Saules elementu veidi un to raksturojums

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Saules baterijas sāk iegūt popularitāti iedzīvotāju vidū. Tos uzstāda uz māju jumtiem, transportlīdzekļiem. Daži no tiem pat ir pielāgoti elektronikai, rokas pulksteņos. Šobrīd tie ir kļuvuši par pilnvērtīgu alternatīvu elektroenerģijai vai darbojas kā papildinājums.

Kā tie darbojas?

Saules moduļi ir vissvarīgākais elements fotoelektriskajā sistēmā. Tie ir panelis, kurā ietilpst no silīcija izgatavotas saules baterijas.

Lai ražotu elektroenerģiju, visas šīs sastāvdaļas tiek saliktas blokos, kurus pēc tam pārklāj ar laminētu plēvi – tas nepieciešams blīvēšanai. Pēc tam viss tiek ievietots rāmī. Ierīce ir diezgan vienkārša, taču to salikt mājās būs problemātiski. Nav iespējams pašiem samontēt fotoelementu, ko nevar teikt par paneli.

Skatījumi

Saules baterijas ir sadalītas vairākos veidos. Var atšķirt trīs no tiem:

• Monokristālisks. Ražošanas procesā tiek izmantots materiāls tīra silīcija veidā. Šis pamats ļauj iegūt lielāku darba efektivitāti. Efektivitāte šajā gadījumā svārstās no 15 līdz 20%.
• Amorfs silīcijs. Ražošanas laikā tiek izmantota sistēma - iztvaikošanas fāze. Silīcijs ir pārklāts ar aizsargkārtu. Vairākas silīcija saules bateriju priekšrocības ietver pieņemamas izmaksas, kas tiek iegūtas, pateicoties vienkāršai ražošanā izmantotajai tehnoloģijai. Šādas sistēmas ir lielas platības. Efektivitāte svārstās no 5% līdz 8%.
• Polikristālisks. Šo saules bateriju ražo uz amorfā silīcija bāzes. Tas nav izstiepts ražošanas procesā. Ir zemas izmaksas. To var izmantot ne tikai ikdienā, bet arī rūpniecībā. Efektivitāte ir no 10 līdz 14%.

Saules paneļu plusi un mīnusi

Saules paneļi ir veidoti no fotoelementiem, kas darbības laikā pārvērš saules enerģiju elektrībā.

Dažas no priekšrocībām ietver šādus punktus:

1. Viss akumulatora dizains ir diezgan vienkāršs, tajā nav kustīgu daļu. Darbs tiek veikts stabili un bez pārtraukuma, uzticamības līmenis ir augsts.
2. Instalācijas darbi nav sarežģīti. Nav nepieciešama dārga sistēmas apkope.
3. Saules enerģija nekavējoties tiek pārvērsta elektrībā, nav nepieciešams papildu laiks.
4. Enerģija tiek ģenerēta visas dienas garumā, kamēr ir klāt saule. Atsevišķos gadījumos mākoņainā laikā iespējams saņemt elektrību, taču darba efektivitāte samazināsies.
5. Kalpošanas laiks ir garš, to mēra nevis gados, bet gan desmitos.
6. Ražošanas procesā tiek izmantoti videi draudzīgi materiāli, kas tiek uzskatīts par ļoti svarīgu mūsdienu sabiedrībā, kur ir sarežģīta vide ar vidi.

Neskatoties uz visām priekšrocībām, darbā var būt negatīvi aspekti:

1. Silīcija bāzes pusvadītāji ir dārgi. Šis materiāls tiek uzskatīts par galveno elementu visā sistēmā. Tas ietekmē gan paša paneļa izmaksas, gan saņemtās enerģijas izmaksas.
2. Efektivitāte ir zema. Līdz šim akumulatora jauda uz 1 kvadrātu ir aptuveni 120 vati. Šis rādītājs ir tik niecīgs, ka saņemto elektroenerģiju ir pilnīgi neiespējami izmantot apgaismes ķermeņiem nelielā telpā.
3. Elektrības iegūšana ir atkarīga no dienasgaismas stundu ilguma, laikapstākļiem un gadalaikiem. Piemēram, ziemā ievērojami samazinās saņemtās enerģijas līmenis. Tas ir saistīts ar mākoņainām debesīm, miglu un īsu dienas gaišo stundu.

Kur es varu to izmantot?

Šie paneļi tiek plaši izmantoti ne tikai ikdienā, dzīves procesā, bet arī rūpniecībā un ražošanā:

• tie uzlādē sadzīves akumulatoruselektroierīces;
• notiek elektromobiļa uzlāde;
• tos var izmantot, lai nodrošinātu elektrību veselām ēkām;
• dažos gadījumos ir iespējams izmantot noteiktās vietās;
• jūs varat iegūt enerģiju no tiem pat kosmosā.

Visa gaišajā diennakts laikā saražotā enerģija tiek uzkrāta baterijās, pēc kurām ierīces var darboties pat tumsā.

Kāds ir darbības princips un ierīce?

Saules baterijas darbojas pēc tāda paša principa kā tad, kad tās pirmo reizi tika izstrādātas. Šis princips ir pazīstams ikvienam, jo tas tika pētīts skolas mācību programmā, veicot fiziskos eksperimentus. Tranzistors, kuram nebija augšējā vāka, ļāva gaismai iekļūt p un n krustojumos.

Pēc voltmetra pieslēgšanas varēja redzēt, ka brīdī, kad skāra saules stari, izdalījās neliels enerģijas daudzums. Iepriekš zinātnieki veica eksperimentus darbā, palielināja pāreju laukumu. Rezultātā parādījās saules paneļi.

Saules sistēmas elementu dizains satur:

• Virsma no caurspīdīga stikla. Tieši uz viņu krīt saules stari.
• Brilles ir piestiprinātas paneļa cietajām malām. Tās ir plāksnes, kas izgatavotas no metāla, vienlaikus darbojoties kā pozitīvi elektrodi.
• Saules ķīmiskais elements. Silīcija tipa p.
• Silīcija tips n.
• Apakšējā substrātsizgatavots no metāla, kas paredzēts kā negatīvie elektrodi.

Ir vērts zināt, ka saules enerģiju nevar saņemt visas dienas garumā. Baterijas nedarbojas naktī. Ziemā dienasgaismas stundas tiek samazinātas. Šādos brīžos galvenajai ierīcei ir nepieciešams papildinājums enerģijas uzglabāšanas ierīces veidā.

Lielākajā daļā gadījumu tiek izmantots elektriskais akumulators. Tas ir savienots ar paneli un uzglabā saražoto enerģiju, kā rezultātā tiek strādāts vakarā.

Efektivitātes līmenis ir pilnībā atkarīgs no izmantotā materiāla. Piemēram, izmantojot vienkristāla silīciju, tas ir gandrīz 20%, polikristāliskais silīcijs samazina šo rādītāju par 10%. Efektivitātes līmeni var ietekmēt virsmas gludums, gaisa temperatūra, bateriju novietojums pret sauli.

Kāda ir lietošanas nozīme?

Šodien visaktuālākā ir videi draudzīgu materiālu izmantošana. Elektroenerģija, kas tiek iegūta elektrostacijās - atomelektrostacijās, ūdens, siltumenerģija, pastāvīgi kļūst dārgāka. Tas ir saistīts ar dārgo ražošanu. Brīdī, kad tiek izmantots saules akumulators, cilvēks var pamatoti uzskatīt sevi par neatkarīgu pat no valsts, kas piedāvā elektrību lietošanai par paaugstinātu cenu.

Ja vienreiz iztērējat noteiktu naudas summu, varat pilnībā aizmirst par komunālajiem maksājumiem, skaitītājiem, komunālajiem maksājumiem. Šobrīd, kad tiek uzstādīti šie paneļi, tiek tulkota visa māja. Tas ietver netikai gaisma, bet arī apkure, santehnika - karstais ūdens.

Sunshine ir lielisks elektroenerģijas avots. Un pats galvenais, šis avots ir bezmaksas, videi draudzīgs un neizsmeļams.

Soļi elementu ražošanā, pamatojoties uz monokristālu

Lielākā daļa saules bateriju ir izgatavotas, izmantojot polikristālisko un monokristālisko silīciju. Ražošanas process prasa daudz laika, pūļu un naudas.

Galvenie monokristāliskā silīcija ražošanas posmi ir:

1. Silīcija ražošana. Silīcija iegūšanai izmanto kvarca smiltis, kas satur lielu daudzumu silīcija dioksīda. Šādas smiltis iziet vairākus attīrīšanas posmus, kas ļauj pilnībā izvadīt skābekli. Tas ir saistīts ar kušanu augstā temperatūrā, izmantojot ķīmiskas vielas.
2. Kristāla iegūšana. Pēc tīrīšanas silīcijs kļūst caurspīdīgs. Kristāli sāk augt, lai racionalizētu struktūru. Process ir šāds: silīcija gabaliņus ievieto tīģelī, karsē un pakļauj kausēšanai. Izkausētajai masai pievieno kristāla paraugus, kas vienmērīgi sadalās pa visu virsmu un sāk augt slāņos. Šis process aizņem ilgu laiku, kā rezultātā veidojas liels, viendabīgs kristāls.
3. Notiek apstrāde. Šis process sākas ar kristāla mērīšanu un tālāku apstrādi, lai iegūtu vēlamo formu. Izejotno tīģeļa kristālam ir apaļa forma, kas ir neērta turpmākai lietošanai. Lai to izmantotu, tam jābūt kvadrāta formā. Pēc tam, kad gatavais materiāls ir apstrādāts ar tērauda vītnēm, to, izmantojot stiepli, sagriež identiskās plāksnēs. Plākšņu izmērs svārstās no 0,25 līdz 0,3 centimetriem. Pēc tam tie tiek tīrīti, pārbaudīti, vai nav defektu un ģenerējamās enerģijas līmeni.
4. Fotoelementu elementu izstrāde. Lai silīcijs varētu ražot elektrisko enerģiju, tam pievieno boru ar fosforu. Pēc apstrādes fosfors ir brīvs n tipa elektrons, un puse ar boru nesatur šos elektronus un ir p tips. Tādējādi starp abām pusēm parādās pāreja.
5. Montāžas process. Sākotnēji plāksnes ir savienotas ķēdē, un pēc tam - blokā. Vienai plāksnei ir vidējā jauda 2 V un 0,6 W spriegums. Akumulatora jauda ir pilnībā atkarīga no šūnu skaita. Sprieguma līmeni iegūst no savienojuma secības. Visi elementi un moduļi ir savienoti paralēli viens otram. Visas šūnas ir pārklātas ar īpašu plēvi, pārnestas uz stikla virsmu un ievietotas taisnstūra rāmī. Kad modulis ir gatavs, tas tiek pārbaudīts. Pēc pilnīgas pārbaudes tas ir gatavs lietošanai.

Saules paneļus var savienot viens ar otru paralēli, virknē vai paralēli virknē. Izvēle ir pilnībā atkarīga no tā, kāds sprieguma līmenis jums jāiegūst šajā procesā.

Polikristāliskā silīcija ražošanas process

ApstrādātUz polikristāliskā silīcija bāzes izgatavota moduļa ražošana tiek veikta tāpat kā ar vienkristāla silīciju. Atšķirība ir tikai kristālu augšanā. Tam ir vairākas metodes, taču šobrīd popularitāti ieguvusi tikai viena - Siemens process. Visa metodes būtība slēpjas tajā, ka sākotnēji silāns tiek reducēts un brīvais silīcijs tiek nogulsnēts. Tas tiek darīts, mijiedarbojoties ar īpašu maisījumu, kas satur ūdeņraža un silāna elementus, izmantojot temperatūras režīmu no 600 līdz 1350 grādiem pēc Celsija.

Tā darbojas saules bateriju ražošanas process.

Kā izgatavot saules bateriju mājās?

Daudzi mēdz pieņemt, ka saules baterijas, ko dari pats, ir diezgan grūti salikt, pat gandrīz neiespējami. Patiesībā viss ir savādāk. Tas prasīs daudz pūļu, taču pats process nav grūts, kā sākotnēji šķiet. Galvenās grūtības, ar kurām jūs varat saskarties darba procesā, ir saules baterijas savākšana ar savām rokām. Ja jums izdodas izveidot šādu mehānismu saviem spēkiem, varat domāt ne tikai par atteikšanos maksāt par komunālajiem pakalpojumiem, bet arī par sava biznesa īstenošanu. Šobrīd saules paneļi ir ļoti aktuāli to atražotās enerģijas pārdošanai. Pats galvenais, maksājums tiek veikts vienā no stabilākajām valūtām – eiro. Vai saules bateriju ražošana nav uzmanības vērta?

Lai strādātu ar fotoelementiem, jums ir jābūtprasmes un pieredze šajā jomā. Pirmkārt, tas attiecas uz lodēšanu, kā arī visu elementu ievērošanu. Lai strādātu, jums ir jābūt labam lodēšanas instrumentam, kas ir piemērots smalkam darbam. Tas nedarbosies, lai patstāvīgi izveidotu monokristālus un polikristālus. Šim nolūkam varat izmantot gatavus sagataves.

Fotošūni

Pirmais darba posms ir nepieciešamo fotoelementu izvēle. Darbībai ar akumulatoru var izmantot silīciju ar poli- un monoelementiem. Pats galvenais, strādājot, ir jāņem vērā veiktspējas līmenis un nianses. Piemēram, monošūnās efektivitāte ir augstāka, bet polišūnās mākoņainā laikā tiek zaudēta ievērojama enerģija.

Visas šūnas ir sadalītas klasēs. Pavisam tādi ir četri. A klasei ir vislabākā kvalitāte bez defektiem. Šo klasi izmanto stabilu un lielu organizāciju, uzņēmumu darbā. Veiktspēja ir augsta, taču izmaksas būs atbilstošas.

Kad akumulators ir pašražots, var izvēlēties klasi B. Efektivitāte ir zemāka nekā iepriekšējām šūnām, savukārt izmaksas ievērojami atšķiras. Dažas organizācijas izmanto šo klasi, ražojot akumulatorus pārdošanai, un tas izskaidro zemo efektivitāti.

Daži cilvēki visu nepieciešamo iegādājas tiešsaistes veikalos. Ja dodaties uz specializētu veikalu, jūs varat iegādāties visas sastāvdaļas vienlaikus. Tad jums nebūs jāgaida piegāde.

Komplekti

Lai savāktu saules bateriju, ar šūnām vien nepietiks, jo tām kaut kā ir jābūtsavienojiet viens ar otru saskaņā ar shēmu. Tam būs jāizmanto vadītāji un papildu materiāli. Tāpēc daži ražotāji piedāvā iegādei gatavu komplektu, kurā jau ir viss materiāls, kas būs nepieciešams strādājot.

Šajā komplektā var būt līdz 72 elementiem, vadītājiem, riepām, diodēm ķēdei, kā arī zīmuli, kurā ietilpst speciāla skābe lodēšanai.

Daži komplekti var saturēt gatavus fotoelementus, kuriem pielodēti vadītāji. Lai savāktu, pietiks tikai savākt visu saskaņā ar shēmu un savienot. Šī opcija ir visoptimālākā, ja saules baterijas saules paneļu montāžai ir savienotas manuāli. Materiāls ir ļoti mazs un trausls, kas rada vairākas problēmas procesā.

Lodēšana

Gadījumā, ja visi materiāli - elementi un vadītāji - tika iegādāti atsevišķi, tad viss saules bateriju lodēšanas process izskatīsies šādi:

1. Vadi tiek sagriezti vēlamajā garumā. Šo darbu vislabāk veikt saskaņā ar veidni.
2. Vadītāji ir kārtīgi novietoti uz fotoelementa.
3. Lodēšanas vietā tiek uzklāta skābe un lodēšana. Lai izvairītos no pārvietošanās, vienā galā varat novietot smagu priekšmetu.
4. Vadītājs ir rūpīgi jālodē. Tā kā šūnas ir diezgan trauslas, nav ieteicams uz tām iedarboties ar spēku.

Šis darbs ir ļoti rūpīgs, tas nav fakts, ka viss izdosies ar pirmo reizi, iespējams, vajadzēs atkārtot visu procesu vairākas reizes. Ja jūs izpētīsit noteikumus, jūs varat saprastka sudraba vadu uzklāšana paredzēta trīs lodēšanas cikliem. Ir gadījumi, kad uz vadītājiem ir iepriekš uzklāts lodējums, par ko ražotājs nekavējoties brīdina. Bet vislabāk to piemērot papildus. Darbības laikā ir aizliegts likt saules baterijas vienu virs otras, jo tās var sabojāt augsta spiediena dēļ.

Blīvējums

Pēdējais darba posms ir visu elementu blīvēšana. Bet pirms turpināt, jums jāpievērš uzmanība lodēšanas uzticamībai. Šim nolūkam tiek izmantots multimetrs. Pārbaudi var veikt pēc visu darbu pabeigšanas vai visa procesa laikā, pēc katra atsevišķa elementa lodēšanas.

Blīvēšanas procesā bieži izmanto silīcija hermētiķi. Pirmkārt, tas tiek uzklāts uz elementu savienojumiem un pēc tam uz visu paneļa virsmu. Šādam darbam varat izmantot otu, taču tā jāizmanto tikai savienojumiem, jo šūnas ir iespējams viegli pārvietot no to vietas. Kad viss ir nožuvis, varat aizvērt vāku.

Akumulatora izvēle mājā

Šobrīd jūs varat atrast akumulatorus ar divu veidu saules baterijām: monokristāliskiem, polikristāliskiem.

Katra veida darbībā ir plusi un mīnusi, par kuriem jums jāzina iepriekš, pirms pirkuma veikšanas.

Tirgus un ražošanas iespējas nestāv uz vietas, ražošanas procesā regulāri parādās jauni produkti, kuru ražošanā tiek izmantotas dažādas tehnoloģijas. Pirms izdarīt izvēli, ieteicams pievērst uzmanību īpašībāmsaules baterijas: par efektivitātes līmeni, par akumulatora klātbūtni, kas spēj uzkrāt enerģiju dienasgaismas stundās un ražot to naktī. Visus šos datus ražotājs nodrošina iepriekš, tos var atrast specializētā veikalā. Vislabāk ir vispirms atrast informāciju internetā vai apspriest ar speciālistiem, kurš variants būtu vislabākais.