Принцип действия солнечных батарей: Страница не найдена – Совет Инженера

Доступными словами принципы работы солнечных батарей

---

---

Почти 100% всей энергии, которую мы используем в повседневной жизни – это энергия солнца, так или иначе преобразованная. Уголь – это умершие растения, которые жили благодаря фотосинтезу, нефть – растения и животные, которые вымерли миллионы лет назад и росли за счет энергии солнца. Даже когда вы сжигаете дрова – вы даете выход солнечной энергии, которую в себя впитала древесина. По сути, любая тепловая электростанция преобразовывает аккумулированную в виде угля, нефти, газа и др. ископаемых солнечную энергию в электричество.

Солнечная батарея просто делает это напрямую, без участия «посредников». Электричество – наиболее удобная форма применения солнечной энергии. Весь быт человечества сейчас построен вокруг электричества, и цивилизацию без него очень сложно представить. Несмотря на то, что первые фотоэлементы появились более полувека назад, солнечная энергетика пока не нашла должного распространения. Почему? Об этом в конце статьи, а пока разберемся, как это все работает.

Все дело в кремнии

Солнечные батареи состоят из ячеек меньшего размера – фотоэлементов, которые сделаны из кремния.

Солнечная панель состоит из нескольких фотоэлементов.

Важно. Кремний – наиболее распространенный полупроводник на Земле (около 30% всей земной коры)

Кремний располагается между двумя токопроводящими слоями.

«Сэндвич» из кремния и токопроводящих слоев

Каждый атом кремния соединен с соседними четырьмя сильными связями, которые удерживают электроны на месте, поэтому так ток течь не может.

Структура атомов кремния

Для того, чтобы получить ток используют два различных слоя кремния:

• Кремний N-типа имеет избыток электронов
• Кремний Р-типа – дополнительные места для электронов (дырки)

Кремний Р и N типа

Там, где соединяются два типа кремния, электроны могут перемещаться через Р-N переход, оставляя положительный заряд на одной стороне и отрицательный на другой.

Чтобы это было легче представить, лучше думать о свете, как о потоке частиц (фотонов), которые ударяются о нашу ячейку настолько сильно, что выбивает электрон из его связи, оставляя дырку. Отрицательно заряженный электрон и место положительно заряженной дырки теперь могут свободно перемещаться, но т.к. мы имеем электрическое поле на Р-N переходе, они движутся только в одном направлении. Электрон – в сторону N-проводника, дырка стремится на Р — сторону пластины.

После «освобождения» электрон стремится к проводнику

Все электроны собираются металлическими проводниками вверху ячейки и уходят во внешнюю сеть, питая токоприемники, аккумуляторы для солнечных батарей или электрический стул для хомяка 🙂 . После проведенной работы электроны возвращаются к обратной стороне пластины и занимают места в тех самых «дырках».

Работа фотоэлемента

Стандартная пластина, 150х150 мм номинально вырабатывает только 0,5 вольта, но если объединить их в одну большую панель, то можно получить бо́льшую мощность и вольтаж. Для зарядки мобильника нужно объединить 12 таких пластин. Для питания дома нужно затратить гораздо больше пластин и панелей.

Благодаря тому, что в фотоэлементах единственной подвижной частью являются электроны, солнечные панели не нуждаются в обслуживании и могут служить 20-25 лет не изнашиваясь и не ломаясь.

Почему человек не перешел на солнечную энергию полностью?

---

---

Можно много рассуждать о политике, бизнесе и прочей конспирологии, но в рамках этой статьи хотелось бы рассказать о других проблемах.

1. Неравномерное распределение солнечной энергии по поверхности планеты. Одни области более солнечные, чем другие и это тоже непостоянною. Солнечной энергии гораздо меньше в пасмурные дни и совсем нет ночью. И чтобы полностью рассчитывать на солнечную энергию, необходимы эффективные способы получения электричества для всех областей.
2. КПД. В лабораторных условиях удалось достичь результата в 46%. Но коммерческие системы не достигают даже 25% эффективности.
3. Хранение. Самым слабым звеном в солнечной энергетике является отсутствие эффективного и дешевого способа сохранять полученную электроэнергию. Существующие аккумуляторные батареи тяжелы и значительно снижают эффективность и без того слабые показатели солнечной системы. В целом, хранить 10 тонн угля проще и удобнее, чем 46 мегаватт, выработанных этим же углем или солнцем.
4. Инфраструктура. Для того, чтобы питать мегаполисы – площадей крыш этих городов будет недостаточно, чтобы удовлетворить все запросы, поэтому для внедрения солнечной энергетики нужно транспортировать энергию, а для этого необходимо строить новые энергетические объекты

Видео о том, как производят солнечные батареи.

В ролике подробно описывается процесс изготовления поликристаллических солнечных батарей, принцип их работы в системе солнечных электростанций, принцип работы контроллера заряда и инвертора.

---

---

Окупаются ли солнечные батареи для частного дома Реальное применение тонкопленочных солнечных батарей Бестопливный генератор — способ заработать на безграмотности Как выбрать солнечную панель — обзор важных параметров

преобразование энергии в электрическую в пасмурную и хорошую погоду

До недавнего времени идея обеспечить свой дом автономным источником электрического питания казалась чем-то фантастическим и нереальным. В наши дни такая возможность появилась благодаря разработанным учеными и конструкторами специальным фотопластинам, которые лежат в основе принципа работы солнечной батареи. В Европе многие владельцы частных домов уже установили подобное оборудование и даже продают излишки полученной энергии. Такие устройства применимы в регионах, где очень много солнечных дней.

Важная информация о технологии

Если детально рассматривать солнечную батарею, принцип работы понять несложно. Отдельные участки фотопластины меняют проводимость на отдельных участках под воздействием ультрафиолетового излучения.

В результате происходит преобразование солнечной энергии в электрическую, которую можно сразу использовать для электроприборов, или же накапливать на съёмных автономных носителях.

Чтобы более подробно понять такой процесс, нужно оценить несколько важных аспектов:

1. Солнечная батарея — это специальная система фотоэлектрических преобразователей, которые образуют общую конструкцию и соединены в определенной последовательности.
2. В структуре фотопреобразователей находится два слоя, которые могут отличаться типом проводимости.
3. Для изготовления этих преобразователей используют кремниевые пластины.
4. Также к кремнию добавляется фосфор в слое n -типа, что вызывает появление избытка электронов с отрицательно заряженным показателем.
5. Слой р-типа изготовляют из кремния и бора, что приводит к образованию так называемых «дыр».
6. В конечном итоге оба слоя располагаются между электродами с разным зарядом.

Принцип действия

Эти устройства многие экологи называют источником энергии будущего. Дело в том, что они, если не считать само производство приборов, экологически безопасны.

На панель с отрицательным зарядом воздействует ультрафиолетовый свет, который способствует прогрессивному формированию дополнительных отрицательных электронов и так называемых «дырок». Воздействие электрического поля, находящегося в р- n переходе, начинается разделение положительно и отрицательно заряженных частиц.

Первые элементы уходят в верхний слой, а вторые — в нижний. В результате образуется разность потенциалов, или постоянное напряжение. Если вкратце описать дальнейший процесс, то здесь фотопреобразователь работает словно батарейка. И как только на него воздействует дополнительная нагрузка, в цепи появляется электрический ток, сила которого зависит от разных факторов, включая:

1. Уровень инсоляции.
2. Размер преобразователя.
3. Тип фотоэлемента.
4. Общее сопротивление электроприборов, которые присоединены к панели.

Виды панелей

В настоящее время распространены разные виды солнечных батарей. В их числе:

1. Поли- и монокристаллические.
2. Аморфные.

Для монокристаллических панелей характерна невысокая продуктивность, однако они стоят относительно недорого, поэтому очень популярны. Если необходимо оборудовать дополнительную систему электропитания для альтернативной подачи тока при отключении основной, то покупка такого варианта вполне оправдана.

Поликристаллы находятся на промежуточной позиции по этим двум параметрам. Такие панели можно использовать для обеспечения централизованной подачи электроэнергии в тех местах, где доступа к стационарной системе по каким-либо причинам нет.

Что касается аморфных панелей, то они демонстрируют максимальную продуктивность работы, но это существенно повышает стоимость оборудования. В устройствах этого типа присутствует аморфный кремний. Стоит отметить, что приобрести их пока нереально, поскольку технология находится на стадии экспериментального применения.

Роль контроллера в батареях

Описанные выше фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии могут быть достойной альтернативой для централизованных систем подачи электрической энергии, при условии, что их перестанут оснащать контроллерами, регулирующими степень заряда оборудования.

Предназначение таких элементов заключается в эффективном перераспределении получаемой энергии и дальнейшем направлении её к источнику потребления. Также эти детали способны сохранять полученный запас в аккумуляторе.

Сегодня распространены разные типы контроллеров, которые могут отличаться друг от друга степенью увеличения общей эффективности системы.

Кроме крупных, недешевых панелей в продаже предлагается множество доступных приборов, которые работают по такому же принципу. В последнее время получили популярность так называемые солнечные фонари, которые используются для декоративного освещения в ландшафтном дизайне.

Подобные осветительные приборы работают по тому же принципу: в верхней части размещена фотопластина. На протяжении солнечного дня эта деталь улавливает и преобразует солнечную энергию, которая затем сохраняется в небольшой батарее, размещенной у основания фонарика. Прибор расходует энергию в ночное время суток.

Аморфные кремниевые панели

Изделия аморфного типа, изготовленные из кремния, получают широкое распространение. В каждой панели есть пластины из стека, пластика или же фольги, на которые нанесен слой кремния, который создаются с помощью технологии напыления частиц в вакуумной среде.

Коэффициент полезного действия намного ниже, чем у остальных типов, т. к. он составляет всего лишь 6 процентов. К тому же кремниевые слои способны выгорать на солнце и уже через шесть месяцев эксплуатации терять эффективность. В конечном итоге она падает на 15, а иногда и на 20 процентов. Срок службы подобных приборов ограничивается двумя годами.

У подобных батарей есть определенные плюсы, которые делают их очень популярными:

1. Системы способны работать даже в пасмурную погоду.
2. Их стоимость на фоне модернизированных изделий более привлекательна.

В последнее время популярность стремительно набирают гибридные фотопреобразователи. В их основе — микрокристаллы, которые размещены на аморфном кремнии. По принципу действия эти панели сходны с поликристаллическими, отличаясь лишь более высокими мощностями вырабатываемого тока при воздействии рассеянного солнечного света, например, в пасмурную погоду или на рассвете.

К тому же их можно использовать не только под прямым ультрафиолетовым излучением, но и в инфракрасном диапазоне.

Пленочные полимерные преобразователи

Считаются достойной альтернативой для кремниевых изделий и заслуживают лидирующей позиции в списке самых продуктивных панелей на рынке. Уже из названия понятно, что такие батареи — это пленка, состоящая из нескольких слоев. Это сетка алюминиевых проводников, полимерный слой активного вещества, органическая подложка и защитная пленка.

Фотоэлементы соединены воедино и формируют пленочную солнечную батарею рулонного типа. В процессе производства выполняется многослойное нанесение на пленку фотоэлемента.

Такие приборы обладают небольшим весом и компактнее классическим кремниевых моделей. Для изготовления не нужно использовать дорогие материалы, а сам производственный процесс гораздо дешевле. В результате рулонные панели более востребованы из-за своей дешевизны.

Однако простой принцип действия существенно снижает показатели коэффициента полезного действия, поэтому он составляет всего лишь 6 процентов. Из минусов также отмечается лишь небольшая распространённость, т. к. модели пока находятся на стадии экспериментирования и практически не доступны для общего пользования.

Среди весомых преимуществ технологии — возможность изменять размер батареи, подгоняя его под любые параметры. Как считают эксперты, вскоре такие изобретения станут очень популярными, поэтому компании смогут запустить производство в больших масштабах.

Обустройство системы отопления

В настоящее время набирает популярность инновационные отопительные системы, работающие на основе солнечных преобразователей. Это самостоятельные устройства с уникальными конструктивными и техническими параметрами, отличающимися от солнечных батарей.

В качестве основного рабочего элемента для отопительных систем используется коллектор, который принимает солнечный свет и автоматически преобразовывает его в кинетическое электричество. Площадь такой части варьируется от 30 до 70 квадратных метров. Чтобы зафиксировать коллектор нужно применять дополнительную технику, а для соединения пластин между собой используются металлические контакты.

Следующий компонент системы солнечного отопления — накопительный бойлер. Он обеспечивает эффективную трансформацию кинетической энергии в тепловую, и вызывает нагревание жидкости, объёмом до 300 литров. В некоторых случаях для поддержания оптимальной температуры воды используются дополнительные котлы на сухом топливе.

Завершающим узлом подобной системы являются напольные и настенные элементы, где по медным трубам циркулирует подогретая вода. За счёт низкой температуры запуска батарей и равномерной теплоотдачи, прогрев помещения осуществляется достаточно быстро.

Чтобы понять, как работают системы отопления дома на солнечных панелях, необходимо более подробно рассмотреть принцип их действия.

Между температурными показателями коллектора и накопительного элемента формируется определенная разница. Теплоноситель, в роли которого используется вода с антифризом, стремительно циркулирует по системе, в результате чего образуется кинетическая энергия.

После прохождения жидкости через отдельные слои системы, полученная энергия становится теплом, которое и обогревает помещение. Из-за таких особенностей в доме всегда сохраняется оптимальный температурный диапазон независимо от времени суток и года. Кстати, рынок таких систем постоянно расширяется, поэтому в ближайшем будущем они будут доступны для каждой среднестатистической семьи.

Как работают гелиосистемы

Однако мощности одного фотоэлемента не хватает, для обеспечения большинства хозяйственных нужд, т. к. даже при продолжительном световом дне он не способен выдавать необходимое количество электрической энергии. Потому для повышения выходной мощности используют несколько фотопреобразователей, которые объединяются друг с другом по параллельной схеме. В результате происходит регулярное увеличение постоянного напряжения. В свою очередь, силу тока повышают последовательным образом.

Продуктивность работы солнечных панелей зависит от некоторых факторов:

1. От температуры воздуха и самой панели.
2. От правильно выбора адекватного сопротивления нагрузки.
3. От угла падения ультрафиолетовых лучей.
4. От наличия или отсутствия антибликовых покрытий.
5. От мощности светового излучения.

Важно понимать, что чем ниже показатели внешней температуры воздуха, тем лучше будет работать фотоэлемент и гелиобатарея в целом. Здесь всё объясняется простым принципом. А вот что касается расчёта нагрузки, то в данном случае ситуация выглядит сложнее. Эти показатели подбираются с учётом выдаваемого тока, но его величина способна меняться в зависимости от погодных условий.

Вести ручной мониторинг изменяющихся параметров батареи и постоянно подстраивать их проблематично. Вместо этого, целесообразно оборудовать систему автоматическим контроллером, который будет в автоматическом режиме изменять параметры гелиопанели, стремясь достичь максимальной продуктивности работы и оптимальных конфигураций.

Наукой доказано, что идеальный угол падения ультрафиолетовых лучей на гелиобатареию — прямой. Но если замечается отклонение в радиусе 30 градусов, серьезных потерь не ожидается, ведь эффективность снижается лишь на 5−10 процентов. Если же угол продолжает меняться, КПД ФЭП существенно упадёт.

Теперь вам известно, как работают разные типы солнечных батарей, которые стремительно превращаются из предмета роскоши в необходимую часть современной жизни.

солнечные батареи

Принцип работы солнечных панелей

Применение солнечных батарей

Использование солнечной энергии для создания солнечных электростанций является очень выгодным и не таким уж дорогим источником электроэнергии. Широкое применение солнечных батарей нашли не только в промышленности и других отраслях, но и для индивидуальных нужд.

Со временем солнечные батареи становятся дешевле и все большее число людей приобретают их и используют в качестве источника альтернативной энергии. На солнечных панелях работают калькуляторы, радиоприемники, фонари на аккумуляторах с подзарядкой от солнечной панели.

Есть даже корейский мобильный телефон, который может заряжаться от солнечных панелей. Появились небольшие переносные электростанции на солнечных панелях, которыми пользуются туристы, рыбаки, охотники. Сейчас никого не удивишь автомобилем с солнечной панелью на крыше.

Как работают солнечные батареи

Солнечная панель состоит из множества фотоэлементов, которые при освещении солнечными лучами создают разность потенциалов.  Теперь, соединяя эти фотоэлементы последовательно, мы увеличим величину постоянного напряжения, а соединяя параллельно, увеличим силу тока.

Устройство солнечных батарей

Т. е., соединяя фотоэлементы последовательно – параллельно мы можем достичь большой мощности солнечной панели. Также батареи можно собирать параллельно и последовательно в модуле и добиться значительного увеличения напряжения, тока и мощности такого модуля.

Принцип работы солнечной панели

Кроме солнечных батарей схема имеет еще такие устройства как контроллер, необходимый для контроля заряда аккумулятора, инвертор имеет функцию преобразования постоянного напряжения в стабильное переменное, для потребителей электроэнергии. Аккумуляторы предназначены для накопления электроэнергии.

Как работают фотоэлементы солнечной батареи

Еще Беккерель доказал, что энергию солнца можно преобразовать в электричество, освещая специальные полупроводники. Позднее эти полупроводники стали называть фотоэлементами. Фотоэлемент представляет собой два слоя полупроводника имеющих разную проводимость. С обеих сторон к этим полупроводникам припаиваются контакты для подключения в цепь. Слой полупроводника с n проводимостью является катодом, а слой с p проводником анодом.

Проводимость n называют электронной проводимостью, а слой p дырочной проводимостью. За счет передвижения «дырок» в p слое во время освещения, создается ток. Состояние атома потерявшего электрон называется «дырка». Таким образом, электрон перемещается по «дыркам» и создается иллюзия движения «дырок».

Принцип работы фотоэлемента

В действительности «дырки» не передвигаются. Граница соприкосновения проводников с разной проводимостью называется p-n переходом.  Создается аналог диода, который выдает разность потенциалов при его освещении. Когда освещается n проводимость, то электроны, получая дополнительную энергию, начинают проникать сквозь барьер p-n перехода.

Число электронов и «дырок» меняется, что приводит к появлению разности потенциала, и при замыкании цепи появляется ток. Величина разности потенциала зависит от размеров фотоэлемента, силы света, температуры. Основной первого фотоэлемента стал кремний. Однако высокую чистоту кремния получить трудно, стоит это недешево.

Когда освещается n проводимость, то электроны, получая дополнительную энергию, начинают проникать сквозь барьер p-n перехода. Число электронов и «дырок» меняется, что приводит к появлению разности потенциала, и при замыкании цепи появляется ток

Поэтому сейчас ищут замену кремнию. В новых разработках кремний заменен на многослойный полимер с высоким КПД до 30%. Но такие солнечные панели дорогие, и пока отсутствуют на рынке. КПД солнечных батарей можно повысить, если устанавливать их на южной стороне и под углом не меньше 30 градусов.

Рекомендуется, солнечные батареи устанавливать на устройство слежения за движением солнца. Это устройство передвигает панели таким образом, чтобы они получали максимально возможное освещение лучами солнца от восхода до заката. При этом КПД солнечных панелей возрастает достаточно сильно.

Солнечные батареи принцип действия

Приборы, служащие для преобразования электроэнергии из солнечных лучей, в народе называют солнечными батареями. По сути, такие электрогенераторы работают пока светит солнце, а значит такой источник энергии является практически неиссякаемым.

История открытия солнечных батарей

Александр Эдмон Беккерель

В XIX веке (1839 год) в возрасте 12 лет, французский естествовед Александр Эдмон Беккерель увидел фотогальванический эффект, трудясь в лаборатории своего отца Антуана Беккереля. Суть эффекта состоял в том, что при освещении платиновых пластин, находящихся в растворе электролита, гальванометр зарегистрировал появление ЭДС (электродвижущая сила). Взяв за основу этот эффект, Беккерель спроектировал актинограф — прибор для регистрации интенсивности света.

Уиллоуби Смит

Дальнейшим шагом на пути к солнечным батареям стало открытие фотопроводимости селена. Его осуществил Уиллоби Смит, английский инженер-электрик, занимавшийся разработкой изоляции подводных кабелей. В 1873 году он обнаружил, что электрическое сопротивление серого селена сильно «прыгает» от замера к замеру. Оказывается электропроводность стержней из селена стремительно возрастает при попадании на света. А в 1883 году американец Чарльз Фритс произвел первый фотоэлемент из тонкого слоя селена, находящийся между пластинами золота и меди.

Генрих Герц

Немецкий физик Генрих Герц в 1887 году выявил влияние солнечного излучения на электрический разряд. Смотря одновременно 2 разряда, Герц отметил, что яркая вспышка света от электрической искры 1-го разряда повышает длительность другого разряда.

Александр Григорьевич Столетов

В 1888 году наш земляк Александр Григорьевич Столетов изучил, как разряжается под воздействием освещения отрицательно заряженный цинковый электрод и как данный процесс зависит от интенсивности света.

Благодаря работам английского физика Джозефа Томсона в 1899 году и немецкого физика Филиппа Ленарда в 1900 году было подтверждено, что свет, попадая на металлическую поверхность, выбивает из неё электроны, вызывая возникновения фототока. Но целиком понять естество данного явления получилось в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн предоставил его разъяснение с позиции квантовой теории.

Джозеф Томсон (слева) и Филипп Ленард (справа)

Обширное применение солнечных модулей началось с 1946 года, после того как работы по увеличению производительности приборов были запатентованы. А в 1957 году солнечные батареи уже были запущены в космическое пространство в составе искусственного спутника земли. Данный полет продемонстрировал, что работа солнечных батарей способна не только обеспечивать энергией спутники, а считается единственным возможным источником питания для бесперебойной работы таких автономных устройств в космосе.

Принцип работы и устройство солнечной батареи

Устройство и принцип действия солнечной батареи

На сегодняшний день солнечные преобразователи производятся в большинстве случаев из кремния. Отличают 2 вида передовых технологий, на базе которых функционируют батареи: поликристаллическая и монокристаллическая.

Поликристаллическая по стоимости ниже, благодаря чему не особо эффективная технология.

Монокристаллическая по стоимости выше, цена которой зависит от трудозатратной технологии изготовления, а точнее выращивания монокристаллов. Она предоставляет больше количества электроэнергии и срок службы ее существенно больше. Благодаря этому, монокристаллический солнечный модуль является наиболее лучшим для использования его в повседневной жизни.

Работа солнечного элемента сопряжена с его устройством. Состоит он из кремниевых наружных пластин, с различными свойствами проводимости, и внутреннего слоя чистого монокристаллического кремния. Внутренний слой имеет установленную дырочную проводимость. Один из наружных проводников тоньше противоположного слоя и покрыт особым слоем, образующим цельный металлический контакт.

При попадании на один из наружных слоев солнечного света создается фотогальванический эффект, что приводит к формированию в этом слое свободных электронов. Данные частицы получают вспомогательную энергию и способны преодолеть внутренний слой элемента, который в данном случае именуется барьером. Чем больше объем солнечного света, тем сильнее происходит процесс прохождения или перепрыгивания электронов от одной наружной пластины к другой, минуя внутреннюю перегородку. При замыкании наружных пластин возникает напряжение. Та пластина, которая усиленно отдает частицы, создает в себе так называемые дырки, обретает знак минус, а которая принимает, обретает знак плюс.

Типы солнечных батарей

На сегодняшний день на рынке присутствуют 5 видов солнечных батарей в которых используются разные материалы и фотоэлементы.

Максимальную известность приобрели солнечные батареи из поликристаллических фотоэлементов. Результативность подобных панелей обычно составляет 12-14 %.

Поликристаллическая солнечная батарея

Панели из монокристаллических фотоэлементов характеризуются наиболее большим коэффициентом полезного действия (14-16 %). Подобные панели немножко дороже, нежели панели из поликристаллического кремния. Так же фотоэлементы выполнены в виде многоугольника и из-за этого не целиком наполняют пространство солнечной батареи, что приводит к наиболее низкой производительности всей батареи по отношению к одной ячейки фотоэлемента.

Монокристаллическая солнечная батарея

Солнечные батареи из аморфного кремния располагают минимальной результативности (6-8 %), однако в то же время обладают низкой себестоимостью производимой энергии.

Солнечная батарея из аморфного кремния

Солнечные батареи на основе Теллурид Кадмия (CdTe) внешне изображают тонкопленочную технологию изготовления солнечных панелей. Полупроводниковые слои покрывают панель толщиной всего в несколько сотен микрон. Разработка считается наименее опасным для окружающей среды. Результативность солнечных батарей CdTe составляет примерно 11-12 %.

Солнечная батарея на основе Теллурид Кадмия (CdTe)

Солнечные батареи в составе которых присутствуют смеси Индия, Галлия, Меди, Селена (CIGS) так же считаются тонкопленочной технологией изготовления фотоэлементов. Эффективность колеблется примерно от 10 до 15 %. Такая технология не особо распространена на рынке, но весьма быстро развевается.

Солнечные батареи на основе смеси Индия, Галлия, Меди, Селена (CIGS)

Области применения солнечных панелей

• Портативная электроника. Для снабжения электричеством и(или) подзарядки аккумуляторных батареи разной бытовой электроники.
• Электромобили. Подзарядка автотранспорта.
• Авиация. Разработка самолета, использующего только энергию солнца.
• Энергообеспечение зданий. Электроснабжение дома, за счет размещения крупных солнечных батарей на крышах.
• Энергообеспечение населённых пунктов. Создание солнечных электростанций.
• Дорожное покрытие. Дороги, покрытые солнечными панелями, для освещения их же в ночное время.
• Использование в космосе. Электроснабжение космических аппаратов.
• Использование в медицине. Внедрение под кожу миниатюрную солнечную батарею для обеспечения работы приборов, имплантированных в тело.

Преимущества и недостатки 

солнечных источников энергии

Преимущества:

• Экологически чистая энергия;
• Неисчерпаемость и постоянство солнечной энергии;
• Минимум обслуживания;
• Длительный срок службы;
• Доступность;
• Экономичность;
• Большая область применения.

Недостатки:

• Высокая цена панелей;
• Нерегулярность из-за погодных условий;
• Высокая цена аккумуляторных батарей для аккумулирования энергии;
• Для большей мощности необходимо устанавливать большие площади солнечных панелей.

Таким образом, анализируя все вышеупомянутое, можно отметить, что в данный момент получить выгоду от солнечной энергии могут лишь достаточно богатые собственники загородных домов. Они могут без проблем дождаться того этапа, когда батареи окупят себя.

Солнечные батареи: конструкция и принцип действия

Полет человека в космос стал толчком к развитию технологий, которые в последствие пригодились и людям на Земле. Одна из них – использование солнечных батарей для производства электроэнергии. Во второй половине 20 века солнечные батареи можно было встретить лишь на космических кораблях и орбитальных станциях. Однако с началом нового столетия солнечные батареи уже можно было обнаружить в простом калькуляторе, а в наши дни любой может приобрести и установить солнечные батареи на крыше своего дома для производства электроэнергии. Во многих странах с благоприятным климатом для использования солнечных батарей (Италия, Испания, Португалия), на солнечную энергетику приходится существенная доля в общем объеме производства электроэнергии. Ряд стран оказывает государственную помощь компаниям и индивидуальным потребителям, которые используют солнечные батареи.

Самый простой способ использовать энергию Солнца – это преобразовывать ее в тепловую. Эти человечество занимается уже не одно тысячелетие, а в современных условиях это помогают делать солнечные коллекторы. Коллектор – передает солнечную тепловую энергию теплоносителю, в качестве которого выступает воздух или вода. Затем уже нагретый теплоноситель поступает в жилые помещения для их обогрева. Однако имеется два существенных недостатка в использовании тепловой энергии – невозможность ее хранить долгое время и передавать ее на большие расстояния. Поэтому наиболее удобным для накопления и транспортировки видом энергии является электричество. Для хранения электрической энергии нужны всего лишь аккумуляторные батареи, а для ее передачи – электрические провода.

Солнечный коллектор: устройство, конструкция, монтаж

Как работают солнечные батареи?

Солнечная батарея представляет собой несколько соединенных между собой фотоэлементов, сердцем которых являются кремниевые кристаллы. Из кремниевых кристаллов изготавливают пластины, на которые с одной стороны наносят тончайший слой фосфора, с другой стороны – тончайший слой бора. В месте контакта кремния с фосфором и бором возникает связь, а именно: при взаимодействии четырехвалентного атом кремния с трехвалентным атомом бора возникают так называемые «дырки», а при взаимодействии с пятивалентным атомом фосфора – один электрон становится свободным. Таким образом, с точки зрения физики, на стыке сред, обладающих избытком и недостатком электронов, образуется p-n переход. Фотоны от солнечного света бомбардируют поверхность пластины и вышибают избыточные электроны фосфора к недостающим электронам бора. В результате возникает упорядоченное движение электронов или электрический ток.

Пока мощность фотоэлементов недостаточна для полного перехода человечества исключительно на солнечную энергию. Поэтому для промышленного производства электроэнергии с использованием солнечных батарей необходимо огромное число пластин с фотоэлементами.

Система слежения за Солнцем для солнечных батарей
Расчет мощности солнечных батарей
Светильники на солнечных батареях

Однако особенность солнечных батарей – преобразование световой энергии Солнца, в том числе и ультрафиолетового излучения, позволяет использовать солнечные батареи даже зимой. Единственным условием, при котором солнечная батарея не сможет функционировать эффективно – повышенная облачность. Уже сейчас ученые предлагают создать две гигантские солнечные электростанции в Арктике и Антарктике, которые будут накапливать энергию во время полугодового полярного дня. На севере полярный день наступает летом, а на юге – зимой, что позволит производить электроэнергию круглый год.

Солнечная батарея – принцип работы

Дорого отапливать дом газом? Или у вас на даче постоянно отключают свет? А может быть вы устали переплачивать за электроэнергию? Вам поможет установка солнечной батареи, которая обеспечит вас не только электричеством, но и отоплением. В этой статье мы рассмотрим принцип работы солнечной батареи, и ее отличия от солнечного коллектора.

Содержание:

1. В чем суть работы солнечной батареи?
2. Итак, как же работает солнечная батарея?
3. Типы солнечных батарей
4. Зачем нужен контроллер в солнечной батарее?
5. Садовые фонари на солнечных батареях

В чем суть работы солнечной батареи?

Солнечная батарея, она же фотобатарея, представляет собой фотопластину, изменяющую под воздействием солнечных лучей проводимость в отдельных своих участках.

Это позволяет преобразовать энергию этих переходов в электрическую, которая либо используется сразу, либо накапливается.
Для того, чтобы понять принцип работы солнечной батареи, необходимо знать несколько моментов:

1.  Солнечная батарея представляет собой систему фотоэлектрических преобразователей, которые соединены друг с другом в заданной последовательности.
2. В структуру фотопреобразователей входит два слоя, отличающихся между собой типом проводимости: n и p.
3.  Основой для изготовления фотопреобразователей служит кремний.
4.  В слое n-типа к кремнию добавлен фосфор; в результате их взаимодействия образуется избыток отрицательно заряженных электронов.
5.  В слое р-типа к кремнию добавлен бор, в результате чего образуются так называемые «дыры», которые вызваны дефицитом в слое отрицательных зарядов.
6. Оба слоя размещаются между разнозаряженными электродами

Итак, как же работает солнечная батарея?

На отрицательно заряженную панель падает солнечный свет. Он вызывает активное образование дополнительных отрицательных зарядов и «дырок». Под воздействием электрического поля, которое присутствует в p-n переходе, происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц. Первые направляются в верхний слой, а вторые в нижний. Таким образом, появляется разность потенциалов, иными словами, постоянное напряжение (U). Исходя из этого видно, что один фотопреобразователь работает по принципу батарейки. И в случае, когда к нему подсоединяется нагрузка, в цепи возникает ток. Сила тока будет зависеть от таких параметров, как:

• уровень инсоляции;
• размер фотопреобразователя;
• тип фотоэлемента;
• общего сопротивления приборов, подключенных к солнечной батарее.

Типы солнечных батарей

Выделяют несколько типов солнечных батарей: поли- и монокристаллические, а также аморфные.
Монокристаллические являются наименее продуктивными, но при этом самыми недорогими. В связи с этим их использование оправдано в качестве дополнительных источник энергии на случай отключения централизованной подачи электроэнергии.
Поликристаллы занимают промежуточные позиции по этим двум параметрам, в связи с чем могут быть использованы в отдаленных районах, лишенных централизованной подачи электроэнергии.

Аморфные солнечные батареи отличаются высокой эффективностью, однако и очень высокой стоимостью. В их основу входит аморфный кремний.

Данные разработки еще не вышли на промышленный уровень и находятся на экспериментальной стадии.

Зачем нужен контроллер в солнечной батарее?

Солнечные батареи, принцип работы которых был описан выше, не смогли бы эффективно заменить системы центральной подачи электроэнергии, если бы не были оснащены контроллерами, способными контролировать степень заряда солнечной батареи.

Контролеры позволяют перераспределять энергию, полученную от солнечных батарей, направляя ее при необходимости напрямую к источнику потребления, либо сохраняя ее в аккумуляторе.
Выделяют несколько типов контроллеров солнечных батарей, отличающихся между собой степенью увеличения общей эффективности системы солнечных батарей.

Садовые фонари на солнечных батареях

Для того, чтобы приобщиться к использованию альтернативных источников энергии, вовсе не обязательно приобретать дорогостоящую солнечную батарею. Есть более доступные примеры использования солнечной энергии для получения электрической. Речь идет о популярных в настоящее время садовых фонарях на солнечных батареях.

Такие фонарики позволяют освещать приусадебный участок в темное время суток, не затрачивая на это дополнительную электроэнергию.

Принцип работы таких фонарей заключается в том, что посредством фитопластины, вмонтированной в верхнюю часть фонарика, происходит улавливание и преобразование солнечной энергии, которая аккумулируется в небольшой батарее, расположенной в основании фонарика. Расход накопившейся энергии происходит в темное время суток.

Читайте также:

Принцип работы современных солнечных батарей

Сегодня энергия солнца используется повсюду, от мобильных устройств, до питания домов. Первым вариантом использования солнечной энергии были солнечные коллекторы, однако современные солнечные батареи справляются с этим намного лучше. Принцип работы солнечных батарей не так сложен, как может показаться. После прочтения этой статьи вы узнаете больше о том, как же работает солнечная батарея.

1. Виды солнечных батарей.

1.1. Принцип работы солнечной батареи

Для начала нужно уточнить, что современные солнечные батареи бывают 3-х видов:

• Монокристаллические
• Поликристаллические
• Тонкопленочные (аморфные)

Самыми распространенными видами солнечных батарей считаются монокристаллические и поликристаллические батареи. Они обладают достаточно высоким КПД, а так же имеют относительно низкую цену, однако у таких батарей есть недостаток — конструкции с их использованием не обладают гибкостью, которая необходима в некоторых случаях.

Именно в таких случаях используются тонкопленочные солнечные батареи. Толщина активного элемента аморфных солнечных батарей составляет от 0,5 до 1 мкм, тогда как толщина активного элемента в кристаллических батареях 300 мкм.

Светопоглащаемость аморфного кремния в 20 раз больше, чем у кристаллического, однако КПД аморфных солнечных батарей составляет приблизительно 10%, против 15% у поликристаллических, и 17% у монокристаллических.

Невозможно однозначно сказать какие солнечные батареи лучше. Например тонкопленочным солнечным батареям не нужен прямой солнечный свет, тогда как поли и монокристаллические должны находиться именно на улице под прямыми солнечными лучами.

1.2.  Из чего сделана солнечная батарея?

Солнечные батареи обычно изготавливаются из кремния. Однако чистый кремний практически никогда не используют при их производстве. На характеристики солнечных батарей влияют материалы, из которых изготовлены пластины. Для положительного заряда в качестве примеси к кремнию чаще всего используют бор, а для отрицательного – мышьяк.

Так как солнечные батареи работают зимой так же, как и летом – в пластины добавляют специальные примеси, такие как галлий, медь, арсенид, кадмий, теллурид, селен для того, чтобы сделать их менее чувствительными к перепадам температуры. Это делает элементы солнечной батареи зимой более надежными, и снижает риск их поломки.

2. Принцип действия солнечных батарей.

Многие из вас еще в школе проводили опыт, который описывает принцип работы солнечной батареи. Суть опыта в том, что на n-p переход транзистора со спиленной верхней крышкой падает свет, и если подключить вольтметр, то можно зафиксировать ток. Соответственно чем больше площадь n-p перехода, тем больше ток.

Так как атомы в p-слое полупроводника имеют лишние электроны, а в атомах n-слоя наоборот их недостает – то под воздействием лучей света электроны из p-слоя вбиваются и стремятся перейти в n-слой. В солнечной батарее между слоями находится диэлектрик, поэтому электроны проходят через нагрузку (аккумулятор), и только тогда достигают n-слоя.

3. Где используются солнечные батареи?

Наверное, многие впервые встретились с солнечными батареями около 20 лет назад, когда повсюду стали появляться калькуляторы с

фотоэлементами, что позволяло не менять батарейки в них годами. С тех пор солнечные батареи можно встретить где угодно. Ими оснащают дома в солнечных странах, их устанавливают на машины, их встраивают в мобильные телефоны, существует даже беспилотный самолет, который работает за счет одних только солнечных батарей. Существуют так же и солнечные электростанции, которые вырабатывают электричество для целых городов.

В Пекине в честь летней олимпиады был построен стадион, который аккумулирует солнечную энергию в течении дня, а потом тратит ее же на освещение стадиона, поливку газонов, работу телекоммуникационного оборудования.

В настоящее время в данной отрасли ведутся активные исследования. В начале 2013 года компания Sharp разработала солнечную батарею с КПД 44%.

4. Как устроены солнечные батареи: Видео

Солнечная Энергетическая Система — Как это работает?

Излишне говорить, что Солнце — самый большой источник возобновляемой энергии для Земли. Дело в том, что, хотя Земля получает только часть энергии, генерируемой Солнцем (то есть солнечной энергии), эта часть солнечной энергии также чрезвычайно велика. Земля получает солнечную энергию в виде света и тепла. Но в современном мире слова «мощность» и «энергия» больше склоняются к «электричеству». В этой статье объясняется, как электричество извлекается из солнечной энергии и как оно используется.

Как работает солнечная энергия?

Электроэнергия может быть получена из солнечной энергии с помощью фотоэлектрических или концентрированных систем солнечной энергии.

Фотогальваника (PV)

Фотогальваника напрямую преобразует солнечной энергии в электричество . Они работают по принципу фотоэлектрического эффекта. Когда некоторые материалы подвергаются воздействию света, они поглощают фотоны и выделяют свободные электроны. Это явление называется фотоэлектрическим эффектом. Фотоэлектрический эффект — это метод производства электричества постоянного тока, основанный на принципе фотоэлектрического эффекта.На основе принципа фотоэлектрического эффекта изготавливаются солнечные элементы или фотоэлектрические элементы. Они преобразуют солнечный свет в электричество постоянного тока. Но один фотоэлектрический элемент не производит достаточного количества электроэнергии. Поэтому несколько фотоэлектрических элементов установлены на опорной раме и электрически соединены друг с другом, образуя фотоэлектрический модуль или солнечную панель . Обычно доступные солнечные панели варьируются от нескольких сотен ватт (скажем, 100 ватт) до нескольких киловатт (слышали когда-нибудь о солнечной панели мощностью 5 кВт?).Они доступны в разных размерах и разном ценовом диапазоне. Солнечные панели или модули предназначены для подачи электроэнергии при определенном напряжении (скажем, 12 В), но вырабатываемый ими ток напрямую зависит от падающего света. На данный момент ясно, что фотоэлектрические модули вырабатывают электричество постоянного тока. Но в большинстве случаев нам требуется питание переменного тока, и, следовательно, солнечная энергетическая система также состоит из инвертора.

Фотоэлектрическая солнечная энергетическая установка

В соответствии с требованиями к мощности несколько фотоэлектрических модулей электрически соединяются вместе, чтобы сформировать фотоэлектрическую матрицу и достичь большей мощности.Существуют разные типы фотоэлектрических систем в зависимости от их реализации.

• Фотоэлектрические системы прямого действия: Эти системы питают нагрузку только тогда, когда светит солнце. Нет накопления генерируемой энергии и, следовательно, отсутствуют батареи. Инвертор может использоваться или не использоваться в зависимости от типа нагрузки.
• Автономные системы: Этот тип системы обычно используется в местах, где питание от сети недоступно или ненадежно. Внесетевые солнечные энергосистемы не подключены ни к какой электросети.Он состоит из солнечных панелей, аккумуляторных батарей и инверторных схем.
• Системы, подключенные к сети: Эти солнечные энергетические системы связаны с сетями, так что избыточная требуемая мощность может быть получена из сети. Они могут питаться или не питаться батареями.

Концентрированная солнечная энергия

Как следует из названия, в этом типе солнечной энергетической системы солнечные лучи концентрируются (фокусируются) на небольшой площади путем размещения зеркал или линз на большой площади. Из-за этого в фокусируемой области выделяется огромное количество тепла.Это тепло можно использовать для нагрева рабочей жидкости, которая может дополнительно приводить в действие паровую турбину. Существуют различные типы технологий, которые основаны на концентрированной солнечной энергии для производства электроэнергии. Некоторые из них — параболический желоб, тарелка Стирлинга, солнечная энергетическая башня и т. Д. На следующей схеме показано, как работает солнечная энергетическая башня.

солнечных батарей CIGS | технология

Солнечный элемент CIGS , полностью Солнечный элемент из селенида меди, индия, галлия , тонкопленочный фотоэлектрический прибор, в котором используются полупроводниковые слои селенида меди, индия, галлия (CIGS) для поглощения солнечного света и преобразования его в электричество.Хотя солнечные элементы CIGS считаются находящимися на ранних стадиях крупномасштабной коммерциализации, они могут быть произведены с использованием процесса, который может снизить стоимость производства фотоэлектрических устройств. По мере повышения производительности, единообразия и надежности продуктов CIGS эта технология может значительно расширить свою долю рынка и в конечном итоге может стать «прорывной» технологией. Кроме того, учитывая опасность извлечения и использования кадмия, солнечные элементы CIGS менее опасны для здоровья и окружающей среды, чем солнечные элементы из теллурида кадмия, с которыми они конкурируют.

Солнечные элементы CIGS состоят из тонкой пленки селенида меди, индия и селенида меди, галлия и незначительного количества натрия. Эта пленка CIGS действует как полупроводник с прямой запрещенной зоной и образует гетеропереход, поскольку ширина запрещенной зоны двух разных материалов неодинакова. Тонкопленочный элемент наносится на подложку, такую ​​как натриево-известковое стекло, металл или полиамидную пленку, для образования контакта с задней поверхностью. Если для подложки выбран непроводящий материал, в качестве проводника используется такой металл, как молибден.Контакт передней поверхности должен быть способен проводить электричество и быть прозрачным, чтобы свет попадал в ячейку. Для обеспечения этого омического контакта используются такие материалы, как оксид индия и олова, легированный оксид цинка или, в последнее время, усовершенствованные органические пленки на основе нанотехнологического углерода.

Ячейки сконструированы таким образом, что свет проникает через прозрачный передний омический контакт и поглощается слоем CIGS. Там образуются электронно-дырочные пары. «Область обеднения» образуется на гетеропереходе материалов типа p и n легированной кадмием поверхности ячейки CIGS.Это отделяет электроны от дырок и позволяет им генерировать электрический ток ( см. Также солнечный элемент ). В 2014 году лабораторные эксперименты показали рекордную эффективность 23,2% ячейки CIGS с измененной структурой поверхности. Однако коммерческие ячейки CIGS имеют более низкую эффективность, при этом конверсия большинства модулей составляет около 14 процентов.

В процессе производства осаждение пленок CIGS на подложку часто выполняется в вакууме с использованием процесса испарения или распыления.Медь, галлий и индий осаждаются по очереди и отжигаются с парами селенида, что приводит к окончательной структуре CIGS. Осаждение можно проводить без вакуума, с использованием наночастиц или гальваники, хотя эти методы требуют дополнительных разработок, чтобы быть экономически эффективными в крупном масштабе. Разрабатываются новые подходы, которые больше похожи на технологии печати, чем на изготовление традиционных кремниевых солнечных элементов. В одном процессе принтер наносит капли полупроводниковых чернил на алюминиевую фольгу.Последующий процесс печати наносит дополнительные слои и передний контакт поверх этого слоя; фольга затем разрезается на листы.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Солнечные элементы

CIGS могут изготавливаться на гибких подложках, что делает их пригодными для различных применений, для которых не подходят текущие кристаллические фотоэлектрические элементы и другие жесткие изделия. Например, гибкие солнечные элементы CIGS предоставляют архитекторам больше возможностей в стилистике и дизайне.Солнечные элементы CIGS также составляют часть веса кремниевых элементов и могут изготавливаться без стекла, чтобы обеспечить их ударопрочность. Их можно интегрировать в такие транспортные средства, как тракторные прицепы, самолеты и автомобили, поскольку их низкий профиль сводит к минимуму сопротивление воздуха и не добавляет значительного веса.

Принцип работы фотоэлектрических солнечных панелей

Фотоэлектрический феномен был открыт в 1839 году Эдмундом Бекерелем , который заметил, что Солнце производит электрическую энергию в определенных электрохимических конфигурациях.

Явление фотоэлектрической энергии начали использовать для превращения прямого солнечного света в энергию с 1954 года. Принцип состоит в том, что, когда фотон достигает полупроводника, отрицательная переходная поверхность полярности выбрасывает электрон, таким образом создаются два проводника: свободный электрон и электронная дырка.

Освободившиеся электроны перетекают в верхний слой. В нижнем слое электроны отклоняются от одного атома к другому, заполняя пустые места.Свободные электроны проходят из верхнего слоя в электрическое поле, где расположен солнечный элемент. Вот как в этой области создается электричество, пока солнечный свет достигает солнечной панели.

Электроэнергия производится без шума, чисто и без каких-либо побочных продуктов . Фотоэлектрическое оборудование работает автоматически и без обслуживания. Солнечные панели производят постоянный электрический ток , который преобразуется в 230 В переменного тока с помощью инвертора (оборудование для преобразования энергии).Солнечная энергетическая система работает параллельно с сетью поставщика электроэнергии.

Энергия, произведенная нашей установленной системой солнечных панелей, используется, и излишек генерируемой энергии возвращается в общественную сеть , и эта сумма составляет , выплачиваемую нам поставщиком энергии . Все значения произведенной энергии измеряются и регулируются.

Фотоэлектрическая солнечная система проста в установке — даже ретроспективно — в существующую электрическую систему здания.Произведенная чистая энергия не загрязняет окружающую среду , снижает выбросы газов, вызывающих парниковый эффект, и также важно, что мы создаем значительный приток денежных средств к себе .

Принцип работы солнечной панели

— ваше руководство по электрике

Привет, друзья, в этой статье я собираюсь обсудить принцип работы солнечной панели и надеюсь, что вам понравятся мои усилия.

В солнечной фотоэлектрической системе солнечная энергия напрямую преобразуется в электрическую.Это делает систему намного более удобной и компактной по сравнению с тепловыми методами преобразования солнечной энергии.

Технология солнечных батарей — это самая быстрорастущая технология производства электроэнергии в мире. Это связано с тем, что становятся доступными солнечные элементы с эффективностью преобразования более 40%.

Фотоэлектрический элемент также называется солнечным элементом. Это полупроводниковое устройство, преобразующее солнечный свет в постоянный ток с помощью фотоэлектрического эффекта. Практически все солнечные элементы представляют собой фотодиоды из полупроводникового материала, например кремния.Солнечный элемент работает в три этапа:

• Фотоны солнечного света попадают в солнечный элемент и поглощаются полупроводниковым материалом.
• Отрицательно заряженные электроны отрываются от своих атомов и начинают течь в том же направлении, создавая электрический ток.
• Типичный кремниевый солнечный элемент может производить до 0,5 В и ток до 6 А. Таким образом, его максимальная мощность составляет 3 Вт.

Поскольку мощность одного солнечного элемента очень мала, большое количество солнечных элементов соединены между собой, образуя солнечный модуль, комбинация солнечных модулей называется панелью, а комбинация панелей называется солнечной батареей. Это делается для получения требуемой выходной мощности от фотоэлектрической системы.

Когда солнечные элементы соединены последовательно, их напряжение увеличивается на столько же, сколько и количество элементов, соединенных последовательно. Но ток остается прежним.

При параллельном соединении ячеек напряжение остается постоянным, как и у одной ячейки, но ток увеличивается. Ячейки, модули или панели можно подключать параллельно, только если их напряжения одинаковы. Основные компоненты солнечной фотоэлектрической системы:

Блокирующие диоды

Массивы SPV подключены к батарее.В солнечные часы панели вырабатывают электричество, которое заряжает аккумулятор. Но когда нет солнечного света или ночью, ток будет пытаться течь в обратном направлении, то есть от батареи к массивам. Это может повредить массивы. Поэтому, чтобы избежать этого обратного тока, используются блокирующие диоды.

Регулятор напряжения

Выходное напряжение фотоэлектрических панелей зависит от интенсивности солнечного света. Это приведет к колебаниям тока нагрузки.Стабилизаторы напряжения будут следить за тем, чтобы колебания напряжения оставались в установленных пределах.

Инвертор

Поскольку мощность, вырабатываемая фотоэлектрической антенной, является постоянным током, для преобразования ее в переменный ток используется инвертор, чтобы мы могли легко ее использовать. Инверторный блок с различными защитными устройствами обеспечивает безопасность системы и выполняет автоматическое переключение нагрузки и доступных источников питания.

Аккумуляторы

Они используются для хранения солнечной энергии.Они являются наиболее важными компонентами солнечной фотоэлектрической системы. Успех солнечной фотоэлектрической системы во многом зависит от аккумуляторной системы хранения.

Контроллеры батарей

Это устройства, обеспечивающие правильную зарядку аккумуляторов. Они контролируют зарядный ток и защищают аккумулятор от перезарядки. Это осуществляется путем постоянного контроля тока, напряжения и температуры аккумулятора.

Типы солнечных фотоэлектрических систем

По способу использования может быть две конфигурации:

• Автономная система
• Система, подключенная к сети

Автономная система

В этой системе питание подается на нагрузку без использования какой-либо общей сети или подключения к любой другой системе и работает автономно и независимо.Он используется для резервного питания, когда подключение к сети очень дорого. Его можно использовать для питания нагрузок постоянного тока, а также нагрузок переменного тока с помощью инвертора.

Существуют разные типы автономных систем. Но чаще всего используется гибридная автономная система .

В гибридной автономной системе, помимо фотоэлектрических панелей, используются один или несколько источников. Источники, такие как генераторы, топливные элементы, сеть переменного тока и т. Д., Могут использоваться вместе с фотоэлектрическими батареями. Таким образом снижается зависимость от какого-либо одного источника.Это также снижает емкость аккумулятора и размер фотоэлектрических массивов.

Система, подключенная к сети

В этой системе мощность, генерируемая фотоэлектрической батареей, передается в сеть или на нагрузки переменного тока напрямую. Когда выработка электроэнергии превышает потребности нагрузок, она подается в коммерческую сеть. Таким образом, система становится частью большой сети. В этой системе, когда мощность, вырабатываемая фотоэлектрической антенной, превышает требования локальной нагрузки, она подается в сеть. Счетчик энергии используется для контроля поставляемой энергии.

Спасибо, что прочитали о принципе работы солнечной панели .

Электростанции | Все сообщения

© https://yourelectricalguide.com/ Принцип работы солнечной панели.

Как работают солнечные панели? Объяснение науки о Солнце.

Все мы знаем, что солнечные фотоэлектрические (PV) панели преобразуют солнечный свет в полезное электричество, но мало кто знает настоящую науку, лежащую в основе этого процесса. На этой неделе в блоге мы поговорим о мельчайших подробностях науки о солнечной энергии.Это может показаться сложным, но все сводится к фотоэлектрическому эффекту; способность материи испускать электроны, когда купается в свете.

Прежде чем мы перейдем к молекулярному уровню, давайте рассмотрим общий процесс производства электроэнергии:

Основные этапы производства и передачи солнечной энергии

1. Солнечный свет попадает на солнечные панели и создает электрическое поле.
2. Произведенное электричество течет к краю панели и попадает в проводящий провод.
3. Токопроводящий провод подводит электричество к инвертору, где оно преобразуется из электричества постоянного тока в переменный ток, который используется для питания зданий.
4. Другой провод передает электроэнергию переменного тока от инвертора к электрической панели на участке (также называемой коробкой выключателя), которая распределяет электричество по всему зданию по мере необходимости.
5. Любая электроэнергия, которая не требуется при генерации, проходит через счетчик в коммунальную электрическую сеть. Поскольку электричество проходит через счетчик, он заставляет счетчик работать в обратном направлении, кредитуя вашу собственность за избыточную выработку.

Теперь, когда у нас есть базовое представление о генерации и потоке солнечной электроэнергии, давайте глубже погрузимся в науку, лежащую в основе солнечных фотоэлектрических панелей.

Наука о солнечных фотоэлементах

Солнечные фотоэлектрические панели состоят из множества небольших фотоэлектрических элементов — это означает, что они могут преобразовывать солнечный свет в электричество. Эти элементы сделаны из полупроводниковых материалов, чаще всего из кремния, материала, который может проводить электричество, сохраняя при этом электрический дисбаланс, необходимый для создания электрического поля.

Когда солнечный свет попадает на полупроводник в фотоэлементе (шаг 1 в нашем высокоуровневом обзоре), энергия света в форме фотонов поглощается, выбивая ряд электронов, которые затем свободно дрейфуют в элементе. Солнечный элемент специально разработан с положительно и отрицательно заряженными полупроводниками, зажатыми вместе, чтобы создать электрическое поле (см. Изображение слева для визуализации). Это электрическое поле заставляет дрейфующие электроны течь в определенном направлении — к проводящим металлическим пластинам, выстилающим ячейку.Этот поток известен как энергетический ток, и сила тока определяет, сколько электроэнергии может произвести каждая ячейка. Как только свободные электроны попадают в металлические пластины, ток направляется в провода, позволяя электронам течь, как в любом другом источнике генерации электричества (шаг 2 в нашем процессе).

Поскольку солнечная панель генерирует электрический ток, энергия течет по проводам к инвертору (см. Шаг 3 выше). В то время как солнечные панели вырабатывают электричество постоянного тока (DC), большинству потребителей электроэнергии требуется электричество переменного тока (AC) для питания своих зданий.Функция инвертора состоит в том, чтобы переключать электричество с постоянного тока на переменный, делая его доступным для повседневного использования.

После того, как электричество преобразуется в пригодное для использования состояние (мощность переменного тока), оно отправляется от инвертора на электрическую панель (также называемую коробкой выключателя) [шаг 4] и распределяется по всему зданию по мере необходимости. Электричество теперь доступно для питания фонарей, приборов и других электрических устройств с помощью солнечной энергии.

Любая электроэнергия, которая не потребляется через блок выключателя, направляется в коммунальную сеть через счетчик коммунальных услуг (наш последний шаг, как описано выше).Счетчик коммунальных услуг измеряет поток электроэнергии из сети в вашу собственность и наоборот. Когда ваша солнечная энергетическая система производит больше электроэнергии, чем вы используете на месте, этот счетчик фактически работает в обратном направлении, и вам засчитывается излишек электроэнергии, произведенный в процессе чистого измерения. Когда вы используете больше электроэнергии, чем вырабатывает ваша солнечная батарея, вы получаете дополнительную электроэнергию из сети через этот счетчик, заставляя ее работать нормально. Если вы полностью не отключились от сети через решение для хранения, вам нужно будет вытащить часть энергии из сети, особенно ночью, когда ваша солнечная батарея не производит.Однако большая часть этой сетевой энергии будет компенсирована избыточной солнечной энергией, которую вы производите в течение дня и в периоды меньшего использования.

Несмотря на то, что солнечная энергия в деталях носит в высшей степени научный характер, не требуется ученого, чтобы рассказать о преимуществах, которые солнечная установка может принести бизнесу или владельцу недвижимости. Опытный разработчик солнечной энергии расскажет вам об этих преимуществах и поможет понять, подходит ли солнечное решение для вашего бизнеса.

Принцип работы и развитие солнечных батарей

Теплые подсказки: Слово в этой статье составляет около 2600, а время чтения — около 15 минут.

Сводка

В связи с постоянной потребностью человечества в возобновляемых источниках энергии, люди стремятся разрабатывать новые источники энергии. Энергия, которую солнце светит на поверхность Земли за 40 минут, может быть использована в течение одного года со скоростью текущего глобального потребления энергии. Разумное использование солнечной энергии будет долгосрочной стратегией развития человечества для решения энергетических проблем, а также одной из наиболее изученных горячих точек исследований. В этой статье будут представлены различные типы новых солнечных элементов, а также принцип и разработка солнечных элементов.Заодно сравним эффективность конверсии и перспективы развития.

---

Каталог

---

Ⅰ Фон солнечных батарей

Энергетика — это не только основная отрасль национальной экономики, но и высокотехнологичная отрасль. « Безопасный, эффективный и низкоуглеродистый » воплощает в себе характеристики современных энергетических технологий, а также является основным направлением, позволяющим захватить командную высоту будущих энергетических технологий.

В настоящее время разработка новых источников энергии в основном сосредоточена на возобновляемых источниках энергии, таких как солнечная энергия, водородная энергия, энергия ветра и геотермальная энергия, среди которых ресурсы солнечной энергии многочисленны и широко распространены и являются наиболее многообещающими возобновляемыми источниками энергии. В связи с глобальным дефицитом энергии и проблемами загрязнения окружающей среды, такими как все более заметные проблемы, солнечная фотоэлектрическая генерация привлекает внимание всего мира и фокусируется на развитии новых отраслей промышленности из-за ее чистых, безопасных, удобных, эффективных и других характеристик.

После открытия французским ученым Э. Беккерелем в 1839 году фотоэлектрического эффекта жидкости (так называемого фотоэлектрического явления) солнечный элемент претерпел долгую историю развития, насчитывающую более 160 лет. С точки зрения общего развития, как фундаментальные исследования, так и технический прогресс сыграли положительную роль в их продвижении. Практическое применение солнечных элементов сыграло решающую роль с момента успешной разработки монокристаллических кремниевых солнечных элементов, сделанных тремя учеными из Bell Laboratories США, что является важной вехой в истории развития солнечных элементов.Пока что основная структура и механизм солнечных элементов не изменились.

В связи с постоянной потребностью человечества в возобновляемых источниках энергии, люди стремятся разрабатывать новые источники энергии. Энергия, которую солнце светит на поверхность Земли за 40 минут, может быть использована в течение одного года со скоростью текущего глобального потребления энергии. Разумное использование солнечной энергии будет долгосрочной стратегией развития человечества для решения энергетических проблем, а также одной из наиболее изученных горячих точек исследований.В этой статье будут представлены различные типы новых солнечных элементов, а также принцип и разработка солнечных элементов. Заодно сравним эффективность конверсии и перспективы развития.

---

Ⅱ Типы солнечных элементов

2.1 Кремниевые солнечные элементы

Кремниевые солнечные элементы подразделяются на солнечные элементы из монокристаллического кремния, тонкопленочные солнечные элементы из поликристаллического кремния и тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния.

Солнечные элементы из монокристаллического кремния обладают эффективностью преобразования ячеек, чья технология также является наиболее зрелой.Наивысшая эффективность преобразования в лаборатории составляет 24,7%, а производительность в масштабе производства составляет 15%. Он по-прежнему доминирует в крупномасштабных приложениях и промышленном производстве. Однако из-за дороговизны монокристаллического кремния резко снизить стоимость очень сложно. Чтобы сохранить кремниевые материалы, разработка пленки из поликристаллического кремния и аморфного кремния является заменой монокристаллическим кремниевым солнечным элементам.

По сравнению с монокристаллическим кремнием, тонкопленочные солнечные элементы из поликристаллического кремния имеют более низкую стоимость.Между тем, он имеет более высокий КПД, чем тонкопленочные элементы из аморфного кремния. Его максимальная эффективность преобразования составляет 18% в лабораторных условиях и 10% в промышленных масштабах. В результате поликристаллические кремниевые тонкопленочные батареи скоро будут доминировать на рынке солнечной энергии.

Тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния обладают огромным потенциалом благодаря их низкой стоимости, высокой эффективности преобразования и простоте массового производства. Однако из-за эффекта спада фотоэлектрической эффективности, вызванного материалом, стабильность невысока, что напрямую влияет на его практическое применение.Если мы сможем решить проблему стабильности и повысить коэффициент конверсии, то солнечные элементы из аморфного кремния, несомненно, станут одним из основных направлений развития солнечных элементов.

2.2 Многокомпонентные тонкопленочные солнечные элементы

Многокомпонентные тонкопленочные солнечные элементы изготовлены из неорганических солей, включая соединения арсенида галлия III-V, сульфид кадмия, сульфид кадмия и тонкопленочный элемент селена, окклюдированный медью.

Поликристаллические тонкопленочные элементы из сульфида кадмия и теллурида кадмия обеспечивают более высокую эффективность, чем тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния, более низкую стоимость, чем элементы из монокристаллического кремния, а также просты в массовом производстве.Однако кадмий очень токсичен, что приведет к серьезному загрязнению окружающей среды; Следовательно, это не идеальная замена солнечным элементам из кристаллического кремния.

Эффективность преобразования составных элементов GaAs III-V может достигать 28%. Соединения GaAs имеют очень хорошую оптическую запрещенную зону и высокую эффективность поглощения. Они обладают сильной противорадиационной способностью и нечувствительны к нагреву, что подходит для производства высокоэффективных однопереходных ячеек.Однако цена материалов на основе GaAs высока, что в значительной степени ограничивает популярность ячеек на основе GaAs.

Тонкопленочные элементы из селенида меди и индия (называемые CIS) подходят для фотоэлектрического преобразования. Проблем фото деградации нет. У них такая же эффективность преобразования, как и у поликремния. Благодаря низким ценам, хорошей производительности, простым процессам и т. Д. СНГ станет важным направлением будущего развития солнечных элементов. Единственная проблема — это источник материала, поскольку индий и селен являются относительно редкими элементами, поэтому разработка таких батарей должна быть ограничена.

2.3 Полимерный многослойный модифицированный электродный солнечный элемент

«Замена неорганических материалов на органические полимеры» — директор по исследованиям недавно начатого производства солнечных элементов. Обладая такими преимуществами, как хорошая гибкость, простота изготовления, широкий спектр источников материалов и низкая стоимость, органические материалы имеют большое значение для крупномасштабного использования солнечной энергии и обеспечения недорогой электроэнергии. Однако исследования по производству солнечных элементов из органических материалов только начались, их срок службы и эффективность батарей не могут сравниться с неорганическими материалами, особенно с кремниевыми элементами.Вопрос о том, можно ли из него превратить в практический продукт, еще предстоит изучить.

2.4 Нанокристаллические солнечные элементы

Нанокристаллический TiO 2 Химия Солнечный элемент является недавно разработанным продуктом. К его преимуществам можно отнести невысокую стоимость, простой процесс и стабильную работу. В то же время его фотоэлектрическая эффективность стабильна на уровне выше 10%, а стоимость производства составляет от 1/5 до 1/10 от кремниевого солнечного элемента, а срок его службы может достигать более 20 лет.

Однако, поскольку исследования и разработки таких элементов только начались, предполагается, что в ближайшем будущем на рынок постепенно выйдут нанокристаллические солнечные элементы.

2.5 Органические солнечные элементы

Органические солнечные элементы, как следует из названия, представляют собой солнечные элементы, которые образуют органические материалы. Мы не знакомы с органическими солнечными элементами, что вполне разумно. Более 95% современных солнечных элементов основаны на кремнии, в то время как менее 5% остальных солнечных элементов сделаны из других неорганических материалов.

Вот таблица эффективности преобразования различных типов солнечных элементов:

Типы солнечных батарей	Солнечные элементы из кристаллического кремния		Тонкопленочный фотоэлемент
	Кремний монокристаллический	кремний поликристаллический	CdTe	СНГ	A-Si	MC-Si
Эффективность промышленного производства	19.6%	18,5%	11,1%	12%	7%	9%
Достижимые цели эффективности	> 20%	20%	18%	18%	10%	15%

---

Ⅲ Некоторые необычные конструкции солнечных элементов

3.1 аккумуляторная батарея E-Saving

E-Saving Battery имеет идеальный баланс площади солнечных элементов (эффективность выработки электроэнергии) и портативности. Этот продукт внешне не сильно отличается от обычного портативного пауэрбанка. Он по-прежнему имеет форму колонны и выводится через USB-порт, но в нем есть встроенные гибкие солнечные элементы, при необходимости удерживающие заднюю часть стержня, и вы можете вытащить солнечный элемент, как катушку, чтобы получить максимальную световую площадь. , таким образом повышая эффективность выработки электроэнергии.В мирное время тоже можно поставить панель, что и удобно, и не занято.

3.2 Складной солнечный элемент

В энергосберегающей батарее мы упомянули гибкий солнечный элемент, который можно свернуть. Тогда можно ли свернуть солнечную батарею? Еще в 2009 году американец по имени Фредерик Кребс создал солнечную пленку, которую можно скручивать или выпрямлять, к которой даже был прикреплен ультратонкий литиевый аккумулятор и светодиод. В течение дня вы можете выпрямить его и прикрепить к стене, и он сможет преобразовывать солнечную энергию в электричество и накапливать.вечером можно поставить в доме как комнатное освещение. При желании его также можно свернуть в трубку, как фонарик. Согласно видению Кребса, стоимость каждого из них будет меньше 7 долларов США при окончательном массовом производстве такой солнечной светодиодной пленки.

3.3 SunCats

SunCats — это дизайн Кнута Карлсена. На самом деле, это больше похоже на солнечную наклейку, чем на солнечный элемент, эквивалентный солнечным элементам, прикрепленным к поверхности обычной аккумуляторной батареи.Поэтому, когда он выключен, бросьте его на подоконник, и пусть он поймает немного солнечного света, все будет в порядке.

3.4 SunLight

Солнечный свет разработан немецким дизайнером Германом Эске. Основной корпус sunLight — это солнечная панель, которую можно свернуть вместе. Помимо прямой зарядки электроники, как у большинства солнечных устройств, у нее есть и другие специальные функции. Если вы посмотрите на него крупным планом, вы обнаружите, что он выглядит немного иначе. Сзади шесть полых маленьких цилиндров.Все загадки кроются в этих цилиндрах, любой из которых можно представить как небольшой светодиодный фонарик, питаемый от двух встроенных аккумуляторных батарей AAAA и свернутый как мощный фонарик с шестью светодиодами.

---

Ⅳ Принцип работы солнечных элементов

Солнечные элементы, тип полупроводникового устройства, которое эффективно поглощает солнечное излучение и преобразует его в электрическую энергию, также известны как фотоэлектрические элементы из-за их фотоэлектрического эффекта , использующего различные потенциальные барьеры.Ядром этих устройств является полупроводник с высвобождением электронов.

Наиболее часто используемый полупроводниковый материал — кремний. Поскольку запасы кремния в земной коре богаты, можно сказать, что он неисчерпаем. Когда солнечный свет освещает поверхность полупроводника, валентные электроны атомов в N- и P-областях полупроводника возбуждаются солнечными фотонами, а энергия за пределами запрещенной полосы получается с помощью оптического излучения. Таким образом, зона проводимости создает множество электронно-дырочных пар, которые находятся в несбалансированном состоянии в полупроводниковом материале.Эти фотовозбужденные электроны и дырки свободно сталкиваются или рекомбинируют в полупроводнике до равновесного состояния.

Композитный процесс не показывает внешнего проводящего эффекта. Это часть автоматической потери энергии солнечных элементов. Небольшое количество носителей в фотовозбужденных носителях может перемещаться в область P-N-перехода и дрейфовать в противоположную область через эффект притяжения неосновных носителей P-N-перехода, при этом формируется противоположное направление, противоположное электрическому полю фотоэлектрического поля барьера P-N-перехода.

После подключения к внешней цепи вы можете получить выходную мощность. Когда большое количество таких небольших солнечных фотоэлементов объединяется последовательно и параллельно, чтобы сформировать модуль фотоэлементов, под действием солнечной энергии вырабатывается достаточно большая электрическая мощность. Полупроводниковые материалы для солнечных элементов должны иметь подходящую ширину запрещенной зоны.

Полупроводник с другой шириной запрещенной зоны поглощает только часть энергии солнечного излучения для образования электронно-дырочных пар.Чем меньше ширина запрещенной зоны, тем больше доступная часть солнечного спектра, которая будет поглощена, и в то же время количество потраченной впустую энергии будет больше вблизи пиков солнечного спектра. Видно, что более эффективно использовать солнечный спектр можно только путем выбора полупроводниковых материалов с подходящей шириной запрещенной зоны. Поскольку полупроводник с прямым переносом имеет более высокую эффективность поглощения света, чем полупроводник с непрямым переносом, он должен быть полупроводником с прямым переносом.

---

Ⅴ Фотоэлектрический эффект

Как упоминалось выше, здесь нам необходимо объяснить фотоэлектрический эффект.

Вот видео о фотоэлектрическом эффекте:

Доцент кафедры материаловедения и инженерии Джефф Гроссман объясняет фотоэлектрические элементы / солнечные элементы

Так называемый фотоэлектрический эффект — это когда объект освещен, распределение заряда в пределах изменения состояния объекта влияет на электродвижущую силу и ток.Когда солнечный свет или другой свет попадает на PN-переход полупроводника, по обе стороны от PN-перехода появляется напряжение, которое называется фотоиндуцированным напряжением.

Когда свет попадает на PN-переход, образуется электронно-дырочная пара. Носители, генерируемые вблизи PN-перехода в полупроводнике, не рекомбинируют для достижения области пространственного заряда. Из-за притяжения внутреннего электрического поля электрон течет в N-область, а дырка — в P-область.В результате избыточные электроны накапливаются в N-области, а избыточные дырки присутствуют в P-области. Они образуют фотогенерируемое электрическое поле напротив барьера вблизи p-n-перехода. Помимо частичного противодействия роли электрического поля потенциального барьера, фотогенерируемое электрическое поле также делает P-область положительной, а N-область — отрицательной. Затем создает электродвижущую силу между тонким слоем в области N и P, что является фотоэлектрическим эффектом.

---

Ⅵ FAQ

1. Каков принцип работы солнечных элементов?

Солнечный элемент — это устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электрическую за счет фотоэлектрического эффекта. Солнечные элементы или фотоэлементы изготавливаются по принципу фотоэлектрического эффекта. Они преобразуют солнечный свет в электричество постоянного тока.

2. Что такое солнечный элемент и кратко объясните, как он работает?

Когда солнечный свет попадает на солнечный элемент, электроны в кремнии выбрасываются, что приводит к образованию «дырок» — вакансий, оставленных убегающими электронами.Если это происходит в электрическом поле, поле переместит электроны в слой n-типа, а дырки — в слой p-типа.

3. В чем преимущества солнечных батарей?

• Возобновляемые источники энергии. Среди всех преимуществ солнечных батарей наиболее важным является то, что солнечная энергия является действительно возобновляемым источником энергии.

• Снижает счета за электричество.

• Разнообразные приложения.

• Низкие затраты на обслуживание.

• Развитие технологий.

4. Что такое краткий ответ о солнечных батареях?

Солнечный элемент, также называемый фотоэлектрическим элементом, любое устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электрическую посредством фотоэлектрического эффекта.

5. Каковы характеристики солнечных элементов?

Основными характеристиками солнечного элемента являются ток короткого замыкания (ISC), напряжение холостого хода (VOC), коэффициент заполнения (FF) и эффективность преобразования солнечной энергии (η).

6. Какие бывают типы солнечных элементов?

Три типа солнечных панелей: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные. Каждый из этих типов солнечных элементов сделан уникальным способом и имеет разный эстетический вид.

7. Каковы три преимущества солнечной энергии?

Солнечная энергия не загрязняет окружающую среду и не вызывает выбросов парниковых газов после установки.Снижение зависимости от иностранной нефти и ископаемого топлива. Возобновляемая чистая энергия, доступная каждый день в году, даже в пасмурные дни вырабатывается некоторая энергия. Возврат инвестиций в отличие от оплаты коммунальных услуг.

8. Почему кремний используется в солнечных элементах?

Чистый кристаллический кремний — плохой проводник электричества, поскольку в своей основе он является полупроводниковым материалом. … В солнечном элементе слои расположены рядом друг с другом, и таким образом создается электрическое поле.Когда солнечный свет попадает на солнечный элемент, энергия стимулирует электроны, оставляющие после себя дыры.

9. Какое напряжение холостого хода у солнечных элементов?

Напряжение холостого хода, VOC, — это максимальное напряжение, доступное от солнечного элемента, и это происходит при нулевом токе. Напряжение холостого хода соответствует величине прямого смещения на солнечном элементе из-за смещения перехода солнечного элемента с током, генерируемым светом.

10.Почему солнечная энергия полезна для окружающей среды?

Солнечная энергия снижает выбросы парниковых газов.

Производство электроэнергии с помощью солнечной энергии вместо ископаемого топлива может значительно сократить выбросы парниковых газов, особенно двуокиси углерода (CO2). Используя солнечную энергию, вы можете снизить спрос на ископаемое топливо, ограничить выбросы парниковых газов и сократить углеродный след.

---

Рекомендация книги

Эта книга представляет собой всестороннее введение в физику фотоэлектрических элементов.Он подходит для студентов, аспирантов и исследователей, плохо знакомых с этой областью. Он охватывает основы физики полупроводников в фотоэлектрических устройствах; физические модели работы солнечных элементов; характеристики и конструкция распространенных типов солнечных элементов; и подходы к повышению эффективности солнечных элементов. В тексте объясняются термины и концепции физики устройств на солнечных элементах и ​​показано, как формулировать и решать соответствующие физические проблемы. Включены упражнения и отработанные решения.Содержание: Фотоны входят, электроны выходят: основные принципы фотоэлектрической системы; Электроны и дырки в полупроводниках; Генерация и рекомбинация; Узлы; Анализ p n перехода; Монокристаллические солнечные элементы; Тонкопленочные солнечные элементы; Управляющий свет; За пределом: стратегии повышения эффективности.

— Дженни Нельсон (автор)

Основное внимание уделяется однопереходным кремниевым устройствам, но также описаны некоторые полупроводники III-V. В основном освещается физика солнечных элементов, но есть некоторая информация по практическим вопросам установки.

— Мартин А. Грин (автор)

---

Актуальная информация по теме «Принцип работы и разработка солнечных батарей»

О статье «Принцип работы и развитие солнечной батареи», Если у вас есть лучшие идеи, не стесняйтесь писать свои мысли в следующей области комментариев. Вы также можете найти больше статей об электронных полупроводниках через поисковую систему Google или обратиться к следующим связанным статьям.

Структура и принцип работы солнечной энергии

Каждый продукт должен пройти множество процессов перед использованием.Понимание структуры и принципов работы солнечной энергии принесет нам много преимуществ при установке и использовании.

Во-первых, нам нужно знать, что такое солнечная энергия. Солнечная энергия — это энергия, которая преобразуется от солнца через солнечные батареи. На основе фотоэлектрического эффекта полупроводников внутри панелей солнечная энергия преобразуется в электричество, необходимое для повседневной жизни и производства человека.

1 / В состав солнечной энергетики входят:

* Солнечная панель система (фотоэлементы)

Эти элементы собирают и преобразуют солнечную энергию в электричество, которое затем используется для работы всей системы.

* Солнечная система зарядки

Система зарядки обеспечивает зарядку энергии от солнечных элементов до аккумуляторной системы, так что аккумулятор не перезаряжается и не разряжается слишком сильно для поддержания долговечности устройства.

* Инвертор преобразование источника питания:

Инвертор преобразует источник питания постоянного тока солнечных элементов в 220 В переменного тока

* Хранение аккумуляторная система:

Батареи используются для хранения источников энергии, а затем обеспечивают электроэнергией электрические нагрузки, когда сети отключены или солнечные энергосистемы не производят электричество.

2 / Принцип работы солнечной энергии:

Принцип работы солнечной энергосистемы, подключенной к сети

В целом принцип работы системы довольно прост.

Во-первых, солнечные панели устанавливаются на крышах, стенах или других местах, где можно ловить солнце. Прямой солнечный свет на панели будет преобразован в постоянный ток в результате фотоэлектрического эффекта.