Η αρχή της λειτουργίας και η συσκευή των ηλιακών συλλεκτών

Η αρχή λειτουργίας της ηλιακής μπαταρίας

Η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει απευθείας τις ακτίνες του ήλιου σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η δράση ονομάζεται φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Οι ημιαγωγοί (γκοφρέτες πυριτίου), που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή στοιχείων, έχουν θετικά και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια και αποτελούνται από δύο στρώματα, τη στιβάδα n (-) και τη στιβάδα p (+). Τα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια υπό την επίδραση του ηλιακού φωτός εκτινάσσονται από τα στρώματα και καταλαμβάνουν κενές θέσεις σε ένα άλλο στρώμα. Αυτό προκαλεί τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινούνται συνεχώς, μετακινώντας από τη μια πλάκα στην άλλη, δημιουργώντας ηλεκτρική ενέργεια που αποθηκεύεται στην μπαταρία.

Το πώς λειτουργεί μια ηλιακή μπαταρία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον σχεδιασμό της. Τα ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονταν αρχικά από πυρίτιο.Εξακολουθούν να είναι πολύ δημοφιλή, αλλά επειδή η διαδικασία καθαρισμού του πυριτίου είναι μάλλον επίπονη και δαπανηρή, αναπτύσσονται μοντέλα με εναλλακτικά φωτοκύτταρα από ενώσεις καδμίου, χαλκού, γαλλίου και ινδίου, αλλά είναι λιγότερο παραγωγικά.

Η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών έχει αυξηθεί με την ανάπτυξη της τεχνολογίας. Σήμερα, το ποσοστό αυτό έχει αυξηθεί από ένα τοις εκατό, που καταγράφηκε στις αρχές του αιώνα, σε περισσότερο από είκοσι τοις εκατό. Αυτό μας επιτρέπει να χρησιμοποιούμε πάνελ σήμερα όχι μόνο για οικιακές ανάγκες, αλλά και για παραγωγή.

Προδιαγραφές

Η συσκευή ηλιακής μπαταρίας είναι αρκετά απλή και αποτελείται από πολλά εξαρτήματα:

Άμεσα ηλιακά κύτταρα / ηλιακό πάνελ.

Ένας μετατροπέας που μετατρέπει το συνεχές ρεύμα σε εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ελεγκτής στάθμης μπαταρίας.

Αγορά μπαταριών για ηλιακούς συλλέκτες θα πρέπει να βασίζεται στις απαιτούμενες λειτουργίες. Αποθηκεύουν και διανέμουν ηλεκτρική ενέργεια. Η αποθήκευση και η κατανάλωση πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια της ημέρας και τη νύχτα η συσσωρευμένη χρέωση καταναλώνεται μόνο. Έτσι, υπάρχει συνεχής και συνεχής παροχή ενέργειας.

Η υπερβολική φόρτιση και αποφόρτιση της μπαταρίας θα μειώσει τη διάρκεια ζωής της. Ο ελεγκτής φόρτισης της ηλιακής μπαταρίας αναστέλλει αυτόματα τη συσσώρευση ενέργειας στην μπαταρία όταν φτάσει τις μέγιστες παραμέτρους της και απενεργοποιεί το φορτίο της συσκευής όταν είναι πολύ αποφορτισμένη.

(Tesla Powerwall - μια μπαταρία ηλιακού πάνελ 7 kW - και οικιακή φόρτιση για ηλεκτρικά οχήματα)

Ο μετατροπέας δικτύου για ηλιακούς συλλέκτες είναι το πιο σημαντικό στοιχείο σχεδιασμού. Μετατρέπει την ενέργεια που λαμβάνεται από τις ακτίνες του ήλιου σε εναλλασσόμενο ρεύμα διαφόρων χωρητικοτήτων.Ως σύγχρονος μετατροπέας, συνδυάζει την τάση εξόδου του ηλεκτρικού ρεύματος σε συχνότητα και φάση με ένα σταθερό δίκτυο.

Τα φωτοκύτταρα μπορούν να συνδεθούν τόσο σε σειρά όσο και παράλληλα. Η τελευταία επιλογή αυξάνει τις παραμέτρους ισχύος, τάσης και ρεύματος και επιτρέπει στη συσκευή να λειτουργεί ακόμα κι αν ένα στοιχείο χάσει τη λειτουργικότητα. Τα συνδυασμένα μοντέλα κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας και τα δύο σχήματα. Η διάρκεια ζωής των πλακών είναι περίπου 25 χρόνια.

Επιλογή ηλιακών συλλεκτών για ιδιωτική κατοικία

Πριν αγοράσετε ηλιακούς συλλέκτες για μια ιδιωτική κατοικία, μάθετε:

• Ημερήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στο δωμάτιο.
• Ένα μέρος για την τοποθέτηση πάνελ (κατευθυνόμενο προς τα νότια, ενώ δεν πρέπει να υπάρχει σκιά πάνω τους και πρέπει να ρυθμιστεί η κατάλληλη γωνία κλίσης).
• Οι μπαταρίες τοποθετούνται σε ένα ζεστό δωμάτιο σε αυτή τη θερμοκρασία έως και 25 βαθμούς Κελσίου.
• Λάβετε υπόψη τα φορτία αιχμής των ηλεκτρικών συσκευών.
• Εποχιακή ή μόνιμη χρήση του συστήματος.

Για περιοχές με υψηλή δραστηριότητα φωτός, οι μονοκρυσταλλικές μπαταρίες ταιριάζουν καλύτερα. Για μια θερινή κατοικία ή ένα προσωπικό οικόπεδο, εάν σχεδιάζεται εποχιακή χρήση, τα μικρομορφικά πολυκρυσταλλικά μοντέλα ταιριάζουν καλύτερα. Είναι σχετικά φθηνά, αντιλαμβάνονται καλά το διάχυτο, πλευρικό φως και λειτουργούν υπό γωνία σε συννεφιασμένο καιρό.

Παράδειγμα υπολογισμού

Η προαστιακή περιοχή καταναλώνει 3-6 kWh ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά αυτός ο αριθμός μπορεί να είναι υψηλότερος όταν χρησιμοποιείτε μεγάλο αριθμό ηλεκτρικών συσκευών ή πρόσθετο φωτισμό στο σπίτι. Ένα τριώροφο εξοχικό καταναλώνει από 20 έως 50 kWh και ακόμη περισσότερο. Με βάση τις πληροφορίες που παρέχονται, θα κάνουμε έναν υπολογισμό.

Η ενεργειακή ένταση του εξοχικού είναι 7 kW (συμπεριλαμβανομένων των απωλειών). Εάν το σπίτι βρίσκεται στο Νότο, όπου υπάρχει αρκετό ηλιακό φως για παροχή ενέργειας, τότε θα χρειαστούν περίπου 20 μπαταρίες. Η ισχύς λειτουργίας ενός πάνελ είναι 400 Watt. Αυτή η ποσότητα είναι αρκετή για να τροφοδοτήσει με ενέργεια μια περιαστική περιοχή όπου ζει μόνιμα μια οικογένεια 4-6 ατόμων.

Εγκατάσταση

Όταν αγοράζετε προϊόντα μιας συγκεκριμένης εταιρείας, λαμβάνετε λεπτομερή διαγράμματα καλωδίωσης και οδηγίες και μπορείτε να εγκαταστήσετε αδιάλειπτα τροφοδοτικά και ηλιακούς συλλέκτες με τα χέρια σας. Αλλά αν δεν θέλετε να ασχοληθείτε με την εγκατάσταση και τη διαμόρφωση συστημάτων ή δεν το έχετε κάνει ποτέ πριν, τότε εμπιστευτείτε αυτήν την εργασία σε επαγγελματίες.

Οι ειδικοί πηγαίνουν στο χώρο και πραγματοποιούν εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία του εξοπλισμού σε σύντομο χρονικό διάστημα. Κατά μέσο όρο, η εγκατάσταση ενός ηλιακού σταθμού διαρκεί από μία έως τέσσερις ημέρες, ανάλογα με την πολυπλοκότητα του συστήματος, και μια αδιάλειπτη παροχή ρεύματος εγκαθίσταται εντός μίας έως δύο ημερών.

Η εγκατάσταση των ηλιακών πλαισίων πραγματοποιείται σύμφωνα με ένα προεγκεκριμένο σχέδιο και όλα τα εξαρτήματα του συστήματος. Οι μπαταρίες, οι ελεγκτές φόρτισης και οι μετατροπείς είναι εγκατεστημένοι σε ένα βολικό και προσβάσιμο μέρος για εσάς. Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας είναι εύκολο στη συντήρηση. Τα ηλιακά πάνελ έχουν λεία επιφάνεια από ειδικό γυαλί, που δεν επιτρέπει τη συσσώρευση χιονιού και σκόνης. Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται για ηλιακά συστήματα δεν χρειάζονται συντήρηση και έχουν διάρκεια ζωής έως και 10 χρόνια.

Συμβουλές

Οι ειδικοί δίνουν πολλές συστάσεις για το πώς να τοποθετήσετε και να συνδέσετε σωστά τους ηλιακούς συλλέκτες.

Τις περισσότερες φορές, τα προϊόντα που χρησιμοποιούν εναλλακτικές πηγές ενέργειας τοποθετούνται στην οροφή ή στους τοίχους της κατασκευής κατοικιών, λιγότερο συχνά χρησιμοποιούν ειδικά αξιόπιστα στηρίγματα.

Σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να αποκλειστούν τελείως τυχόν μπλακ άουτ, δηλαδή οι μπαταρίες να είναι προσανατολισμένες έτσι ώστε να μην πέφτουν στη σκιά των ψηλών δέντρων και των γειτονικών κτιρίων.
Η εγκατάσταση ενός συνόλου πλακών πραγματοποιείται σε σειρές, η διάταξή τους είναι παράλληλη, από αυτή την άποψη, είναι εξαιρετικά σημαντικό να διασφαλιστεί ότι οι υψηλότερες σειρές δεν σκιάζουν τις παρακάτω. Αυτή η απαίτηση είναι πολύ σημαντική, καθώς η πλήρης ή μερική σκίαση προκαλεί μείωση, ακόμη και πλήρη παύση οποιασδήποτε παραγωγής ενέργειας, επιπλέον, μπορεί να εμφανιστεί η επίδραση του σχηματισμού "αντίστροφων ρευμάτων", η οποία συχνά προκαλεί βλάβη του εξοπλισμού.

Ο σωστός προσανατολισμός στο ηλιακό φως είναι κρίσιμος για την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητα των πάνελ.

Είναι πολύ σημαντικό η επιφάνεια να δέχεται όλες τις πιθανές ακτίνες UV. Ο σωστός προσανατολισμός υπολογίζεται με βάση δεδομένα για τη γεωγραφική θέση του κτιρίου

Για παράδειγμα, εάν τα πάνελ είναι τοποθετημένα στη βόρεια πλευρά του κτιρίου, τότε τα πάνελ πρέπει να είναι προσανατολισμένα προς το νότο.
Εξίσου σημαντική είναι η συνολική γωνία κλίσης της κατασκευής, καθορίζεται επίσης από τον γεωγραφικό προσανατολισμό της κατασκευής.Οι ειδικοί υπολόγισαν ότι αυτός ο δείκτης πρέπει να αντιστοιχεί στο γεωγραφικό πλάτος της τοποθεσίας του σπιτιού και δεδομένου ότι ο ήλιος, ανάλογα με την εποχή του χρόνου, αλλάζει τη θέση του πάνω από τον ορίζοντα αρκετές φορές, είναι λογικό να εξετάσουμε το ενδεχόμενο προσαρμογής της τελικής γωνίας εγκατάστασης του μπαταρίες. Συνήθως η διόρθωση δεν ξεπερνά τους 12 βαθμούς.

• Οι μπαταρίες πρέπει να τοποθετούνται με τέτοιο τρόπο ώστε να παρέχεται δωρεάν πρόσβαση σε αυτές, καθώς τον κρύο χειμώνα θα είναι απαραίτητο να καθαρίζονται περιοδικά από το χιόνι και τη ζεστή εποχή - από λεκέδες βροχής, που μειώνουν σημαντικά την απόδοση χρήσης μπαταριών.
• Μέχρι σήμερα, υπάρχουν πολλά κινεζικά και ευρωπαϊκά μοντέλα ηλιακών συλλεκτών προς πώληση, τα οποία διαφέρουν ως προς το κόστος, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να εγκαταστήσει το μοντέλο που είναι βέλτιστο για τον προϋπολογισμό του.

Συμπερασματικά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο πλανήτης μας θα λάβει το μεγαλύτερο όφελος από τη χρήση ηλιακών συλλεκτών, αφού αυτή η πηγή ενέργειας δεν προκαλεί καμία απολύτως βλάβη στο περιβάλλον. Εάν εσείς, ως καταναλωτής, νοιάζεστε για το μέλλον της Γης μας, τις δυνατότητες των χερσαίων πόρων της και τη διατήρηση των φυσικών πόρων, τότε τα ηλιακά πάνελ είναι η καλύτερη επιλογή.

Πώς να τοποθετήσετε μια ηλιακή μπαταρία στην ταράτσα του σπιτιού, δείτε το παρακάτω βίντεο.

Συμπέρασμα για το θέμα

Μια επαγγελματική προσέγγιση για την εγκατάσταση ενός ηλιακού σταθμού θα σας επιτρέψει να λάβετε υπόψη όλους τους παράγοντες, τις αποχρώσεις και να αποφύγετε ενοχλητικά λάθη.

Γενικοί κανόνες για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών

Κατά την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη 5 παράγοντες, ο συνδυασμός των οποίων καθορίζει τελικά τον τόπο και τη μέθοδο εγκατάστασης:

1. Διάχυση θερμότητας
2. Σκιά
3. Προσανατολισμός
4. Κλίνω
5. Διαθεσιμότητα για εξυπηρέτηση

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η απαγωγή θερμότητας παίζει σημαντικό ρόλο στη διατήρηση της απόδοσης των μπαταριών. Είναι επιτακτική ανάγκη να αφήσετε ένα κενό εξαερισμού μεταξύ του πίνακα και του επιπέδου εγκατάστασης και όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο το καλύτερο. Συνήθως, κατά την τοποθέτηση πλαισίου ή πλαισίου για την προσάρτηση μονάδων μεταξύ του πίνακα και του επιπέδου, απομένουν 5-10 εκατοστά. Ο μέγιστος αερισμός εξασφαλίζεται όταν τοποθετείται σε ξεχωριστό πλαίσιο ή ράβδο.

Οποιαδήποτε σκιά πέφτει στην μπαταρία από δέντρα ή κτίρια «απενεργοποιεί» τη σκιασμένη κυψέλη, γεγονός που επιταχύνει την υποβάθμιση των ακριβών μονοκρυσταλλικών μονάδων και σταματά εντελώς την παραγωγή ενέργειας σε πολυκρυσταλλικές. Οι κατασκευαστές προσφέρουν διάφορους τρόπους για να ελαχιστοποιήσουν τον κίνδυνο ενός «καυτό σημείου» λόγω διακοπής του ηλεκτρικού κυκλώματος, οι οποίοι πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την αγορά. Αλλά είναι καλύτερο να εγκαταστήσετε την μπαταρία με τέτοιο τρόπο ώστε η "σκληρή" σκιά να μην μπορεί να πέσει πάνω της με κανέναν τρόπο. Η "μαλακή" σκιά λόγω ομίχλης, σύννεφων ή αιθαλομίχλης δεν βλάπτει την μπαταρία, απλώς μειώνει την απόδοση ισχύος.

Πρέπει να προσανατολίσετε την μπαταρία προς τα νότια - έτσι η ηλιακή ακτινοβολία θα είναι μέγιστη. Όλες οι άλλες μέθοδοι εγκατάστασης είναι συμβιβαστικές και είναι καλύτερο να μην τις λάβετε υπόψη. Θα ήταν παράλογο να ξοδέψουμε δεκάδες χιλιάδες ρούβλια για την αγορά μονάδων, αλλά θα ήταν παράλογο να προσανατολίσουμε την μπαταρία όχι στον ήλιο. Οι χάρτες ηλιοφάνειας για διάφορες περιοχές της Ρωσικής Ομοσπονδίας δημοσιεύονται στο Διαδίκτυο και είναι διαθέσιμοι στο κοινό. Η κεντρική λωρίδα της Ρωσίας βρίσκεται κυρίως στη 2η ζώνη ηλιοφάνειας, όπου από 1 τ. μέτρα μιας σωστά τοποθετημένης ιδανικής ηλιακής μονάδας μπορούν να παράγουν έως και 3 kWh / ημέρα.

Η διαθεσιμότητα μιας μπαταρίας για γρήγορο καθαρισμό της επιφάνειας σας επιτρέπει να εκτελέσετε αυτήν την απλή λειτουργία χωρίς τη συμμετοχή ειδικών.Το χειμώνα, η επιφάνεια πρέπει να απαλλαγεί από το χιόνι, το καλοκαίρι - από τη σκόνη και τη βρωμιά που προκαλούνται από τον άνεμο και τη βροχή. Εάν υπάρχει ένα αντικείμενο υπό κατασκευή κοντά, τότε η επιφάνεια των μονάδων θα πρέπει να καθαρίζεται καθημερινά. Ο ευκολότερος τρόπος για να το κάνετε αυτό είναι με ένα πίδακα νερού από έναν εύκαμπτο σωλήνα ή οποιαδήποτε βούρτσα καθαρισμού παραθύρων.

Πώς να επιτύχετε τη μέγιστη απόδοση

Όταν αγοράζετε ηλιακούς συλλέκτες για το σπίτι σας, είναι πολύ σημαντικό να επιλέξετε ένα σχέδιο που μπορεί να παρέχει στο σπίτι σας επαρκή ισχύ. Πιστεύεται ότι η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών σε συννεφιασμένο καιρό είναι περίπου 40 W ανά 1 τετραγωνικό μέτρο ανά ώρα.

Στην πραγματικότητα, σε συννεφιασμένο καιρό, η ισχύς φωτός στο επίπεδο του εδάφους είναι περίπου 200 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο, αλλά το 40% του ηλιακού φωτός είναι υπέρυθρη ακτινοβολία, στην οποία δεν είναι ευαίσθητα τα ηλιακά πάνελ. Αξίζει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι η απόδοση της μπαταρίας σπάνια υπερβαίνει το 25%.

Μερικές φορές η ενέργεια από το έντονο ηλιακό φως μπορεί να φτάσει τα 500 W ανά τετραγωνικό μέτρο, αλλά οι υπολογισμοί θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους ελάχιστους αριθμούς, οι οποίοι θα κάνουν το αυτόνομο σύστημα τροφοδοσίας αδιάλειπτο.

Κάθε μέρα ο ήλιος λάμπει κατά μέσο όρο 9 ώρες, αν λάβουμε τον ετήσιο μέσο όρο. Σε μια μέρα, ένα τετραγωνικό μέτρο της επιφάνειας του μετατροπέα είναι ικανό να παράγει 1 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν οι κάτοικοι του σπιτιού καταναλώνουν περίπου 20 κιλοβάτ ηλεκτρικής ενέργειας την ημέρα, τότε η ελάχιστη επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών θα πρέπει να είναι περίπου 40 τετραγωνικά μέτρα.

Ωστόσο, ένας τέτοιος δείκτης κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας είναι σπάνιος στην πράξη. Κατά κανόνα, οι ενοικιαστές θα χρησιμοποιούν έως και 10 kW ανά ημέρα.

Αν μιλάμε για το αν τα ηλιακά πάνελ λειτουργούν το χειμώνα, τότε αξίζει να θυμόμαστε ότι αυτή την εποχή του χρόνου η διάρκεια των ωρών της ημέρας μειώνεται σημαντικά, αλλά εάν παρέχετε στο σύστημα ισχυρές μπαταρίες, τότε η ενέργεια που λαμβάνεται ανά ημέρα θα πρέπει να είναι επαρκή, λαμβάνοντας υπόψη την παρουσία εφεδρικής μπαταρίας.

Όταν επιλέγετε μια ηλιακή μπαταρία, είναι πολύ σημαντικό να προσέχετε τη χωρητικότητα των μπαταριών. Εάν χρειάζεστε ηλιακούς συλλέκτες που λειτουργούν τη νύχτα, τότε η χωρητικότητα της εφεδρικής μπαταρίας παίζει βασικό ρόλο. Επίσης, η συσκευή πρέπει να είναι ανθεκτική στη συχνή επαναφόρτιση.

Επίσης, η συσκευή πρέπει να είναι ανθεκτική στη συχνή επαναφόρτιση.

Παρά το γεγονός ότι το κόστος εγκατάστασης ηλιακών συλλεκτών μπορεί να υπερβεί το 1 εκατομμύριο ρούβλια, το κόστος θα αποπληρωθεί μέσα σε λίγα χρόνια, καθώς η ηλιακή ενέργεια είναι απολύτως δωρεάν.

Πώς λειτουργεί μια ηλιακή μπαταρία

Όλα τα έμβια όντα στη γη προέκυψαν χάρη στην ενέργεια του ήλιου. Κάθε δευτερόλεπτο, μια τεράστια ποσότητα ενέργειας έρχεται στην επιφάνεια του πλανήτη με τη μορφή ηλιακής ακτινοβολίας. Ενώ καίμε χιλιάδες τόνους άνθρακα και προϊόντων πετρελαίου για να θερμάνουμε τα σπίτια μας, χώρες που βρίσκονται πιο κοντά στον ισημερινό μαραζώνουν από τη ζέστη. Η χρήση της ενέργειας του ήλιου για τις ανθρώπινες ανάγκες είναι ένα αξιόλογο έργο για τα περίεργα μυαλά. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε το σχεδιασμό ενός άμεσου μετατροπέα του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια - ένα ηλιακό στοιχείο.

Η λεπτή γκοφρέτα αποτελείται από δύο στρώματα πυριτίου με διαφορετικές φυσικές ιδιότητες. Το εσωτερικό στρώμα είναι καθαρό μονοκρυσταλλικό πυρίτιο με αγωγιμότητα οπών. Εξωτερικά, καλύπτεται με ένα πολύ λεπτό στρώμα «μολυσμένου» πυριτίου, για παράδειγμα, με ένα μείγμα φωσφόρου. Μια συμπαγής μεταλλική επαφή εφαρμόζεται στην πίσω πλευρά της πλάκας.Στα όρια των επιπέδων n και p, ως αποτέλεσμα της υπερχείλισης των φορτίων, σχηματίζονται εξαντλημένες ζώνες με μη αντισταθμισμένο θετικό φορτίο όγκου στο n-αρνητικό φορτίο στρώματος και όγκου σε p-layer. Αυτές οι ζώνες μαζί σχηματίζουν μια διασταύρωση p-n.

Το φράγμα δυναμικού που προκύπτει στη διασταύρωση εμποδίζει τη διέλευση των κύριων φορέων φορτίου, δηλ. ηλεκτρόνια από την πλευρά της στιβάδας p, αλλά περνούν ελεύθερα δευτερεύοντες φορείς σε αντίθετες κατευθύνσεις. Αυτή η ιδιότητα των συνδέσεων p-n καθορίζει τη δυνατότητα λήψης photo-emf όταν ακτινοβολούνται ηλιακά κύτταρα με ηλιακό φως. Όταν το SC είναι φωτισμένο, τα απορροφημένα φωτόνια δημιουργούν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών που δεν βρίσκονται σε ισορροπία. Τα ηλεκτρόνια που δημιουργούνται στη στρώση p κοντά στη διασταύρωση p-n προσεγγίζουν τη διασταύρωση p-n και μεταφέρονται στην περιοχή n από το ηλεκτρικό πεδίο που υπάρχει σε αυτήν.

Ομοίως, η περίσσεια οπών που δημιουργείται στο στρώμα n μεταφέρεται εν μέρει στο στρώμα p. Ως αποτέλεσμα, το στρώμα n αποκτά ένα επιπλέον αρνητικό φορτίο και το στρώμα p αποκτά ένα θετικό. Η αρχική διαφορά δυναμικού επαφής μεταξύ των στρωμάτων p και n του ημιαγωγού μειώνεται και εμφανίζεται μια τάση στο εξωτερικό κύκλωμα. Ο αρνητικός πόλος της πηγής ρεύματος αντιστοιχεί στο n-στρώμα και το p-στρώμα στο θετικό.

Τα περισσότερα σύγχρονα ηλιακά κύτταρα έχουν μια ενιαία διασταύρωση p-n. Σε ένα τέτοιο στοιχείο, οι φορείς ελεύθερου φορτίου δημιουργούνται μόνο από εκείνα τα φωτόνια των οποίων η ενέργεια είναι μεγαλύτερη ή ίση με το διάκενο ζώνης. Με άλλα λόγια, η φωτοηλεκτρική απόκριση ενός κυττάρου μονής σύνδεσης περιορίζεται στο τμήμα του ηλιακού φάσματος του οποίου η ενέργεια είναι υψηλότερη από το διάκενο ζώνης και δεν χρησιμοποιούνται φωτόνια χαμηλότερης ενέργειας. Αυτός ο περιορισμός μπορεί να ξεπεραστεί με πολυστρωματικές δομές δύο ή περισσότερων SC με διαφορετικά κενά ζώνης.Τέτοια στοιχεία ονομάζονται πολλαπλές διασταυρώσεις, καταρράκτες ή σειρές. Δεδομένου ότι λειτουργούν με πολύ μεγαλύτερο μέρος του ηλιακού φάσματος, έχουν υψηλότερη απόδοση μετατροπής φωτοβολταϊκών. Σε ένα τυπικό ηλιακό κύτταρο πολλαπλών συνδέσεων, τα μεμονωμένα φωτοβολταϊκά στοιχεία είναι διατεταγμένα το ένα πίσω από το άλλο με τέτοιο τρόπο ώστε το ηλιακό φως να χτυπά πρώτα το στοιχείο με το μεγαλύτερο διάκενο ζώνης, ενώ τα φωτόνια με την υψηλότερη ενέργεια απορροφώνται.

Οι μπαταρίες δεν λειτουργούν από το φως του ήλιου, αλλά από το φως του ήλιου καταρχήν. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία φτάνει στη γη οποιαδήποτε στιγμή του χρόνου. Μόνο με συννεφιά, παράγεται λιγότερη ενέργεια. Για παράδειγμα, εγκαταστήσαμε αυτόνομα φωτιστικά με ηλιακή ενέργεια. Φυσικά, υπάρχουν μικρά χρονικά διαστήματα που οι μπαταρίες δεν έχουν χρόνο να φορτιστούν πλήρως. Αλλά γενικά, αυτό δεν συμβαίνει τόσο συχνά κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Είναι ενδιαφέρον ότι ακόμα κι αν πέσει χιόνι στο ηλιακό πάνελ, συνεχίζει να μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια. Και λόγω του γεγονότος ότι τα φωτοκύτταρα θερμαίνονται, το ίδιο το χιόνι ξεπαγώνει. Η αρχή είναι η ίδια με τη θέρμανση του γυαλιού ενός αυτοκινήτου.

Τέλειος χειμερινός καιρός για μια παγωμένη, χωρίς σύννεφα, ηλιακή μπαταρία. Μερικές φορές τέτοιες μέρες μπορούν να οργανωθούν ακόμη και αρχεία γενεών.

Το χειμώνα πέφτει η απόδοση του ηλιακού πάνελ. Στη Μόσχα και στην περιοχή της Μόσχας, κατά μέσο όρο, παράγει 8 φορές λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια το μήνα. Ας πούμε ότι το καλοκαίρι για τη λειτουργία ψυγείου, υπολογιστή και εναέριου φωτισμού στο σπίτι, απαιτείται 1 kW ενέργειας, τότε το χειμώνα είναι καλύτερο να εφοδιαστείτε με 2 kW για αξιοπιστία.

Ταυτόχρονα, στην Άπω Ανατολή, η διάρκεια της ηλιοφάνειας είναι μεγαλύτερη, η απόδοση μειώνεται μόνο κατά μιάμιση έως δύο φορές. Και, φυσικά, όσο πιο νότια, τόσο μικρότερη είναι η διαφορά μεταξύ χειμώνα και καλοκαιριού.

Η γωνία κλίσης των μονάδων είναι επίσης σημαντική. Μπορείτε να ρυθμίσετε την καθολική γωνία για ολόκληρο το έτος. Και μπορείτε να αλλάζετε κάθε φορά, ανάλογα με την εποχή. Αυτό δεν γίνεται από τους ιδιοκτήτες του σπιτιού, αλλά από ειδικούς που πηγαίνουν στον ιστότοπο.

Επιλογές ηλιακής σύνδεσης

Τα ηλιακά πάνελ αποτελούνται από πολλά μεμονωμένα πάνελ. Για να αυξηθούν οι παραμέτρους εξόδου του συστήματος με τη μορφή ισχύος, τάσης και ρεύματος, τα στοιχεία συνδέονται μεταξύ τους, εφαρμόζοντας τους νόμους της φυσικής.

Η σύνδεση πολλών πλαισίων μεταξύ τους μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα από τα τρία σχέδια τοποθέτησης ηλιακών πάνελ:

• παράλληλο;
• σταθερός;
• μικτός.

Το παράλληλο κύκλωμα περιλαμβάνει τη σύνδεση ακροδεκτών με το ίδιο όνομα μεταξύ τους, στα οποία τα στοιχεία έχουν δύο κοινούς κόμβους σύγκλισης αγωγών και διακλάδωσης τους.

Με ένα παράλληλο κύκλωμα, τα συν συνδέονται με τα συν και τα μειονεκτήματα στα πλην, ως αποτέλεσμα του οποίου το ρεύμα εξόδου αυξάνεται και η τάση εξόδου παραμένει εντός 12 βολτ

Η τιμή του μέγιστου δυνατού ρεύματος εξόδου σε ένα παράλληλο κύκλωμα είναι ευθέως ανάλογη με τον αριθμό των συνδεδεμένων στοιχείων. Οι αρχές για τον υπολογισμό της ποσότητας δίνονται στο άρθρο που προτείνουμε.

Το σειριακό κύκλωμα περιλαμβάνει τη σύνδεση αντίθετων πόλων: το "συν" του πρώτου πίνακα στο "μείον" του δεύτερου. Το υπόλοιπο αχρησιμοποίητο "συν" του δεύτερου πίνακα και το "μείον" της πρώτης μπαταρίας συνδέονται με τον ελεγκτή που βρίσκεται περαιτέρω κατά μήκος του κυκλώματος.

Αυτός ο τύπος σύνδεσης δημιουργεί συνθήκες για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος, κατά την οποία υπάρχει μόνο ένας τρόπος μεταφοράς του φορέα ενέργειας από την πηγή στον καταναλωτή.

Με σειριακή σύνδεση, η τάση εξόδου αυξάνεται και φτάνει τα 24 βολτ, τα οποία είναι αρκετά για να τροφοδοτήσουν φορητό εξοπλισμό, λαμπτήρες LED και ορισμένους ηλεκτρικούς δέκτες

Ένα σειριακό παράλληλο ή μικτό κύκλωμα χρησιμοποιείται συχνότερα όταν είναι απαραίτητο να συνδέσετε πολλές ομάδες μπαταριών. Εφαρμόζοντας αυτό το κύκλωμα, τόσο η τάση όσο και το ρεύμα μπορούν να αυξηθούν στην έξοδο.

Με ένα σχέδιο παράλληλης σύνδεσης σε σειρά, η τάση εξόδου φτάνει σε ένα σημείο, τα χαρακτηριστικά του οποίου είναι πιο κατάλληλα για την επίλυση του μεγαλύτερου μέρους των οικιακών εργασιών

Αυτή η επιλογή είναι επίσης ευεργετική με την έννοια ότι σε περίπτωση αστοχίας ενός από τα δομικά στοιχεία του συστήματος, άλλες συνδετικές αλυσίδες συνεχίζουν να λειτουργούν. Αυτό αυξάνει σημαντικά την αξιοπιστία ολόκληρου του συστήματος.

Συλλογή εικόνων

Φωτογραφία από

Σύνδεση ηλιακών κυψελών

Αριθμός πάνελ ανάλογα με τις ανάγκες

Σειριακή σύνδεση ηλιακών συσκευών

Απευθείας σύνδεση με φωτιστικά

Η αρχή της συναρμολόγησης ενός συνδυασμένου κυκλώματος βασίζεται στο γεγονός ότι οι συσκευές σε κάθε ομάδα συνδέονται παράλληλα. Και η σύνδεση όλων των ομάδων σε ένα κύκλωμα πραγματοποιείται διαδοχικά.

Συνδυάζοντας διαφορετικούς τύπους συνδέσεων, δεν θα είναι δύσκολο να συναρμολογήσετε μια μπαταρία με τις απαραίτητες παραμέτρους.Το κύριο πράγμα είναι ότι ο αριθμός των συνδεδεμένων κυψελών πρέπει να είναι τέτοιος ώστε η τάση λειτουργίας που παρέχεται στις μπαταρίες, λαμβάνοντας υπόψη την πτώση της στο κύκλωμα φόρτισης, να υπερβαίνει την τάση των ίδιων των μπαταριών και ταυτόχρονα το ρεύμα φορτίου της μπαταρίας ο χρόνος παρέχει την απαιτούμενη ποσότητα ρεύματος φόρτισης.