太阳能电池板的工作原理
太阳能电池板的设备及其操作原理取决于制造它的材料和技术。因此,有必要了解主要选项的特点,以便了解它们的区别并选择合适的解决方案来使用。所有数据都与优质产品相关,廉价电池可能不符合规定的参数,因为它们通常是在违反技术的情况下制造的。
术语
该领域使用的主要术语:
- 太阳能 - 使用面板时从太阳获得的电能。
- 日照 - 显示垂直于光线的每平方米表面接收到多少阳光。
- 光伏电池 - 能够将阳光转化为电能的模块。通常产生 1 到 2 瓦的能量,但有更多的生产选择。
- 光伏系统 - 一套将太阳光转化为电能的设备。
- 太阳能电池或面板是一组光伏电池,它们组合在一起形成一个大模块,并以串联或串并联方式连接。通常,单个电池包含 36 到 40 节。
- 阵列 - 连接几个太阳能电池板以获得所需的电流量。
- 框架模块 - 铝框架结构,耐用且气密。
- 无框架元素 - 灵活的版本,它们用于较低负载的条件。
- 千瓦时 (kW) - 电能的标准度量。
- Efficiency(效率)——太阳能电池板。表示有多少照射到地表的太阳能转化为电能。通常,该指标为 15-24%。
- 退化 - 由于自然原因导致太阳能电池容量降低。以原始值的百分比来衡量。
- 高峰负荷是需要最大电量的时间。
- 晶体硅是制造太阳能电池板的原材料。当今最常见和最耐用的选择。
- 无定形硅 - 通过蒸发施加到表面并覆盖有保护性组合物的组合物。
- 半导体 - 在特定条件下可以传导电流的物质。这包括用于制造太阳能电池的大部分新材料。
- 逆变器 - 用于将直流电转换为交流电的设备。
- 控制器 - 调节太阳能模块的输出电压,为电池正确充电。
这些只是最常用的术语,还有其他选项。但即使了解基础知识也会帮助您更好地理解该主题。
质量类别
要评估太阳能电池板的质量,我们必须首先找出用于生产光伏电池的原材料的等级。这决定了成品的效率和使用寿命。主要有四个类:
- 甲级 - 最好的等级,没有任何损坏和裂缝。填充的均匀性和表面的光滑度保证了高性能,这通常甚至高于文档中的说明。此外,该变体的降解率最低,可以长时间保持良好的性能。
- 乙级 质量稍差,可能有表面缺陷。但是,它通常用于生产性能与 A 级相当的产品。退化指数更差,因此它更快地失去其初始特征。
- C级 - 选项,可能有相当严重的缺陷 - 从裂缝到芯片和其他损坏。就价格而言,此类模块要便宜得多,但效率不超过 15%。适用于小负载的廉价解决方案。
- D级 - 本质上,这是光伏电池制造后留下的废料,不应该用来制造电池。但许多不太诚实的制造商,尤其是来自亚洲的制造商,在生产中使用它们。此选项的性能极差。
最好选择第一个选项,在极端情况下,第二个就可以了。只有他们才能提供正常的效率并长期服务。
EVA覆膜材料是一种特殊的薄膜,位于正面,可以在反面使用。主要目的是在不干扰阳光的情况下保护工作元件免受不利影响。质量变体服务约 25 年,低质量 - 从 5 到 10 年。肉眼无法确定品种,因此从价格出发更容易 - 优质的选择不会低。
该视频以阳光为例,展示了电流是如何产生的。
工作原则
解释太阳能电池板的特点是相当困难的,但可以理解一般要点:
- 当阳光照射到光电池上时,非平衡电子-空穴对开始在那里形成。
- 由于电子过剩,它们开始移动到半导体的下层。
- 在外部电路中产生电压。正极出现在p层的接触处,负极出现在n层的接触处。
- 如果电池组连接到光伏电池,则会形成一个闭合圆圈,并且不断移动的电子为电池组提供逐渐充电。
- 传统的硅组件是单过渡电池,只能从一定光谱的太阳光中产生能量。正因为如此,设备的效率低下。
- 为了解决这个问题,厂商开发了级联版本;它们可以从太阳光谱的不同光线中获取能量。这提高了效率,但由于生产成本高,这种面板的价格要高得多。
- 未转化为电能的能量被转化为热能,因此太阳能电池板在此过程中加热到 55 度,而半导体板加热到 180 度。随着天气越来越热,太阳能电池板的效率会降低。
顺便一提! 太阳能电池板在晴朗的冬季最为有效,此时光线充足且低温使表面变冷。
它们是由什么制成的
要研究太阳能电池板的结构,有必要了解主要品种,因为生产技术因使用的原材料而异:
- 碲化镉电池.碲化镉用于制造薄膜模块。几百微米的层足以获得大约11%或略高的效率。坦率地说,它的费率很低,但在重新计算时每 1 瓦的功率成本至少比传统的硅选择便宜 30%。此外,这个品种更薄更轻。
- 类型 CIGS.该缩写表示该组合物包括铜、铟、镓和硒。我们得到了一种也应用于小层的半导体,但与第一种选择不同的是,这里的效率要高一个数量级,达到 15%。
- GaAs 和 InP 类型 类型的特点是能够施加5-6微米的薄层,效率约为20%。这是太阳能发电技术中的一个新词。由于工作温度高,电池会变得非常热而不会降低性能。但由于生产中使用稀土材料,这种类型的成本很高。
- 量子点电池 (QDSC).他们使用量子点作为太阳能转换的吸收材料,而不是传统的块状材料。由于带隙调谐的特性,可以制造更有效地吸收太阳能的多跃迁模块。
- 非晶硅 通过蒸发施加并且具有异质结构。它不是很有效,但均匀的表面非常擅长吸收甚至散射的光。
- 多晶 变体是通过将硅熔化并在特定条件下冷却以产生单向晶体而制成的。由于生产成本低且效率高,这是最常见的解决方案之一。
- 单晶 细胞由切成薄板并与磷合金化的单晶组成。最持久的解决方案,具有低降解率和至少 30 年的使用寿命,但通常更长 10-15 年。
顺便一提! 这个或那个变体的效率取决于生产技术,因此应该指定。
太阳能电池板的优点和缺点
每种类型都有自己的特点,选择时要综合考虑,决定哪种类型最合适:
- 单晶面板具有最高的效率并节省模块放置空间。它们至少可以使用 25 年并慢慢失去动力。同时表面对污垢非常敏感,应经常清洁。而且价格是所有基于硅的选项中最高的。
- 多晶变体不能有效吸收太阳光线,但在漫射光下效果更好。就价格质量比而言,它们更有利可图,但由于效率较低,它们占用了更多空间。
- 非晶硅电池可以放置在任何地方,包括建筑物的墙壁上,因为它们擅长吸收漫射光。效率低,价格低,因此可以用作经济的选择。同时,它们可以使用很长时间,并且不那么害怕表面污染。
- 稀土选项有类似的优点和缺点,所以我们可以一起考虑。效率优于经典面板,可贴膜,使用方便。它们的温度范围更大,因此加热不会影响性能。但由于价格高昂且金属稀有,此类期权并未大量使用。
在哪里使用
所有考虑过的选项都可以安装在私营部门,以从太阳能获取电力并节省能源,甚至实现完全自主。在使用方面,有一些简单的准则需要考虑:
- 单晶和多晶选项最好放置在屋顶或地面上,之前已经以直角构建了框架。倾斜角度最好是可调的,这样您就可以根据太阳进行调整。
- 胶片模块可以放置在任何地方,无论是在墙上还是在 屋顶.即使光线没有以正确的角度撞击表面,它们也能很好地工作,这非常重要。
- 在工业规模上,薄膜电池也是首选,因为它们更便宜且更易于安装。
太阳能电池板的品种繁多,但由于价格低廉、性能好,传统的硅模型占据了大约 90% 的市场。您也可以选择其中一种半导体解决方案,但随后您将不得不多花一倍半到两倍的钱。