Aurinkopaneelien fyysinen toimintaperiaate. Miten aurinkoparisto toimii? Materiaali, josta levyt on valmistettu, vaikuttaa aurinkokennojen suorituskykyyn

Auringon vapaiden säteiden tehokas muuntaminen energiaksi, jota voidaan käyttää koteihin ja muihin tiloihin, on monien vihreän energian anteeksiantajien vaalittu unelma.

Mutta aurinkoakun toimintaperiaate ja sen tehokkuus ovat sellaisia, että tällaisten järjestelmien korkeasta hyötysuhteesta ei vielä tarvitse puhua. Olisi kiva saada oma lisäsähkölähde. Eikö ole? Lisäksi jopa tänään Venäjällä aurinkopaneelien avulla huomattava määrä kotitalouksia toimitetaan menestyksekkäästi "ilmaisella" sähköllä. Etkö vieläkään tiedä mistä aloittaa?

Alla kerromme aurinkopaneelin suunnittelusta ja toimintaperiaatteista, joista opit, mistä aurinkojärjestelmän tehokkuus riippuu. Ja artikkelissa lähetetyt videot auttavat sinua kokoamaan aurinkopaneelin valokennoista omin käsin.

"Aurinkoenergian" aiheessa on melko paljon vivahteita ja sekaannusta. Aloittelijan on usein vaikea ymmärtää aluksi kaikkia tuntemattomia termejä. Mutta ilman tätä on kohtuutonta harjoittaa aurinkoenergiaa ostamalla laitteita "aurinkovirran" tuottamiseksi.

Tietämättäsi et voi vain valita väärää paneelia, vaan myös yksinkertaisesti polttaa sen kytkettäessä tai ottaa siitä liian vähän energiaa.

Aurinkopaneelin maksimituotto voidaan saada vain tietämällä, miten se toimii, mistä komponenteista ja kokoonpanoista se koostuu ja kuinka se kaikki on kytketty oikein

Ensin sinun on ymmärrettävä olemassa olevia lajikkeita aurinkoenergian laitteet. Aurinkopaneelit ja aurinkokeräimet ovat kaksi keskeistä erilaisia laitteita. Molemmat muuttavat auringonsäteiden energiaa.

Kuitenkin ensimmäisessä tapauksessa kuluttaja saa sähköenergiaa lähdössä ja toisessa lämpöenergiaa lämmitetyn jäähdytysnesteen muodossa.

Toinen vivahde on termin "aurinkoakku" käsite. Tyypillisesti sana "akku" viittaa jonkinlaiseen sähköiseen tallennuslaitteeseen. Tai banaali lämmityspatteri tulee mieleen. Aurinkoakkujen tapauksessa tilanne on kuitenkin radikaalisti toinen. He eivät kerää itseensä mitään.

Aurinkopaneeli tuottaa jatkuvaa sähkövirtaa. Muuntaaksesi sen muuttujaksi (käytetään jokapäiväisessä elämässä), piirissä on oltava invertteri

Aurinkopaneelit on suunniteltu ainoastaan tuottamaan sähkövirtaa. Se puolestaan kertyy toimittamaan talon sähköä yöllä, kun aurinko laskee horisontin alapuolelle, jo akkuihin, jotka ovat lisäksi läsnä laitoksen energiansyöttöpiirissä.

Akku tarkoittaa tässä yhteydessä tiettyä sarjaa samanlaisia komponentteja, jotka on koottu yhdeksi kokonaisuudeksi. Itse asiassa se on vain useiden identtisten valokennojen paneeli.

Aurinkoakun sisäinen rakenne

Vähitellen aurinkopaneelit ovat halvempia ja tehokkaampia. Niitä käytetään nykyään akkujen lataamiseen katuvaloissa, älypuhelimissa, sähköautoissa, yksityiskodeissa ja avaruuden satelliiteissa. He jopa alkoivat rakentaa täysimittaisia aurinkovoimaloita (SPP) suurilla tuotantomäärillä.

Aurinkoakku koostuu useista valokennoista (valosähköisistä muuntimista), jotka muuttavat auringon fotonien energian sähköksi

Jokainen aurinkoparisto on suunniteltu tietyn määrän moduuleita sisältäväksi lohkoksi, joka yhdistää sarjaan kytketyt puolijohdevalokennot. Tällaisen akun toimintaperiaatteiden ymmärtämiseksi on tarpeen ymmärtää tämän puolijohteiden pohjalta luodun aurinkopaneelilaitteen viimeisen linkin toiminta.

Valokennokiteiden tyypit

FEP:lle on vaihtoehtoja eri kemiallisista alkuaineista suuri määrä. Suurin osa niistä on kuitenkin alkuvaiheessa kehitettyjä. Toistaiseksi vain piipohjaisista aurinkokennoista valmistettuja paneeleja valmistetaan teollisessa mittakaavassa.

Piipuolijohteita käytetään aurinkokennojen valmistuksessa erityisesti niiden halpojen kustannusten vuoksi korkea hyötysuhde he eivät voi ylpeillä

Tyypillinen aurinkokenno aurinkopaneelissa on ohut kiekko kahdesta piikerroksesta, joilla kullakin on omat fysikaaliset ominaisuutensa. Tämä on klassinen puolijohteen p-n-liitos, jossa on elektroni-reikäpareja.

Kun fotonit osuvat aurinkokennoon näiden puolijohdekerrosten välissä, syntyy kiteen epähomogeenisuuden vuoksi hilavalo-EMF, mikä johtaa potentiaalieroon ja elektronivirtaan.

Aurinkokennojen piikiekot eroavat valmistustekniikaltaan seuraavasti:

Yksikiteinen.
Monikiteinen.

Ensin mainituilla on korkeampi hyötysuhde, mutta niiden tuotantokustannukset ovat korkeammat kuin jälkimmäisten. Ulkoisesti yksi vaihtoehto voidaan erottaa toisesta aurinkopaneelissa sen muodon perusteella.

Yksikiteisillä aurinkokennoilla on homogeeninen rakenne, ne on valmistettu neliöiden muodossa, joissa on leikatut kulmat. Sitä vastoin monikiteisillä elementeillä on tiukasti neliömäinen muoto.

Monikiteitä saadaan jäähdyttämällä asteittain sulaa piitä. Tämä menetelmä on erittäin yksinkertainen, minkä vuoksi tällaiset valokennot ovat edullisia.

Mutta niiden tuottavuus sähkön tuottamisessa auringonsäteistä ylittää harvoin 15%. Tämä johtuu saatujen piikiekkojen "epäpuhtaudesta" ja niiden sisäisestä rakenteesta. Tässä mitä puhtaampi p-piikerros on, sitä korkeampi on aurinkokennon hyötysuhde siitä.

Yksittäisten kiteiden puhtaus on tässä suhteessa paljon korkeampi kuin monikiteisten analogien. Niitä ei ole valmistettu sulasta, vaan keinotekoisesti kasvatetusta kiinteästä piikiteestä. Tällaisten aurinkokennojen valosähköinen muuntokerroin saavuttaa jo 20-22 %.

Yksittäiset valokennot kootaan yhteiseksi moduuliksi alumiinirungolle ja niiden suojaamiseksi ne peitetään päältä kestävällä lasilla, joka ei millään tavalla häiritse auringonsäteitä.

Valokennolevyn aurinkoon päin oleva yläkerros on valmistettu samasta piistä, mutta lisättynä fosforilla. Juuri jälkimmäinen on ylimääräisten elektronien lähde pn-liitosjärjestelmässä.

Aurinkopaneelin toimintaperiaate

Kun auringonvalo osuu valokennoon, syntyy siihen epätasapainoisia elektroni-reikäpareja. Ylimääräiset elektronit ja reiät siirtyvät osittain pn-liitoksen kautta puolijohteen kerroksesta toiseen.

Tämän seurauksena ulkoiseen piiriin ilmestyy jännite. Tässä tapauksessa virtalähteen positiivinen napa muodostetaan p-kerroksen kosketukseen ja negatiivinen napa n-kerrokseen.

Potentiaaliero (jännite) valokennon koskettimien välillä ilmenee p-n-liitoksen eri puolilla olevien "reikien" ja elektronien lukumäärän muutoksesta johtuen n-kerroksen säteilytyksestä auringonsäteillä.

Yhdistetty ulkoinen kuorma pariston muodossa valokennot muodostavat sen kanssa suljetun ympyrän. Tämän seurauksena aurinkopaneeli toimii eräänlaisena pyöränä, jota pitkin elektronit "juoksevat" yhdessä proteiinien välillä. A akun paristo Samalla se vähitellen latautuu.

Vakiopii-aurinkosähkömuuntimet ovat yksiliitoskennoja. Elektronien virtaus niihin tapahtuu vain yhden p-n-liitoksen kautta tämän siirtymän vyöhykkeen ollessa rajoitettu fotonienergiassa.

Toisin sanoen jokainen tällainen valokenno pystyy tuottamaan sähköä vain kapeasta auringonsäteilyn spektristä. Kaikki muu energia menee hukkaan. Tästä syystä FEP:n tehokkuus on niin alhainen.

Aurinkokennojen tehokkuuden lisäämiseksi niihin käytetään piipuolijohdeelementtejä Viime aikoina alettiin tehdä moniristeyksestä (kaskadi). Uusissa aurinkokennoissa on jo useita siirtymiä. Lisäksi jokainen niistä tässä kaskadissa on suunniteltu omalle auringonvalospektrilleen.

Tällaisten valokennojen fotonien muuntamisen sähkövirraksi kokonaistehokkuus kasvaa lopulta. Mutta niiden hinta on paljon korkeampi. Tässä joko valmistuksen helppous alhaisilla kustannuksilla ja alhaisella tehokkuudella tai korkeampi tuotto yhdistettynä korkeisiin kustannuksiin.

Aurinkopaneeli voi toimia sekä kesällä että talvella (se tarvitsee valoa, ei lämpöä) - mitä vähemmän pilvistä ja mitä kirkkaammin aurinko paistaa, sitä enemmän sähkövirtaa aurinkopaneeli tuottaa

Käytön aikana valokenno ja koko akku lämpenevät vähitellen. Kaikki energia, jota ei käytetty sähkövirran tuottamiseen, muunnetaan lämmöksi. Usein aurinkopaneelin pinnan lämpötila nousee 50–55 0 C:een. Mutta mitä korkeampi se on, sitä vähemmän tehokas aurinkokenno toimii.

Tämän seurauksena saman mallin aurinkoparisto tuottaa vähemmän virtaa kuumalla säällä kuin kylmällä säällä. Enimmäismäärä Tehokkuusvalokennot näkyy kirkkaana talvipäivänä. Tässä on kaksi tekijää pelissä - paljon aurinkoa ja luonnollinen jäähdytys.

Lisäksi, jos paneelille sataa lunta, se jatkaa edelleen sähköntuotantoa. Lisäksi lumihiutaleilla ei ole edes aikaa makaamaan sen päällä, koska ne ovat sulaneet lämmitettyjen valokennojen lämmöstä.

Aurinkoakun tehokkuus

Yksi valokenno, jopa keskipäivällä kirkkaalla säällä, tuottaa hyvin vähän sähköä, riittää vain LED-taskulamppuun.

Lähtötehon lisäämiseksi useita aurinkokennoja yhdistetään rinnakkaiseen piiriin lisäämiseksi DC jännite ja sarjassa virran lisäämiseksi.

Tehokkuus aurinkopaneelit riippuu:

ilman ja itse akun lämpötila;
oikea kuormituskestävyyden valinta;
auringonvalon tulokulma;
heijastuksenestopinnoitteen läsnäolo/puute;
valovirran teho.

Mitä matalampi lämpötila ulkona, sitä tehokkaammin valokennot ja aurinkoakku kokonaisuudessaan toimivat. Täällä kaikki on yksinkertaista. Mutta kuormituslaskelman kanssa tilanne on monimutkaisempi. Se tulee valita paneelin toimittaman virran perusteella. Mutta sen arvo vaihtelee säätekijöiden mukaan.

Aurinkopaneelit valmistetaan odotuksin ulostulojännite, 12 V:n kerrannainen - jos akkuun on syötettävä 24 V, siihen on kytkettävä kaksi paneelia rinnakkain

Aurinkoakun parametrien jatkuva seuranta ja sen toiminnan manuaalinen säätäminen on ongelmallista. Tätä varten on parempi käyttää ohjausohjainta, joka automaattinen tila säätää itse aurinkopaneelin asetuksia parhaan mahdollisen suorituskyvyn saavuttamiseksi siitä ja optimaaliset tilat tehdä työtä.

Ihanteellinen auringonsäteiden tulokulma aurinkoakkuun on suora. Kuitenkin, jos poikkeama on 30 asteen sisällä kohtisuorasta, paneelin hyötysuhde putoaa vain noin 5 %. Mutta kun tätä kulmaa kasvaa edelleen, kasvava osa auringon säteilystä heijastuu, mikä vähentää aurinkokennon tehokkuutta.

Jos akun vaaditaan tuottavan maksimaalista energiaa kesällä, se tulee suunnata kohtisuoraan Auringon keskimääräiseen sijaintiin nähden, jonka se on kevään ja syksyn päiväntasauksena.

Moskovan alueella tämä on noin 40–45 astetta horisontissa. Jos maksimi tarvitaan talvella, paneeli tulee sijoittaa pystysuorampaan asentoon.

Ja vielä yksi asia - pöly ja lika vähentävät huomattavasti valokennojen suorituskykyä. Fotonit eivät yksinkertaisesti saavuta niitä niin "likaisen" esteen läpi, mikä tarkoittaa, että mitään ei voi muuttaa sähköksi. Paneelit tulee pestä säännöllisesti tai sijoittaa niin, että sade huuhtoutuu pölystä itsestään.

Joissakin aurinkopaneeleissa on sisäänrakennetut linssit, jotka keskittävät säteilyn aurinkokennoon. Selkeällä säällä tämä lisää tehokkuutta. Raskaissa pilvissä nämä linssit aiheuttavat kuitenkin vain haittaa.

Jos tavanomainen paneeli tällaisessa tilanteessa jatkaa virran tuottamista, vaikkakin pienempinä määrinä, linssimalli lakkaa toimimasta lähes kokonaan.

Paneelit tulee asentaa siten, että auringonsäteiden tiellä ei ole puita, rakennuksia tai muita esteitä.

Talon aurinkoenergian syöttökaavio

Aurinkosähköjärjestelmä sisältää:

Aurinkopaneelit.
Ohjain.
Paristot.

Tämän piirin ohjain suojaa sekä aurinkopaneeleja että akkuja. Toisaalta se estää käänteisten virtojen kulkua yöllä ja pilvisellä säällä, ja toisaalta se suojaa akkuja liialliselta lataukselta/purkautumiselta.

Aurinkopaneelien ladattavat akut tulee valita saman iän ja kapasiteetin suhteen, muuten lataus/purkaus tapahtuu epätasaisesti, mikä johtaa niiden käyttöiän jyrkkään lyhenemiseen

Muuntamiseen tarvitaan invertteri tasavirta 12, 24 tai 48 V - 220 V AC. Auton akut Ei ole suositeltavaa käyttää niitä sellaisessa piirissä, koska ne eivät kestä toistuvia uudelleenlatauksia. On parasta käyttää rahaa ja ostaa erityisiä helium AGM-akkuja tai tulvittuja OPzS-akkuja.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Aurinkopaneelien toimintaperiaatteet ja kytkentäkaaviot eivät ole liian vaikeasti ymmärrettäviä. Ja alla keräämiemme videomateriaalien avulla on entistä helpompi ymmärtää aurinkopaneelien toiminnan ja asennuksen monimutkaisuus.

Se on saavutettavissa ja ymmärrettävää, miten aurinkosähköakku toimii, kaikissa yksityiskohdissaan:

Kuinka aurinkopaneelit toimivat:

Tee itse aurinkopaneelikokoonpano valokennoista:

Jokainen mökin aurinkosähköjärjestelmän elementti on valittava oikein. Akuissa, muuntajissa ja säätimessä tapahtuu väistämättömiä tehohäviöitä. Ja ne on vähennettävä minimiin, muuten aurinkopaneelien jo melko alhainen hyötysuhde laskee nollaan.

Aikoinaan he käyttivät peilejä veden lämmittämiseen, mutta nyt he rakentavat kokonaisia voimalaitoksia aurinkopaneeleilla. Katsotaanpa aurinkopariston toimintaperiaatetta ja miksi ne ovat niin tehokkaita energian tuottamisessa.

Valosähköiset muuntimet aurinkoenergia(FEP) on aurinkopaneelien koko nimi. Niiden toimintaperiaatteet ovat olleet tiedossa yli 30 vuotta, mutta niitä alettiin aktiivisesti toteuttaa arjessa vasta muutama vuosi sitten. Oikeiden paneelien valitsemiseksi vaihtoehtoiseen energiansyöttöjärjestelmään on tarpeen ymmärtää niiden toimintaperiaate.

Aurinkoakun toimintaperiaate

Muunninpaneeli koostuu kahdesta ohuesta puhtaasta piikiekosta, jotka on pinottu yhteen. Toiselle levylle levitetään booria ja toiselle fosforia. Fosforilla päällystetyissä kerroksissa ilmaantuu vapaita elektroneja ja boorilla päällystetyissä kerroksissa puuttuvat elektronit. Auringonvalon vaikutuksesta elektronit alkavat siirtää hiukkasia, ja niiden väliin syntyy sähkövirta. Virran poistamiseksi levyistä ne juotetaan ohuilla erikoiskäsitellyllä kuparilla. Yksi piikiekko riittää pienen taskulampun lataamiseen. Vastaavasti mitä suurempi paneelin pinta-ala, sitä enemmän se tuottaa energiaa.

UV-säteilyä läpäisevät levyt on juotettu yhteen, laminoidaan kalvolla ja kiinnitetään lasiin. Liimatut kerrokset on suljettu alumiinirunkoon.

Aurinkopaneelien tehokkuus

Kerroin hyödyllistä toimintaa muuntajapaneelit riippuvat useista tekijöistä ja perinteisillä aurinkopaneeleilla se ei ylitä 25%, vaikka nyt seurantajärjestelmän avulla on mahdollista saavuttaa 40-50%. Tämä järjestelmä on suunniteltu siten, että akku kääntyy aurinkoa kohti. Akun pinta-ala vaikuttaa suoraan sen tehoon - ensimmäiset tapaamamme aurinkopaneelit olivat laskimissa. Veden lämmityksen varmistamiseksi tarvitaan vähintään kuusi kattoon asennettua paneelia.

Tehokkuus riippuu myös moduulien materiaalista. Levyt on valmistettu monokiteisistä, monikiteisistä ja amorfinen pii ja elokuvia. Nykyään yleisimmät ja suosituimmat (edullisten kustannustensa vuoksi) ovat ohutkalvopaneelit. Ne on valmistettu samoista materiaaleista, mutta ovat hieman kevyempiä, vaikka ne ovat suorituskyvyltään huonompia. Suurin hyötysuhde on 25 %.

Aurinkosähkö järjestelmät

Aurinkoenergian tarjoamiseksi paneelit eivät yksin riitä tähän, tarvitset aurinkosähköjärjestelmän (PVS). Tällaisia järjestelmiä on kolmenlaisia:

autonomiset aurinkovoimalat– omakotitaloihin, ei-asuinalueille
FES kytketty sähköverkkoon– osa laitteista saa virtansa aurinkovoimalasta ja osa keskitetystä sähköverkosta
vara-aurinkovoimaloita– käytetään vain keskitetyn virransyöttöhäiriön sattuessa.

Minkä tahansa tyyppinen aurinkovoimala koostuu välttämättä kaapeleista, ohjaimesta, invertteristä ja akusta.

Aurinkopaneelien tulevaisuus

Ekologien ja geologien tutkimusten mukaan öljy- ja kaasuvarastoja on jäljellä vielä 100 vuotta. Luonnonenergian lähteet (vesi, tuuli ja aurinko) ovat ehtymättömiä.

Kehittyneissä Euroopan maissa uusien rakennusten toimittaminen vaihtoehtoisella energialla on ollut suoraan kehittäjien vastuulla vuodesta 2007 lähtien. Maassamme näitä hankkeita edistetään ympäristöystävien ansiosta, jotka kokoavat FES:n manuaalisesti romumateriaaleista. Mutta niitä on vain muutama, ja niitä on melko vaikea tehdä itse.

Useat ukrainalaiset valmistajat (Avante, Atmosphere, ITnelcon of Ukraine, SINTEK, Techno-AS) valmistavat jo tällaisia paneeleja ja asentavat aurinkovoimaloita koko maahan. Tuotteiden kustannukset ovat valitettavasti samalla alueella kuin ulkomaiset tuotemerkit (Buderus, Wolf, Rehau, Vaillant, Viessmann, Chromagen, Ferroli, Rucelf, Solver).

Joka sekunti valtava määrä aurinkoenergiaa saavuttaa planeettamme pinnan ja antaa elämän kaikille eläville olennoille. Tiedustelevan mielen arvoinen haaste on ratkaisu, joka saisi sen palvelemaan ihmisten tarpeita. Ja ne, jotka ovat keksineet aurinkoakun suunnittelun, joka pystyy muuttamaan auringonvalon sähköenergiaksi, yrittävät jo herättää tämän eloon.

Aurinkopariston toimintatapa on helpompi ymmärtää monokiteiseen piiin perustuvan mallin esimerkin avulla.

Kaksi piikerrosta, joilla on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet, muodostavat ohuen kiekon. Sisäkerros on yksikiteistä puhdasta piitä p-tyypin johtavuudella, joka on päällystetty ulkopuolelta "kontaminoitua" piikerroksella. Tämä voi olla esimerkiksi fosforin seos. Sillä on n-tyypin johtavuus. Takapuoli Levyt on peitetty jatkuvalla metallikerroksella.

Valokennot on kiinnitetty runkoon siten, että ne voidaan vaihtaa, jos ne epäonnistuvat. Koko rakenne on peitetty karkaistulla lasilla tai muovilla, joka suojaa sitä negatiivinen vaikutus ulkoiset tekijät.

Aurinkoakun toimintaperiaate

Varausten virtauksen seurauksena p- ja n-kerroksen rajalle muodostuu n-kerrokseen kompensoimattoman positiivisen varauksen vyöhyke ja p-kerrokseen negatiivisen varauksen vyöhyke, ts. p-n-risteys, joka tunnetaan kaikille koulun fysiikan kurssilta. Risteyksessä ilmaantuva potentiaaliero, kontaktipotentiaaliero (potentiaalieste), estää elektronien kulkua p-kerroksesta, mutta päästää vähemmistökantajat vapaasti kulkemaan vastakkaiseen suuntaan, mikä mahdollistaa valokuormituksen saamisen. emf, kun auringonvalo osuu aurinkokennoon.

Auringonvalon säteilyttäessä absorboituneet fotonit alkavat tuottaa epätasapainoisia elektroni-reikä-pareja. Lähellä siirtymää syntyvät elektronit siirtyvät p-kerroksesta n-alueelle.

Samalla tavalla ylimääräiset reiät n-kerroksesta tulevat p-kerrokseen (kuva a). Osoittautuu, että positiivinen varaus kerääntyy p-kerrokseen ja negatiivinen n-kerrokseen, mikä aiheuttaa jännitteen ulkoiseen piiriin (kuva b). Virtalähteellä on kaksi napaa: positiivinen - p-kerros ja negatiivinen - n-kerros.

Tämä on aurinkokennojen perustoimintaperiaate. Elektronit näyttävät siis kiertävän ympyröitä, ts. poistu p-kerroksesta ja palaa n-kerrokseen ohittamalla kuorma (akku).

Valosähköisen ulosvirtauksen yksiliitoselementissä tarjoavat vain ne elektronit, joiden energia on korkeampi kuin tietyn kaistavälin leveys. Ne, joilla on vähemmän energiaa, eivät osallistu tähän prosessiin. Tämä rajoitus voidaan poistaa monikerroksisilla rakenteilla, jotka koostuvat useammasta kuin yhdestä aurinkokennosta eri kaistavälillä. Niitä kutsutaan kaskadiksi, moniliitoksiksi tai tandemiksi. Niiden aurinkosähkömuunnos on korkeampi, koska tällaiset aurinkokennot toimivat laajemmalla aurinkospektrillä. Niissä valokennot sijaitsevat kaistavälin pienentyessä. Auringon säteet osuvat ensin valokennoon, jolla on levein alue, ja suurimman energian omaavat fotonit absorboituvat.

Sitten ylemmän kerroksen lähettämät fotonit saavuttavat seuraava elementti jne. Kaskadielementtien alalla tutkimuksen pääsuunta on galliumarsenidin käyttö yhtenä tai useana komponenttina. Tällaisten elementtien muunnostehokkuus on 35 %. Elementit yhdistetään akuksi, koska tekniset ominaisuudet eivät mahdollista erillisen suuren koon (ja siten tehon) tuottamista.

Aurinkokennot voivat toimia pitkä aika. Ne ovat osoittautuneet vakaaksi ja luotettavaksi energianlähteeksi, kun niitä on testattu avaruudessa, jossa suurin vaara niille on meteoripöly ja säteily, jotka johtavat piielementtien eroosioon. Mutta koska maapallolla näillä tekijöillä ei ole niin negatiivista vaikutusta niihin, voidaan olettaa, että elementtien käyttöikä on vielä pidempi.

Aurinkopaneelit ovat jo ihmisten palveluksessa ja toimivat sähkönlähteenä erilaisia laitteita matkapuhelimista sähköautoihin.

Ja tämä on jo toinen ihmisen yritys valjastaa rajaton aurinkoenergia ja pakottaa se toimimaan omaksi hyödykseen. Ensimmäinen yritys oli luoda aurinkokeräimet, joissa sähköä tuotettiin lämmittämällä vesi kiehumispisteeseen keskittyneillä auringonsäteillä.

Aurinkopaneelien etuna on, että ne tuottavat suoraan sähköä, menettäen energiaa paljon vähemmän kuin aurinkokeräimet, joissa sen hankintaprosessi liittyy auringonsäteiden keskittymiseen, veden lämmittämiseen, höyryturbiinia pyörittävän höyryn vapauttamiseen. ja vasta sen jälkeen sähköntuotanto generaattorilla. Aurinkopaneelien pääparametrit ovat ennen kaikkea teho. Silloin on tärkeää, kuinka paljon heillä on energiaa.

Tämä parametri riippuu paristojen kapasiteetista ja niiden lukumäärästä. Kolmas parametri on huippuvirrankulutus, joka tarkoittaa samanaikaisesti mahdolliset liitännät laitteet. Yksi vielä tärkeitä parametreja on nimellisjännite, josta valinta riippuu lisälaitteet: invertteri, aurinkopaneeli, säädin, akku.

Aurinkopaneelien tyypit

Kaikki aurinkopaneelit näyttävät ensi silmäyksellä samanlaisilta - tummilla lasipäällysteisillä elementeillä, joissa on virtaa johtavat metallinauhat, jotka on sijoitettu alumiinirunkoon.

Mutta aurinkopaneelit luokitellaan niiden tuottaman sähkön tehon mukaan, joka riippuu paneelin suunnittelusta ja pinta-alasta (ne voivat olla miniatyyrilevyjä, joiden teho on jopa kymmenen wattia ja leveitä "levyjä", joiden teho on kaksisataa tai enemmän wattia).

Lisäksi ne eroavat toisistaan niiden muodostavien valokennojen tyypissä: valokemialliset, amorfiset, orgaaniset ja myös piipuolijohteiden pohjalta luodut, joiden valosähköinen muuntokerroin on useita kertoja suurempi. Tämän seurauksena teho on suurempi (varsinkin aurinkoisella säällä). Jälkimmäisen kilpailija voi olla galliumarsenidiin perustuva aurinkoakku. Toisin sanoen markkinoilla on viisi tyyppiä aurinkopaneeleja.

Ne eroavat niiden valmistukseen käytetyistä materiaaleista:

1. Monikiteisistä aurinkokennoista valmistetut paneelit, joiden väri on aurinkopaneelille tyypillinen sininen, kiderakenne ja tehokkuus 12-14 %.

Monikiteinen paneeli

2. Yksikiteisistä elementeistä valmistetut paneelit ovat kalliimpia, mutta myös tehokkaampia (tehokkuus - jopa 16 %).

3. Amorfisesta piistä valmistetut aurinkopaneelit, joiden hyötysuhde on alhaisin - 6-8%, mutta ne tuottavat halvinta energiaa.

4. Kadmiumtelluridista valmistetut paneelit, jotka on luotu kalvotekniikoilla (tehokkuus - 11 %).

Kadmiumtelluridiin perustuva paneeli

5. Lopuksi aurinkopaneelit, jotka perustuvat CIGS-puolijohteisiin, jotka koostuvat seleenistä, indiumista, kuparista, galliumista. Niiden tuotantotekniikat ovat myös filmiä, mutta hyötysuhde on viisitoista prosenttia.

Lisäksi aurinkopaneelit voivat olla joustavia ja kannettavia.

Erittäin käteviä ovat joustavat paneelit, jotka voidaan rullata helposti rullalle, kuten tavallinen paperi. Vaikka niiden kustannukset ovat korkeammat kuin niiden solid-state-vastineet, ne ovat vallanneet markkinaraon. Niillä on kysyntää pääasiassa turistien ja matkailijoiden keskuudessa, jotka sähköistyksen puuttuessa joutuvat lataamaan mobiililaitteita. Aurinkoenergialla toimivien joustavien akkujen päävalmistaja on Sun Charger, joka muuten päivitti hiljattain kokoonpano mallit 34 W ja 9 W.

Ensimmäinen malli sopii tablettien virransyöttöön, Kännykät, videokamerat, digitaalikamerat, GPS, geeliakut 6 ja 12 volttia, ts. se voi vastata useiden ihmisten tarpeisiin vaelluksen aikana.

SunCharger SC-9/14 - taitettu akku

Hän on avoimessa muodossa

Akun ominaisuudet: kompakti kokoontaittuva rakenne, toimii lämpötila-alueella -50 - +70 astetta, painaa vain 420 grammaa, varustettu heijastamattomalla pinnoitteella, sisäänrakennettu LED, kiinnitysreiät. Lähtöliitin on pyöreä (5,5 mm / 2,1 mm).

Sähköiset ominaisuudet: käyttölähtöjännite 13,5 V (vakio 12 V), kuormittamaton - 19 V; käyttölähtövirta – 0,65 A; mitat taitettuna ja avattuna - 20,5x15x3 cm ja 50x41,5x0,4 cm; lähtöteho – 8,6 W.

Toinen malli SunCharger SC-34/18 on ylivoimaisesti tehokkain joustavien aurinkopaneelien sarjassa. Se on kehitetty erityisesti yleiskäyttöisille asemille (kannettaville tietokoneille), joiden lataustulo on yleensä 17-19 volttia. Suurin teho – 18V. Se liitetään suoraan asemiin varmistaen täydellisen yhteensopivuuden. On selvää, että se soveltuu myös vähemmän "ahmitteleviin" ajoihin, mukaan lukien autoissa käytettävät 12 voltin lyijyakut.

Aurinkopaneeli tuottaa 18 V maksimitehopisteessään ja on suoraan kytketty näihin tallennuslaitteisiin. Siten hän on "täydellisesti" sopusoinnussa heidän kanssaan.

Luonnollisesti tämä akku soveltuu myös vähemmän ahneiden kuluttajien lataamiseen. Kuten tiedät, voimaa ei ole koskaan tarpeeksi. Ja lataa myös hiljaa 12 V lyijyakkuja, mukaan lukien autot (muutaman tunnin latauksen jälkeen voit jo käynnistää auton). Sen paksuus on 4 cm (eli siitä on tullut hieman suurempi), mutta akku osoittautui jopa hieman kompaktimmaksi kuin perinteiset 12 V akut.

Tämä saavutettiin sen valmistuksessa käytetyn ohuemman kankaan ja suuremman alueen laminoidun valokennojen ansiosta.

Sama akku avautui

Sen ominaisuuksien lisäksi, jotka ovat ominaisia edellinen malli, täällä lähdössä on pyöreän liittimen lisäksi myös "äiti" ja "isä".

Sähköiset ominaisuudet: lähtöteho, kuten merkinnöistä selviää, 34 W; käyttölähtövirta – 1,9 A; mitat 40x18x4 cm (taitettuna) ja 40x18x4 cm (avattuna). Lähtöjännite – 18 V ja 26 V (ei kuormaa). Paino on tietysti paljon enemmän - 1,7 kg.

Kannettava aurinkoakku - erityisesti turisteille

Kaikilla on nykyään elektronisia laitteita. Ei ole väliä, että joillakin on vähemmän ja toisilla enemmän. Ne kaikki on ladattava, ja tätä varten me tarvitsemme latauslaite. Mutta tämä ongelma on erityisen akuutti niille, jotka ovat paikoissa, joissa ei ole virtalähdettä. Ainoa ulospääsy on aurinkopaneelit. Mutta niiden hinnat pysyvät korkeina ja valikoima on pieni. Paras vaihtoehto, kuten yleisesti uskotaan, on Goal Zero -yrityksen tuote (vaikka on olemassa sekä venäläisiä että kiinalaisia tuotteita - kuten aina herättää epäilyksiä).

Mutta kävi ilmi, ettei kaikki Kiinassa tai Koreassa valmistettu ole huonoa. Aurinkoakkuyhtiö YOLK Chicagosta oli erityisen tyytyväinen aurinkoakkuun, joka aloitti Solar Paperin kompaktin aurinkoakun - ohuimman ja kevyimmän - tuotannon. Sen paino on vain 120 grammaa. Mutta on myös muita etuja - modulaarinen rakenne, jonka avulla voit lisätä tehoa. Aurinkoakku näyttää muovilaatikolta, kooltaan samanlainen kuin iPad, vain kaksi kertaa ohuemmalta. Sen etupuolella on aurinkopaneeli. Kotelossa on lähtö kannettavalle tietokoneelle ja USB-portit ja muiden aurinkopaneelien sekä taskulampun liittämiseen. Tämän ihmelaatikon sisällä on paristot ja ohjauskortti. Voit ladata laitteen pistorasiasta, ja se voi olla puhelin ja kaksi kannettavaa tietokonetta samanaikaisesti. Tietenkin laitetta ladataan myös auringosta. Heti kun valo osuu siihen, merkkivalo syttyy. SISÄÄN vaellusolosuhteet Aurinkopaneeli on yksinkertaisesti korvaamaton: se lataa onnistuneesti kaiken tarvittavat laitteet– puhelimet ovat nopeampia, kannettavat tietokoneet.

Kannettavat aurinkopaneelit ovat kooltaan kompakteja: Niitä on saatavana jopa avaimenperänä, jotka voidaan kiinnittää mihin tahansa. Ne on kehitetty niin, että voit ottaa ne mukaan kalastukseen, retkeilyyn jne. Niissä on ehdottomasti taskulamppu, jotta yöllä voit valaista tietä, telttaa jne., kiinnikkeet, jotka helpottavat niiden sijoittamista reppuihin, kajakkeihin, telttoihin. On erittäin tärkeää, että tällaisessa laitteessa on sisäänrakennettu akku, jonka avulla voit ladata laitteita yöllä.

Tutkijat työskentelevät tehokkuuden lisäämiseksi, mutta toistaiseksi monokiteisistä elementeistä valmistetut aurinkopaneelit ovat tässä indikaattorissa johtavia. Useista kerroksista koostuvat yksikiteiset paneelit on suunniteltu siten, että yksi kerroksista imee vihreää energiaa, toinen - punaista ja kolmas - sinistä. Mutta tällaisten paneelien hinta on erittäin korkea.

Aurinkoakku, kuten tiedät, koostuu useista tarvittavista osista. Sen perusta, kuten auton moottori tai ihmisen sydän, on aurinkopaneeli - läpinäkyvä suorakaiteen muotoinen laatikko, jonka sisällä on tummia neliöitä ohueksi viipaloitua piitä. Tuotannossa käytetty pii tai pikemminkin sen oksidi (yhdiste hapen kanssa) on tärkein alkuaine aurinkokennojen tuotannossa.

Aurinkopaneelien tuotannon taustalla olevia teknologioita kehitetään jatkuvasti ja ne koostuvat useista vaiheista.

Ensimmäisessä vaiheessa valmistetaan raaka-aineet: kvartsihiekka puhdistetaan kalsinoimalla koksilla. Tämän seurauksena se vapautetaan hapesta ja muuttuu puhtaan piin paloiksi, jotka muistuttavat hieman hiiltä. Sitten siitä kasvatetaan kiteitä - aurinkopaneelien perusta, piin rakenteen tilaaminen. Tätä varten puhdas pii lasketaan upokkaaseen ja kuumennetaan korkea lämpötila, lisäämällä siemen sulaan laavaan. Voit verrata sitä tulevaisuuden kiteen näytteeseen, jonka ympärille kasvaa järjestetyn rakenteen piitä kerros kerrokselta. Useiden tuntien kasvun jälkeen saadaan monopiikide (tai monikiteinen pii, jonka valmistusprosessi on kalliimpi, mikä vaikuttaa siitä valmistettujen aurinkopaneelien hintaan), joka muistuttaa suurta jääpuikkoa. Sitten sylinterimäinen työkappale muunnetaan suuntaissärmiöksi. Tämän jälkeen työkappale leikataan levyiksi, joiden paksuus on 100-200 mikronia (kolmen hiuksen paksuus), ne testataan, lajitellaan ja lähetetään seuraavaan käsittelyvaiheeseen.
Toisessa vaiheessa levy juotetaan osiin, joista lasiin muodostetaan lohkoja mahdollisuuden poistamiseksi mekaaninen vaikutus valmiille aurinkokennoille. Osat koostuvat yleensä 9-10 aurinkokennot, lohkot - 4-6 osasta.
Kolmas vaihe sisältää levyjen laminoinnin, jotka on juotettu lohkoiksi eteenivinyyliasetaattikalvolla ja sitten suojaava pinnoite, joka suoritetaan tietokoneella, joka valvoo painetta, tyhjiötä ja lämpötilaa.
Neljäs vaihe on viimeinen. Tämän prosessin aikana asennetaan liitäntälaatikko ja alumiinirunko. Testaus suoritetaan uudelleen, jonka aikana mitataan indikaattorit: avoimen piirin jännite, virta oikosulku, jännite ja virta maksimikapasiteetin piste.

Johtavia aurinkopaneeleja valmistavien yritysten joukossa ovat seuraavat maat: Kiina (Trina Solar, Yingli, Suntech-yritykset), Japani (Sharp Solar) ja USA (First Solar), joka ei ainoastaan tuota niitä, vaan osallistuu myös aurinkoasemien suunnitteluun ja rakentamiseen. Maailman tehokkain aurinkovoimala, Agua Caliente Arizonassa, on tämän yrityksen työ. Ukrainan suurimman aurinkovoimalan "Perovo" rakentamisen toteutti itävaltalainen yritys (Activ Solar).

Kuinka paljon aurinkoparisto maksaa?

Aurinkopaneelien myynti on kannattavaa ja lupaavaa liiketoimintaa. Myyntimäärät kasvavat vuosittain. Myynnin ensimmäinen sija - kiinalaiset valmistajat, jonka tuotteille on ominaista alhaiset kustannukset. Tämä tilanne johti suurten saksalaisten merkkien konkurssiin, sillä ne maksoivat kaksi kertaa niin paljon kuin kiinalaiset aurinkopaneelit.

Aurinkopaneelien hinta riippuu valmistajasta ja tehosta, ja sillä on valtava valikoima - alkaen 1800 UAH. jopa 9000 UAH (Ukrainalle), 5 tuhannesta ruplasta 30 tuhanteen (Venäjälle). Näiden SunCharger SC-9/14 ja SunCharger SC-34/18 akkujen hinta on myös korkea (erinomaisista ominaisuuksista joudut maksamaan). Se määräytyy vastaavasti 6100 ja 20700 ruplaa. Mutta verrattuna joustava akku AcmePower 32 W, jonka hinta on 27 tuhatta ruplaa, tämä akku on paljon halvempi.

Ne, jotka haluavat säästää, voivat ostaa aurinkokristallisia taittoakkuja 2,5 kertaa halvemmalla.

johtopäätöksiä

Fantastiset ideat muuttuvat vähitellen todeksi. Muistetaanpa vaikkapa valokennopohjainen mikrolaskin, joka aikoinaan vaikutti uteliaisuudelta, jonka ansiosta paristoa ei voinut vaihtaa vuosiin. Keksintö Viime vuosina– matkapuhelin, jossa on sisäänrakennettu aurinkopaneeli, autot ja lentokoneet, jotka liikkuvat saman aurinkoenergian ansiosta. Tulevaisuudessa aurinkopaneeleista tulee varmasti tärkein energianlähde, joka lopulta "kovettaa" kaikki laitteet "pistorasian riippuvuudesta" ja antaa ihmiskunnalle halpaa energiaa.

Aurinkoakkuja käytetään jo useiden laitteiden virtalähteenä: alkaen mobiililaitteet sähköajoneuvoihin. Opit tästä artikkelista, kuinka ne toimivat, mitä ne ovat ja mihin nykyaikaiset aurinkoparistot pystyvät.

Luomisen historia

Historiallisesti aurinkopaneelit ovat ihmiskunnan toinen yritys valjastaa auringon rajaton energia ja saada se toimimaan omaksi hyödykseen. Ensimmäisenä ilmestyivät aurinkokeräimet (aurinkolämpövoimalaitokset), joissa sähköä tuotetaan kiehumispisteeseen lämmitetyllä vedellä tiivistetyssä auringonvalossa.

Aurinkopaneelit tuottavat sähköä suoraan, mikä on paljon tehokkaampaa. Suoralla muunnolla menetetään huomattavasti vähemmän energiaa kuin monivaiheisessa muunnoksessa, kuten keräilijöissä (auringon säteiden keskittyminen, veden lämmitys ja höyryn vapautuminen, höyryturbiinin pyöriminen ja vasta lopussa sähkön tuottaminen generaattorilla ).

Nykyaikaiset aurinkopaneelit koostuvat valokennojen ketjusta - puolijohdelaitteista, jotka muuttavat aurinkoenergian suoraan sähkövirraksi. Prosessi aurinkoenergian muuntamiseksi sähkövirta kutsutaan valosähköiseksi efektiksi.

Tämän ilmiön löysi ranskalainen fyysikko Alexandre Edmond Becquerel 1800-luvun puolivälissä. Ensimmäisen toimivan valokennon loi puoli vuosisataa myöhemmin venäläinen tiedemies Alexander Stoletov. Ja jo 1900-luvulla valosähköistä vaikutusta kuvasi kvantitatiivisesti Albert Einstein, joka ei vaadi esittelyä.

Toimintaperiaate

Puolijohde on materiaali, jonka atomeissa joko on ylimääräisiä elektroneja (n-tyyppi) tai päinvastoin, ne puuttuvat (p-tyyppi). Näin ollen puolijohdevalokenno koostuu kahdesta kerroksesta erilainen johtavuus. Katodina käytetään n-kerrosta ja anodina p-kerrosta.

Ylimääräiset elektronit n-kerroksesta voivat jättää atomejaan, kun taas p-kerros vangitsee nämä elektronit. Juuri valonsäteet "poistavat" elektroneja n-kerroksen atomeista, minkä jälkeen ne lentävät p-kerrokseen miehittääkseen tyhjiä tiloja. Tällä tavalla elektronit juoksevat ympyrässä jättäen p-kerroksen ja kulkevat kuorman läpi (in tässä tapauksessa akku) ja palaamalla n-kerrokseen.

Historian ensimmäinen aurinkosähkömateriaali oli seleeni. Sen avulla valmistettiin valokennoja 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alussa. Mutta koska tehokkuus oli erittäin alhainen (alle 1 %), he alkoivat välittömästi etsiä korvaavaa seleeniä.

Aurinkokennojen massatuotanto tuli mahdolliseksi, kun televiestintäyhtiö Bell Telephone kehitti piipohjaisen aurinkokennon. Se on edelleen yleisin materiaali aurinkokennojen tuotannossa. Totta, piin puhdistaminen on erittäin kallis prosessi, ja siksi pikkuhiljaa kokeillaan vaihtoehtoja: kuparin, indiumin, galliumin ja kadmiumin yhdisteitä.

On selvää, että yksittäisten valokennojen teho ei riitä tehokkaiden sähkölaitteiden tehoon. Siksi ne yhdistetään virtapiiri muodostaen näin aurinkopariston (toinen nimi on aurinkopaneeli).

Valokennot on kiinnitetty aurinkopariston runkoon siten, että ne voidaan vian sattuessa vaihtaa yksi kerrallaan. Ulkoisilta tekijöiltä suojaamiseksi koko rakenne on päällystetty kestävällä muovilla tai karkaistulla lasilla.

Olemassa olevat lajikkeet

Aurinkoparistot luokitellaan tuotetun sähkön tehon mukaan, joka riippuu paneelin pinta-alasta ja sen suunnittelusta. Auringon säteiden teho päiväntasaajalla saavuttaa 1 kW, kun taas alueellamme pilvisellä säällä se voi pudota alle 100 W. Otetaan esimerkkinä keskiarvo (500 W) ja jatkolaskunnassa rakennamme sen päälle.

Amorfisilla, valokemiallisilla ja orgaanisilla aurinkokennoilla on alhaisin valosähköinen muuntokerroin. Kahden ensimmäisen tyypin kohdalla se on noin 10 prosenttia, kun taas jälkimmäisessä vain 5 prosenttia. Tämä tarkoittaa, että 500 W:n aurinkovirtateholla neliömetrin pinta-alainen aurinkopaneeli tuottaa sähköä vastaavasti 50 ja 25 W.

Toisin kuin edellä mainitut valokennotyypit, piipuolijohteisiin perustuvat aurinkokennot toimivat. Valosähköinen muuntokerroin 20 % ja suotuisissa olosuhteissa jopa 25 % on heille arkipäivää. Tämän seurauksena metrisen aurinkopaneelin teho voi olla 125 W.

Vain galliumarsenidiin perustuvat ratkaisut voivat kilpailla tehossa piiaurinkoparistojen kanssa. Tämän yhteyden avulla insinöörit ovat oppineet luomaan monikerroksisia aurinkokennoja, joiden PFC on yli 30 % (jopa 150 W sähköä neliömetriä kohti).

Jos puhumme aurinkoparistojen pinta-alasta, on olemassa sekä miniatyyriä "levyjä", joiden teho on jopa 10 W (usein kuljetukseen), ja leveitä "levyjä", joiden teho on 200 W tai enemmän (puhtaasti paikallaan oleville). käyttää).

Aurinkopaneelien suorituskykyyn voivat vaikuttaa negatiivisesti monet tekijät. Esimerkiksi lämpötilan noustessa valokennojen suorituskykykerroin pienenee. Tämä huolimatta siitä, että aurinkopaneeleja asennetaan kuumissa, aurinkoisissa maissa. Se osoittautuu eräänlaiseksi kaksiteräiseksi miekkaksi.

Ja jos tummennat osan aurinkopaneelista, inaktiiviset valokennot eivät vain lopeta sähkön tuotantoa, vaan niistä tulee myös ylimääräinen, haitallinen kuorma.

Suurimmat tuottajat

Maailmanlaajuisen aurinkokennojen tuotannon johtajia ovat Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar ja Sharp Solar. Kolme ensimmäistä edustavat Kiinaa, neljäs Yhdysvaltoja ja viides, kuten arvata saattaa, on japanilaisen Sharpin divisioona.

Amerikkalainen yritys First Solar ei ainoastaan tuota aurinkopaneeleja, vaan on myös suoraan mukana aurinkovoimaloiden suunnittelussa ja rakentamisessa. , joka sijaitsee Arizonassa, Yhdysvalloissa, on First Solar -insinöörien työtä.

Ukrainan suurimman aurinkovoimalan, Perovon, rakensi ja toimitti aurinkopaneeleilla itävaltalainen yritys Activ Solar.

Kiinalainen Suntech-yritys tuli tunnetuksi valmistamalla jalkapallostadionin nimeltä "Linnunpesä" Pekingissä vuoden 2008 kesäolympialaisia varten. Päivän aikana aurinkopaneeleilla tuotettu sähkö varastoidaan ja sitä käytetään stadionin valaistukseen, jalkapallokentän nurmikon kasteluun ja tietoliikennelaitteiden käyttöön.

johtopäätöksiä

Vain kaksi vuosikymmentä sitten valokennoilla varustetut mikrolaskimet vaikuttivat uteliaisuudelta, jonka ansiosta niiden ”nappiparistoa” ei voitu vaihtaa vuosiin. Nyt matkapuhelimet sisäänrakennetulla takakansi Aurinkopaneeli ei yllätä ketään. Mutta tämä on pieni asia verrattuna autoihin ja lentokoneisiin (myös miehittämättömiin), jotka ovat oppineet liikkumaan pelkällä aurinkoenergialla.

Aurinkopaneelien tulevaisuus näyttää olevan yhtä kirkas kuin aurinko itse. Haluaisin uskoa, että aurinkopaneelit parantavat viimein älypuhelimet ja tabletit "pistorasian riippuvuudesta".

Aurinkopaneelien käyttö

Aurinkoenergian käyttö aurinkovoimaloiden rakentamiseen on erittäin kannattava ja ei niin kallis sähkönlähde. Aurinkoakkuja käytetään laajasti paitsi teollisuudessa ja muilla teollisuudenaloilla, myös yksittäisiin tarpeisiin.

Ajan myötä aurinkopaneelit halpenevat ja siinä se suurempi määrä ihmiset ostavat niitä ja käyttävät niitä vaihtoehtoisen energian lähteenä. Aurinkopaneelien teholaskimet, radiot ja akkukäyttöiset taskulamput, jotka ladataan aurinkopaneelista.

Siellä on jopa koreaa kännykkä, joka voidaan ladata aurinkopaneeleista. Pienet aurinkopaneeleihin perustuvat kannettavat voimalaitokset ovat ilmaantuneet turistien, kalastajien ja metsästäjien käytössä. Nykyään et yllätä ketään autolla, jonka katolla on aurinkopaneeli.

Kuinka aurinkopaneelit toimivat

Aurinkopaneeli koostuu useista valokennoista, jotka auringonvalon valaistuna luovat potentiaalieron. Nyt kytkemällä nämä valokennot sarjaan lisäämme tasajännitettä ja rinnakkain kytkemällä lisäämme virtaa.

Aurinkopaneelien asennus

Eli kytkemällä valokennot sarjaan - rinnakkain, voimme saavuttaa aurinkopaneelin suuren tehon. Akut voidaan koota myös rinnakkain ja sarjaan moduuliksi ja tällaisen moduulin jännitteen, virran ja tehon merkittävä lisäys voidaan saavuttaa.

Aurinkopaneelin toimintaperiaate

Aurinkopaneelien lisäksi piirissä on myös laitteita, kuten säädin, joka on välttämätön akun latauksen ohjaamiseksi. Akut on suunniteltu varastoimaan sähköä.

Miten aurinkokennot toimivat?

Becquerel osoitti myös, että aurinkoenergia voidaan muuntaa sähköksi valaisemalla erityisiä puolijohteita. Myöhemmin näitä puolijohteita alettiin kutsua valokennoiksi. Valokenno koostuu kahdesta kerroksesta puolijohdetta, joilla on eri johtavuus. Näihin puolijohteisiin on juotettu koskettimet molemmilta puolilta piiriin kytkemistä varten. Puolijohdekerros, jonka johtavuus on n, on katodi ja kerros, jossa on p-johdin, on anodi.

Johtavuutta n kutsutaan elektronijohtavuudeksi ja kerrosta p kutsutaan aukkojohtavuudeksi. P-kerroksen "reikien" liikkeen vuoksi valaistuksen aikana syntyy virta. Elektronin menettäneen atomin tilaa kutsutaan "reiäksi". Siten elektroni liikkuu "reikiä" pitkin ja syntyy illuusio "reikien" liikkumisesta.

Todellisuudessa "reiät" eivät liiku. Eri johtavuudella olevien johtimien välistä rajapintaa kutsutaan p-n-liitokseksi. Syntyy diodin analogi, joka valaistuna tuottaa potentiaalieron. Kun n johtavuus on valaistu, elektronit, jotka saavat lisäenergiaa, alkavat tunkeutua läpi p-n este siirtyminen.

Elektronien ja ”aukkojen” määrä muuttuu, mikä johtaa potentiaalieroon ja kun piiri suljetaan, ilmaantuu virta. Potentiaalieron suuruus riippuu valokennon koosta, valon voimakkuudesta ja lämpötilasta. Ensimmäisen valokennon pääelementti oli pii. Korkean puhtauden piin saaminen on kuitenkin vaikeaa, eikä se ole halpaa.

Kun n johtavuus on valaistu, elektronit, jotka saavat lisäenergiaa, alkavat tunkeutua esteen läpi p-n risteys. Elektronien ja ”aukkojen” määrä muuttuu, mikä johtaa potentiaalieroon ja kun piiri suljetaan, ilmaantuu virta

Siksi he etsivät nyt korvaavaa piitä. Uusissa kehityshankkeissa pii korvataan monikerroksisella polymeerillä, jonka hyötysuhde on jopa 30 %. Tällaiset aurinkopaneelit ovat kuitenkin kalliita, eivätkä ne ole vielä markkinoilla. Aurinkopaneelien hyötysuhdetta voidaan lisätä, jos ne asennetaan eteläpuolelle ja vähintään 30 asteen kulmaan.

On suositeltavaa asentaa aurinkopaneelit auringonseurantalaitteeseen. Tämä laite liikuttaa paneeleja niin, että ne saavat suurimman mahdollisen valon auringonsäteistä auringonnoususta auringonlaskuun. Samalla aurinkopaneelien hyötysuhde kasvaa varsin merkittävästi.