Укр / Рус
  • Опалення
  • Водопостачання
  • Вентиляція
  • Кондиціонування

Сонячні панелі: будова, схема роботи та види

1 жовт. 2018 р.

Сонячні панелі

    Дороге обладнання з часом компенсується можливістю отримувати безкоштовну електроенергію. Сонячні батареї – це екологічно чисте джерело енергії. За останні роки ціни на фотоелектричні панелі продовжують знижуватися, що свідчить про великі перспективи при їх використанні. 
    
Склад сонячної батареїБудова сонячного елементу. Береться звичайний напівпровідник - дві пластини, приєднані одна до одної. Вони вироблені з кремнію з додаванням в кожну з них певних домішок, завдяки яким отримуються елементи з потрібними властивостями: перша пластина має надлишок валентних електронів, друга ж, навпаки, їх недолічує. У підсумку, в напівпровіднику є шар негативно заряджений і шар позитивно заряджений, тобто шари «n» і «p».
    
На самій межі дотику цих пластин є зона замикаючого шару. Цей шар протидіє переходу надлишкових електронів з шару «n» у шар «p», де даних електронів не вистачає (місця з відсутніми електронами називають дірками). Якщо підключити до подібного напівпровідника зовнішнє джерело живлення («+» до «p» і «-» до «n»), то зовнішнє електричне поле змусить електрони подолати замикаючу зону і через провідник потече струм.
    
Щось подібне відбувається і при дії сонячного випромінювання на сонячний елемент. Коли фотон світла влітає в шари «n» і «p», він передає свою енергію електронам (що знаходяться на зовнішній оболонці атомів), котрі вивільняються, а на їх місці з’являється дірка. Електрони з отриманою енергією вільно долають замикаючий шар напівпровідника і переходять з шару «p» в шар «n», а дірки, навпаки, переходять з шару «n» у шар «p».

Будова сонячної батареї    Верхній шар p-n переходу, який має надлишок електронів, з'єднаний з металевими пластинами, які виконують роль позитивного електрода, пропускаючи світло і додаючи елементу додаткову жорсткість. Нижній шар в конструкції сонячної батареї має нестачу електронів, до нього приклеєна суцільна металева пластина, що виконує функцію негативного електрода.
    
Поширені два види фотоелектричних перетворювачів: зроблені з монокристалічного і полікристалічного кремнію. Вони відрізняються технологією виробництва. 

    Виробництво монокристалічних фотоелементів відбувається із застосуванням методу Чхоральского. Для того щоб отримати кремнієвий монокристал, в розплав кремнію з бором занурюють початковий кристал і поступово піднімають на кілька метрів над поверхнею розчину, при цьому за затравочним кристалом витягується й кристалізується розчин. З отриманої монокристалічною заготовки зрізають кромки для того щоб отримати квадратні елементи і розрізають його на елементи товщиною приблизно 0,3 мм. Після цього елементи легируют фосфором для додавання n-провідності і створення pn-переходу, полірують, наносять антівідбиваюче покриття і токопродящіе доріжки і ми отримуємо готовий до використання монокристаллический фотоелемент.
 

 

Характеристики:

  • ККД від 15 до 18 відсотків;
  • Форма квадратна або квадратна із закругленими або зрізаними кутами;
  • Товщина 0,2 – 0,3мм;

    Полікристалічні фотоелементи виробляються за допомогою рівномірного спрямованого охолодження ємності з розплавом кремнію і бору. При цьому в ємності формуються односпрямовані гомогенні кристали розміром від кількох міліметрів до декількох сантиметрів. Отриманий блок полікристалів обробляється так само, як і монокристалічна заготовка.

Характеристики:

  • ККД від 13 до 16 відсотків;
  • Форма квадратна;
  • Товщина 0,24 – 0,3мм;

Схема роботи сонячних панелей

Схема підключення сонячної батареї    Одержана електрична енергія накопичується в акумуляторах, а потім віддається в навантаження. Акумулятори – хімічні джерела струму. Заряд акумулятора відбувається тоді, коли до нього прикладена потенціал, який більший від напруги акумулятора. Число послідовно і паралельно з’єднаних сонячних елементів повинно бути таким, щоб робоча напруга підводиться до акумуляторів з урахуванням падіння напруги та трохи перевищувала напругу акумуляторів, а навантажувальний струм батареї забезпечував необхідну величину зарядного струму. Наприклад, для зарядки свинцевої акумуляторної батареї 12 В необхідно мати сонячну батарею яка складається з 36 елементів.
    
При слабкому сонячному світлі заряд акумуляторної батареї зменшується і батарея віддає електричну енергію електрообладнанню, тобто акумуляторні батареї постійно працюють у режимі розряду і підзаряду. Це процес контролюється спеціальним контролером. При циклічному заряді потрібна постійна напруга або постійний струм заряду. При гарній освітленості акумуляторна батарея швидко заряджається до 90% своєї номінальної ємності, а потім з меншою швидкістю заряду до повної ємності. Перемикання на меншу швидкість заряду проводиться контролером зарядного пристрою.  
    
Акумулятор під’єднується до сонячної батареї через контролер, який контролює її заряд. При заряді батареї на повну потужність до сонячної батареї підключається резистор, який поглинає надлишкову потужність.
    
Для того щоб перетворювати постійну напругу від акумуляторної батареї в змінну напругу, яку можна використовувати для живлення більшості електроприладів спільно з сонячною батареєю можна використовувати спеціальні пристрої – інвертори. Без використання інвертора від сонячної батареї можна живити електрообладнання, яке працює на постійній напрузі, в т. ч. різну портативну техніку, енергозберігаючі джерела світла, наприклад, ті ж світлодіодні лампи.

copyright