Как работают солнечные батареи

 
Популярным способом получения альтернативной энергии является установка и эксплуатация солнечных станций. Системы состоят из солнечных батарей, преобразователей, аккумуляторов и некоторых других элементов. Главная задача такого комплекта получить солнечную энергию, трансформировать ее в электрический ток, накопить электричество и при необходимости отдать его на точку забора – розетку, выключатель.
 
И хоть все составляющие системы крайне важны, большинству потребителей, которые хорошо помнят уроки физики из школьной программы, понятно, как каждый элемент работает. А как работает солнечная батарея? Этот вопрос интересует многих потребителей, кто намерен установить панели на крышу или на специальные столы наземным способом. Во всей системе, наверное, именно это конструктивное звено остается менее понятным для большинства пользователей.
 
Чтобы прояснить этот момент, эксперты «GREEN SYSTEM» решили рассказать простыми словами, как работают солнечные батареи. Если после прочтения статьи у вас останутся вопросы, специалисты компании готовы ответить на них в телефонном режиме или при личной встрече в нашем офисе. Приглашаем к сотрудничеству частных лиц, фермерские хозяйства, коммерческие организации и предприятия промышленности. Мы проектируем, устанавливаем и обслуживаем солнечные станции нужной мощности с учетом потребностей и возможностей конкретного объекта. Ну а теперь перейдем к ответу на вопрос: «Как работает солнечная батарея?».
 

Комплектация

 
Основными компонентами батареи являются солнечные панели, состоящие из кремниевых фотоэлементов. Из монокристаллического или поликристаллического кремния делаются тончайшие пластины, которые и являются элементами, способными «вбирать» солнечный свет для его последующего преобразования в традиционное электричество. Фотоэлементы соединяются параллельно-последовательным способом друг с другом в единую цепь. Модуль дополнен алюминиевой рамкой, проводами, распределительной коробкой. Все перечисленные детали соединены в один блок герметиками.
 

 
Интересная информация: Кремниевые пластины, к сожалению изобретателей, сильно отражают свет. Соответственно часть солнечной энергии отражается, не используется модулем. Для уменьшения потерь фотоэлектрические пластинки покрываются антибликовым слоем. А чтобы предотвратить повреждение пластины из кремния от ветра, дождя, града, сверху модуль закрывается ударопрочным стеклом.
 
При этом работа солнечных панелей сама по себе не даст никакого результата, если блок не будет подключен к следующим дополнительным компонентам:
 

  • Аккумулятор. Его роль накопительная. Аккумулятор накапливает энергию, которую получили и преобразовали фотоэлементы. Установка АКБ позволяет использовать электричество тогда, когда возникает потребность в нем. Аккумулятор обеспечивает здание или оборудование электроэнергией в темное время суток и в пасмурную погоду, если не хватает энергии от фотомодулей. Нужно понимать, что в АКБ заряд идет постоянным током большого ампеража и низкого вольтажа. Для преобразования такого тока в переменный 200 вольт нужны специальные устройства.
  • Контроллер заряда. Критически важно обеспечить правильную нагрузку и вольтаж для заряда АКБ. Часто контроллеры заряда входят в состав гибридных инверторов или блока литий ионных батарей. Это BMS контроллеры
  • Инвертор-преобразователь. Важнейший элемент системы, задача которого состоит в преобразовании постоянного тока, поступающего контроль заряда АКБ, контроль нагрузки потребителей, преобразование гармоник, всплесков и других характеристик сети (у электрического тока с нашей с вами сети есть еще ряд параметров и характеристик кроме 200 вольт и 50 герц)в переменный заряд.
  • Стабилизатор напряжения. Этот компонент отвечает за поддержание оптимальных показателей напряжения в сети.

 
солнечные батареи принцип работы
 
Итак, без любого из перечисленных элементов, система работать не сможет. А чтобы она не просто работала, а демонстрировала надежность и стабильность, компоненты должны быть грамотно подобраны. Их характеристики должны соответствовать общим расчетам, поэтому проектирование системы нужно доверять профессионалам, работающим в данной сфере.
 

Кристаллы фотоэлементов: виды и различия

 
Уже упоминалось, что пластины солнечных панелей могут быть монокристаллическими и поликристаллическими. Чем они отличаются?
 

  • Монокристаллические фотоэлементы изготавливаются из пластин кремния, которые, в свою очередь, представляют собой тончайшие срезы кремниевого кристалла, выращенного из очищенного сырья. Они демонстрируют высокий КПД до 22%. Первые фотомодули в лабораториях были из селена, который давал КПД около 1% !!! Вот такой путь от лаборатории до эффективной технологии прошли фотомодули за почти полвека Панели с монокристаллическими элементами достаточно дорогие, что объясняется дороговизной производственного процесса.
  • Поликристаллические фотоэлементы производятся путем расплавления кремниевого сырья и его постепенного охлаждения. Степень очистки кремния в них ниже, производственный процесс – проще, чем в первом случае. Но и результат, который можно получить при использовании таких фотоэлементов, не такой высокий. КПД достигает всего 15%.

 
Итак, фотоэлектрические элементы выбранного типа в нужном количестве соединяется между собой последовательно-параллельно. Такой принцип соединения позволяет получить высокие показатели напряжения и тока. Кроме того, при выходе одного элемента из строя, цепь сохраняет работоспособность, и панель может функционировать без сбоя.
 
Интересно знать: Монокристаллические и поликристаллические кремниевые панели не единственные доступные. Это самые популярные варианты, которые наиболее часто используются в солнечной промышленности. Но ученые, неудовлетворенные сложность выращивания кристаллов и недостаточно высоким КПД, продолжают искать им альтернативу. К примеру, конкурентами кремниевых батарей можно считать тонкопленочные кремниевые, кадмиевые фотоэлементы, пленки селенида меди-индия-галлия. Хоть КПД у этих устройств также варьируется на показателе 10-11%, но есть у них свои плюсы. Тонкая пленка эластична, долговечна, может наноситься на поверхности с неправильной геометрией. И, как показывают тесты, пленочные фотоэлектрические элементы лучше принимают лучи в пасмурную погоду. Когда речь идет о небольших объемах необходимой альтернативной энергии, такой вариант может быть рассмотрен.
 
Крупнейшими производителями солнечных панелей являются Китай и США. Китайские батареи отличаются конкурентной ценой. При этом они полностью соответствуют мировым стандартам, сертифицированы, надежны и долговечны.
 

 

Принцип работы солнечных панелей

 
Теперь, когда мы разобрались, что такое солнечная панель, рассмотрим принцип работы солнечных батарей. Важно отметить, что в конструкции модулей есть два вида полупроводников:
 

  • n-слой с избыточным числом электронов;
  • p-слой с дефицитом электронов.

 
как устроена солнечная батарея
 
При попадании солнечных световых потоков на n-слой его электроны высвобождаются из атомов и под действием электрического поля перемещаются на p-слой, где изначально наблюдалась их недостача. После перенаправления выработанной энергии на АКБ они вновь перемещаются на первый слой, где для них есть свободное место. Направленное движение электронов – это и есть электрический ток. Процесс не прекращается, пока аккумулятор не наберет заряд. Мощность солнечной панели длиной в метр может достигать 125 Вт.
 
Интересно знать: Солнечная панель может иметь многослойное строение или конструкцию с несколькими p-n переходами. Многослойные блоки улавливают солнечные потоки разного спектра, лучи разной длины. Пока такие вариации используются только в космической сфере, но скоро могут появиться и в широком доступе в солнечной промышленности. Их конструктивная особенность заключается в наличии специальных призм, разделяющих разные световые потоки. Что касается эффективности, то трехслойные панели демонстрируют КПД до 49%, а модели с бесконечным числом слоев имеют КПД до 68%.
 
Важная информация: Так как батарея устанавливается, чтобы получать и преобразовывать энергию солнца, то вполне понятно, что панели монтируются на площадках, где открыт доступ к солнечному свету. Если часть конструкции оказывается затемненной, это может вызвать падение выходного напряжения. Поэтому место установки тщательно продумывается, убираются все, что может создать тень. Например, крона деревьев формируется так, чтобы она не отбрасывала тень на панели.
 

Какие плюсы получает владелец солнечных батарей

 
Солнечные батареи – это современные технологии. И все же. Какие преимущества получает владелец станции? Даже одна батарея позволяет:
 

  • существенно экономить на электроэнергии, ведь ее мощности хватит, чтобы частично или полностью отказаться от тока из центральных электросетей;
  • окупаемость солнечных станций 3-5 лет, далее владелец получает чистую прибыль;
  • при правильно спроектированной системе энергии солнца после трансформации в электрический ток может хватать, чтобы отапливать дом и подогревать горячую воду;
  • излишки электричества можно продавать по «Зеленому тарифу».

 
принцип работы солнечной панели
 
Интересно знать: Многие люди уверены, что зимой солнечная батарея не будет эффективной, так как световой день короткий, энергии солнца гораздо меньше, чем летом. Но не стоит забывать, что снег прекрасно отражает лучи. Поэтому на панели, при правильной их установке, будет попадать часть отраженного света. И мощность модуля сократиться в зимнее время незначительно. С 2019 года производители начали выпускать двухсторонние фотомодули, которые эффективно улавливают отраженное излучение. КПД таких модулей выше на 5-7 % по сравнению с обычными.
 
В рамках данного материала эксперты компании GREEN SYSTEM рассказали, из чего состоят солнечные панели, как работают батареи. В офисе компании в г. Запорожье бул Парковый 1ф оф 4 вы сможете увидеть образцы солнечных панелей различных типов, комплектующие солнечных электростанций. Действует реальная модель автономной СЭС. Мы покажем аналитику и статискиу по работающим объектам, построенным нашей компанией, расскажем о ньюансах этих объектов и о том как строить эффективные солнечные станции.
 
Если вы хотите узнать больше про возможные выгоды от установки солнечных батарей или про принцип действия солнечной панели, свяжитесь с нашим менеджером по телефону. Специалист даст консультацию в телефонном режиме или назначит встречу на удобное для вас время.

Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...