến trong 10 năm qua, chúng được tạo ra dưới dạng cấu trúc màng, độ dày của chúng hiếm khi vượt quá 1 mm. Hiệu suất của chúng là gần 15% và chi phí của chúng thấp hơn nhiều lần so với các đối tác tinh thể của chúng.
Những lợi ích:
- Giá thành sản xuất thấp.
- Định dạng (cuộn) linh hoạt.
Nhược điểm của các tấm làm bằng vật liệu này là giảm hiệu quả trong một khoảng cách dài. Nhưng vấn đề này vẫn đang được nghiên cứu và sản xuất không ngừng được hiện đại hóa để loại bỏ những nhược điểm có thể xuất hiện trên thế hệ hiện có của loại pin này trong 5-10 năm nữa.
Thân và kính
Các tấm pin mặt trời cho gia đình có vỏ bằng nhôm. Kim loại này không bị ăn mòn, với độ bền vừa đủ nó có khối lượng nhỏ. Một cơ thể bình thường nên được lắp ráp từ một mặt cắt trong đó có ít nhất hai chất làm cứng. Ngoài ra, kính phải được lắp vào một rãnh đặc biệt, và không được cố định từ trên cao xuống. Đây là tất cả các dấu hiệu của chất lượng bình thường.
Không có ánh sáng chói trên trường hợp
Ngay cả khi chọn bảng điều khiển năng lượng mặt trời, hãy chú ý đến kính. Ở các loại pin thông thường, nó có kết cấu chứ không phải mịn. Khi chạm vào - thô ráp, nếu bạn cầm móng tay, bạn có thể nghe thấy tiếng sột soạt. Ngoài ra, nó phải có lớp phủ chất lượng cao giúp giảm thiểu độ chói. Điều này có nghĩa là không có gì được phản ánh trong đó. Nếu phản xạ của các vật thể xung quanh có thể nhìn thấy ít nhất từ bất kỳ góc độ nào, tốt hơn là bạn nên tìm một bảng điều khiển khác.
Làm thế nào để lựa chọn đúng?
Đối với các chủ sở hữu nhà nằm trên lục địa Châu Âu, sự lựa chọn khá đơn giản - đó là đa tinh thể hoặc đơn tinh thể làm từ silicon. Đồng thời, với các khu vực hạn chế, bạn nên lựa chọn theo hướng có lợi cho các tấm pin đơn tinh thể và trong trường hợp không có các hạn chế như vậy - có lợi cho pin đa tinh thể. Khi chọn nhà sản xuất, các thông số kỹ thuật của thiết bị và hệ thống bổ sung, bạn nên liên hệ với các công ty tham gia vào cả việc bán và lắp đặt bộ dụng cụ. Hãy nhớ rằng bất kể nhà sản xuất nào, chất lượng của hệ thống từ các nhà sản xuất "hàng đầu" khó có thể khác biệt, vì vậy đừng để bị lừa khi nghiên cứu chính sách giá cả.
Nếu bạn quyết định đặt mua một "trang trại năng lượng mặt trời" theo phương thức chìa khóa trao tay, hãy nhớ rằng bản thân các tấm pin trong gói dịch vụ như vậy sẽ chỉ mất 1/3 tổng chi phí và khoản hoàn vốn sẽ gần bằng:
- Một sự lựa chọn tiết kiệm nhưng hiệu quả sẽ là các tấm pin từ Amerisolar, mẫu đa tinh thể được gọi là AS-6P30 280W, có kích thước 1640x992 mm và tạo ra công suất tương ứng là 280 watt. Hiệu suất của mô-đun là 17,4%. Trong số những điều tối thiểu - bảo hành chỉ là 2 năm. Nhưng chi phí là ∼7 nghìn rúp.
- Mô-đun RS 280 POLY của Runda Trung Quốc sẽ có dung lượng tương tự, chi phí thậm chí còn thấp hơn - khoảng 6 nghìn rúp.
- Nếu không gian hạn chế, bạn nên chú ý đến sản phẩm LEAPTON SOLAR - LP72-375M PERC, hiệu suất là 19,1%, và với kích thước 1960x992 mm, chúng ta nhận được 375 W năng lượng ở đầu ra. Chi phí của một loại pin như vậy sẽ vào khoảng 10 nghìn rúp.
- Một lựa chọn hiệu quả khác với kích thước nhỏ hơn, 1686x1016 mm, sẽ là một sản phẩm mới của LG - NeOn 340 W. "Không phải anh ấy" tự hào về hiệu suất 19,8%, nhưng không thể tự hào về chi phí, nó sẽ cao hơn một nửa so với trước đó mẫu - khoảng 16 nghìn rúp ...
- Đối với những người muốn chuyển sự chú ý sang phân khúc cao cấp, công ty Đài Loan BenQ đã tung ra thị trường mô-đun đơn tinh thể SunForte PM096B00 333W, tạo ra công suất 333 W ở đầu ra, có hiệu suất danh nghĩa 20,4% với kích thước 1559x1046 mm . Mô-đun này nhận được một chi phí ấn tượng gần 35 nghìn rúp.
Video. Cách tính lượng tấm pin mặt trời cần thiết cho ngôi nhà của bạn
Video cho thấy rõ quy trình tính toán diện tích các tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà riêng. Hữu ích cho những ai muốn tính đến tất cả các chi phí xây dựng hệ thống cung cấp năng lượng mặt trời tự trị đã ở giai đoạn lập kế hoạch.
Chúng tôi chọn pin cho nhà máy điện năng lượng mặt trời Ngân hàng điện có pin năng lượng mặt trời - tính toán cho người mù chữ Mua một bộ pin mặt trời cho các ngôi nhà nông thôn mùa hè Cối xay gió cho nhà riêng - một món đồ chơi hay một sự thay thế thực sự
Một pin mặt trời 12 vôn tốt phải có 36 tế bào và pin 24 vôn phải có 72 tế bào quang điện. Số tiền này là tối ưu. Với ít tế bào quang điện hơn, bạn sẽ không bao giờ nhận được dòng điện đã nêu. Và đây là lựa chọn tốt nhất.
Không mua các tấm pin mặt trời kép - lần lượt là 72 và 144 tế bào. Thứ nhất, chúng rất lớn, gây bất tiện cho việc vận chuyển. Thứ hai, ở nhiệt độ thấp bất thường, mà chúng tôi định kỳ, chúng là lần đầu tiên bị hỏng. Thực tế là màng cán giảm kích thước đáng kể trong quá trình đóng băng.
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 4V có 7 phần tử
Yếu tố thứ hai. Các tấm lớn nên có nhiều độ dày của vỏ và kính hơn. Rốt cuộc, tải trọng gió và tuyết tăng lên. Nhưng điều này không phải lúc nào cũng được thực hiện, vì giá cả tăng lên đáng kể.Nếu bạn thấy một bảng điều khiển đôi và giá của nó thấp hơn hai bảng điều khiển "thông thường", tốt hơn bạn nên tìm một thứ khác.
Chúng tôi khuyên bạn nên tự làm quen với Mô tả về cây bạch dương cho trẻ em. Mô tả của lá bạch dương
Một lần nữa: sự lựa chọn tốt nhất là bảng điều khiển năng lượng mặt trời 12 volt cho ngôi nhà của bạn, bao gồm 36 pin mặt trời. Đây là lựa chọn tốt nhất, đã được thực tế chứng minh.
Tại sao hiệu quả lại quan trọng như vậy?
Tính hiệu quả có tầm quan trọng lớn khi tính toán diện tích mà bạn có thể sử dụng cho hệ thống mảng năng lượng mặt trời. Với kích thước tương đương của các mô-đun được mô tả từ Amerisolar AS-6P30 280W (1,63 mét vuông) và NeOn 340 W từ LG (1,71 mét vuông), sự khác biệt về công suất trên mỗi mét vuông ở đầu ra sẽ là 15,6%. Một mặt, điều này có vẻ không hiệu quả lắm, với mức chênh lệch giá hơn gấp đôi, nhưng trong trường hợp không gian hạn chế hoặc môi trường khắc nghiệt hơn, nó có thể chuyển sự lựa chọn của bạn sang nhà sản xuất nổi tiếng này.
Hiệu quả tăng lên không chỉ nhấn mạnh đến hiệu quả của công nghệ sản xuất mà còn nhấn mạnh đến các vật liệu chất lượng được sử dụng trong sản xuất. Điều này có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thiết bị, khả năng chống xuống cấp của các tấm pin. Cũng đừng quên về các nghĩa vụ bảo hành của nhà sản xuất. Với các văn phòng đại diện và dịch vụ bảo hành ở hầu hết các nơi trên thế giới, LG sẽ có thể tự hào về cách tiếp cận khách hàng trung thành hơn và thực hiện các nghĩa vụ của mình.
Thông số kỹ thuật: những gì cần tìm
Các tấm pin mặt trời được chứng nhận luôn cho biết dòng điện và điện áp hoạt động, cũng như điện áp hở mạch và dòng điện ngắn mạch. Cần lưu ý rằng tất cả các thông số thường được chỉ định cho nhiệt độ 25 ° C. Vào một ngày nắng trên mái nhà, pin nóng lên đến nhiệt độ cao hơn con số này. Điều này giải thích điện áp hoạt động cao hơn.
Một ví dụ về các đặc tính kỹ thuật của tấm pin mặt trời cho một ngôi nhà
Cũng cần chú ý đến điện áp hở mạch. Trong pin thông thường, nó là khoảng 22 V. Và tất cả sẽ ổn, nhưng nếu bạn thực hiện công việc trên thiết bị mà không ngắt kết nối các tấm pin mặt trời, điện áp hở mạch sẽ làm hỏng biến tần hoặc các thiết bị được kết nối khác không được thiết kế cho Vôn.
Các tấm pin mặt trời được làm bằng gì?
Cấu trúc là một hệ thống các phần tử liên kết với nhau, trong cấu trúc đó sử dụng nguyên tắc của hiệu ứng quang điện. Tùy thuộc vào nhà sản xuất và loại lắp đặt, các bộ bảng điều khiển năng lượng mặt trời làm sẵn cho nhà riêng chứa các thành phần sau:
- Vật liệu bán dẫn nằm dưới kính cường lực. Nó bao gồm hai lớp vật liệu có độ dẫn điện khác nhau. Một số có sự dư thừa electron, trong khi số còn lại bị thiếu hụt. Chúng được ngăn cách bởi một lớp mỏng của phần tử để chống lại sự trộn lẫn.
- Nguồn cấp.
- Pin dự trữ và lưu trữ năng lượng.
- Bảng điều khiển phí năng lượng mặt trời.
- Biến tần-biến tần.
- Bộ điều chỉnh điện áp.
- Kết nối dây.
Bảng điều khiển năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Trước đây, pin mặt trời chỉ được sử dụng trong không gian như nguồn năng lượng chính cho vệ tinh. Hiện nay, tấm pin năng lượng mặt trời ngày càng được đưa vào cuộc sống của chúng ta, nhưng ít người biết chúng hoạt động như thế nào. Nó là giá trị tìm hiểu làm thế nào để chuyển đổi các tia thành điện. Không có các chi tiết công nghệ phức tạp, nguyên lý của tấm pin năng lượng mặt trời cho gia đình được mô tả như sau:
- Có những tế bào quang điện, bao gồm vật liệu bán dẫn, được đóng gói trong một khung chung.
- Khi các tia chạm vào bề mặt của chúng, chúng nóng lên, hấp thụ một phần năng lượng và do đó giải phóng các electron bên trong.
- Với sự trợ giúp của điện trường, các electron tự do chuyển động theo một hướng nhất định, tạo thành dòng điện.
- Nó di chuyển dọc theo các sợi đồng bao bọc pin và đi thẳng đến đích của nó.Nó có thể là một thiết bị điện tử hoặc pin lưu trữ dòng điện.
