Важный момент: ни накопление, ни сила тока совершенно не соответствуют возможным параметрам современной бытовой техники, поэтому приходится перераспределять и накапливать электроэнергию.

Приведем пример работы дополнительных аккумуляторов. Когда на улице хорошая и солнечная погода, то заряд идет быстро и через малое количество времени появляется уже лишняя энергия.

Поэтому весь этот процесс контролирует специальный реостат, который способен в определенный момент перевести всю ненужную электроэнергию в дополнительные резервы.

Познакомиться с отзывами владельцев солнечных батарей можно в данной статье: https://teplo.guru/eko/solnechnyie-batarei-dlya-doma-otzyivy.html

Принцип работы

Во-первых, фотоэлементы являются кремниевыми пластинами. В свою очередь, кремний по своему химическому составу имеет максимальную схожесть с чистым силицием. Именно этот нюанс дал возможность понизить стоимость солнечной батареи и запустить ее уже на конвейер.

Кремний в обязательном порядке кристаллизуют, так как сам по себе он является полупроводником. Монокристаллы изготавливаются намного проще, но при этом не имеют много граней, за счет чего электроны имеют возможность двигаться прямолинейно.

Важно знать, что добавлением фосфора или мышьяка повышается электропроводность. Также, одним из важных свойств силиция является невидимость для инфракрасного излучения.

Благодаря этому элементу, преобразовательные блоки поглощают только полезные части солнечного спектра.

Последовательность действий солнечной батареи:

1. Принцип работы солнечной батареи. (Для увеличения нажмите)

   Энергия солнца попадает на пластины.

2. Пластины нагреваются и освобождают электроны.
3. Электроны активно двигаются по проводникам.
4. Проводники дают заряд аккумуляторам.

Вот мы и выяснили, из чего состоят солнечные батареи и каков их принцип действия.

Подробнее узнать об основных видах солнечных панелей можно здесь: https://teplo.guru/eko/vidyi-solnechnyih-paneley.html

В заключение хотелось бы добавить, что такую альтернативу можно сделать дома самостоятельно, при наличии всех необходимых частей.

Смотрите видео, в котором в легкой и познавательной форме объясняется принцип работы солнечных батарей:

Принцип работы солнечной батареи

Солнечные батареи, как источник альтернативной энергии, сегодня уже не относят к инновационным технологиям науки. Впервые, использованные уже более сорока лет назад для электропитания станций в открытом космосе, они с успехом применяются, в качестве независимого источника экологически чистой электроэнергии.

Элементы солнечных батарей изготавливают из материалов, преобразующих солнечный свет в электричество. Фотоэлектрическая батарея конструктивно состоит из нескольких модулей, электрически и механически соединенных между собой. Каждый солнечный модуль – это устройство, объединяющее несколько фотоэлектрических элементов и выходные клеммы для подключения электроприемников. Фотоэлектрический элемент состоит из 2-х пластин полупроводникового материала. Основную часть, выпускающихся промышленностью элементов батарей, изготавливают из чистого кремния. На одну пластину, с целью придания ей свойств проводника отрицательных зарядов (n-область), наносят бор. Вторую же, с целью создания проводника положительных зарядов, покрывают фосфором (р – область).

Под воздействием солнечных лучей в зоне соприкосновения двух пластин возникает электродвижущая сила, которая способна создавать электрический ток во внешнем контуре, электрически соединенном с р- и n-областями. Для того, чтобы снять ток с батарей их пропаивают тонкими полосами меди. Спаянные друг с другом пластины спаивают, ламинируют, а затем закрепляют на стекле. Для придания конструкции прочностных свойств соединенные пластины размещают в алюминиевую раму.

Явление, в основе которого лежит принцип работы солнечных батарей, имеет название «внешний фотоэффект». Мощность, вырабатываемая батареей, напрямую зависит от площади ее поверхности. На эффективность работы солнечных батарей оказывает влияние также положение относительно Солнца модулей и интенсивность излучения. Таким образом, КПД батарей зависит от времени года, места установки, погоды.

Энергия, генерируемая фотоэлектрической установкой, не предназначена для непосредственного подключения потребителей. Между электрогенерирующей установкой и потребляющей сетью необходимо подключать инвертор, с целью трансформирования напряжения в стандартные величины одно или трехфазного номинала (220 или 380В).

Солнечные фотоэлектрические модули способны вырабатывать электроэнергию в течение 25 и больше лет. Технический износ в большинстве случаев возникает вследствие влияния окружающей среды, поскольку в таких установках отсутствуют подвижные механизмы, а также нет никаких термодинамических процессов. Грамотно смонтированная солнечная батарея станет экологически безопасным, бесшумным и надежным источником электроэнергии на долгие годы.

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.

Принцип солнечной батареи | О солнечной энергии | Наш дух солнечной энергии | Солнечная энергия | Продукция

Как работают солнечные батареи? Обзор

Последнее обновление 19.08.2021

Поскольку интерес к технологиям накопления энергии растет, полезно понять, как на самом деле работают системы накопления энергии.Знание того, как системы хранения энергии интегрируются с системами солнечных панелей, а также с остальной частью вашего дома или бизнеса, может помочь вам решить, подходит ли вам накопление энергии.

Ниже мы расскажем, как системы хранения энергии работают с солнечной батареей и что это означает для того, что вы можете ожидать от своей системы хранения. Мы также более подробно рассмотрим, что именно происходит внутри вашей батареи, чтобы накапливать эту энергию.

Как батареи работают с солнечными панелями

Чтобы понять, как накопители работают с солнечными панелями, сначала стоит быстро вспомнить, как работают системы солнечных панелей.

Обычно, когда вы устанавливаете солнечные панели, вы устанавливаете «привязанную к сети» систему солнечных панелей с сетевым счетчиком. Это означает, что когда ваши солнечные панели производят больше электроэнергии, чем вам нужно, вы можете экспортировать эту избыточную электроэнергию обратно в сеть и, наоборот, вы можете получать электроэнергию непосредственно из сети, когда вы потребляете больше электроэнергии, чем производят ваши панели. Чистый счетчик работает, позволяя вам включать счетчик электроэнергии в обратном направлении, когда вы подключаете дополнительную энергию в сеть, и запускать его вперед, когда вы потребляете энергию из сети, при этом коммунальные предприятия выставляют вам счет в сети за использованную электроэнергию.

При использовании накопительной системы Solar Plus вместо того, чтобы экспортировать излишки солнечной энергии в сеть, вы можете сначала использовать эту электроэнергию для зарядки вашей системы накопления энергии. Затем, когда вы используете электричество после захода солнца, вы можете использовать солнечную батарею, а не электрическую сеть.

Что вы получаете с системой хранения Solar Plus

Когда вы устанавливаете батарею вместе с вашей системой солнечных батарей, у вас будет возможность тянуть ее либо из сети, либо из батареи, когда она заряжена.Это имеет два основных значения:

Аккумуляторы обеспечивают резервное питание

Даже несмотря на то, что вы все еще будете подключены к сети, вы можете работать в автономном режиме, поскольку соединение солнечной батареи с накопителем создаст небольшой энергетический островок в вашем доме. Таким образом, в случае отключения электричества из-за экстремальных погодных условий или отключения электричества вы все равно сможете включить свет.

Два замечания по поводу резервного питания. Во-первых, если у вас просто солнечная панель без батареи, у вас не будет электричества в случае отключения электричества, даже если это солнечный день.Это связано с тем, что ваша система солнечных панелей отключится в случае отключения электроэнергии, поэтому она не будет отправлять электричество на линии электропередачи, пока работники коммунальных служб пытаются их починить, что может представлять угрозу безопасности.

Во-вторых, большинство батарей обеспечивают резервное питание только части, а не всего вашего дома. Если вы также не установите интеллектуальную электрическую панель с вашей батареей (что является отличным способом получить максимальную отдачу от системы хранения), при установке большинства батарей вам потребуется выбрать, какие части вашего дома вы хотите использовать для резервного копирования с помощью батареи, и перетянуть эти грузы на панель критической нагрузки.Однако многие батареи могут быть «сложены», то есть вы можете добавлять дополнительные батареи до тех пор, пока не получите желаемую емкость. Таким образом, хотя можно обеспечить резервное копирование всего дома, покупка достаточного количества батарей для обеспечения такого уровня поддержки может оказаться непомерно дорогостоящей.

Батареи могут помочь вам избежать высоких тарифов на коммунальные услуги

Позволяя вам работать от батареи, а не от электрической сети, соединение системы хранения с солнечными панелями может помочь вам избежать высоких тарифов на коммунальные услуги.Есть два способа сделать это с помощью батарей. Во-первых, если вы используете время использования или другой изменяющийся во времени тариф, вы можете снимать с аккумулятора в то время, когда ваша коммунальная сеть взимает больше за электроэнергию, то есть в часы пик. И, во-вторых, если вы используете тариф со спросом, который более типичен для коммерческих и промышленных компаний, чем для домовладельцев, аккумулятор может помочь вам снизить ежемесячный спрос на него, что является значительным финансовым преимуществом.

Как аккумуляторы накапливают энергию

Теперь, когда вы знаете, как накопители работают с солнечными батареями, вы отлично подготовлены, чтобы принять решение, добавлять ли накопители к вашей системе солнечных панелей.Но если вам интересно узнать о том, как аккумуляторы на самом деле накапливают энергию, читайте дальше.

Как работают литий-ионные батареи

Самый распространенный тип батареи, представленный сегодня на рынке для домашнего накопления энергии, — это литий-ионная батарея. Литий-ионные аккумуляторы питают все виды бытовой техники, от сотовых телефонов до автомобилей, так что это хорошо изученная и безопасная технология.

называются так потому, что они работают, перемещая ионы лития через электролит внутри батареи.Поскольку ионы представляют собой частицы, которые приобрели или потеряли электрон, перемещение ионов лития от анода к катоду приводит к появлению свободных электронов, то есть электронов, высвобожденных из атомов лития. Накопление этих свободных электронов — это то, как аккумуляторы в конечном итоге заряжают и накапливают электричество. Когда вы разряжаете электричество, хранящееся в батарее, поток ионов лития меняется на противоположный, что означает, что процесс повторяется: вы можете заряжать и разряжать литий-ионные батареи сотни или даже тысячи раз.

, используемые в домашних системах накопления энергии, сочетают в себе несколько литий-ионных аккумуляторных элементов со сложной силовой электроникой, которая контролирует производительность и безопасность всей аккумуляторной системы. Существует несколько различных типов литий-ионных аккумуляторов, в которых используется несколько разный химический состав, что обеспечивает различные характеристики, от улучшенной плотности мощности до более длительного срока службы.

Примечательно, что литий-ионные аккумуляторы — не единственный тип аккумуляторов, используемых в приложениях для хранения энергии дома, на работе или в коммунальном хозяйстве.Другие типы батарей накапливают энергию с помощью аналогичных механизмов, но с совершенно отдельным набором плюсов и минусов.

Найдите подходящую солнечную систему с накоплением на EnergySage

EnergySage — это национальный онлайн-рынок солнечной энергии и хранилища: когда вы регистрируете бесплатную учетную запись, мы связываем вас с компаниями в вашем регионе, которые конкурируют за ваш бизнес, с индивидуальными ценами на солнечную батарею и хранилище, адаптированными к вашим потребностям. Ежегодно в EnergySage приходят более 10 миллионов человек, чтобы узнать о солнечных и домашних батареях, приобрести их и инвестировать в них.Зарегистрируйтесь сегодня, чтобы узнать, сколько вы можете сэкономить.

Как солнечные батареи работают в вашем доме?

Солнечные батареи — неотъемлемая часть энергетической независимости дома. Здесь мы подробно рассмотрим, как именно работают солнечные батареи. В этом примере мы предположим, что батарея работает в паре с солнечной системой, а не просто с отдельной батареей.

Процесс начинается с того, что солнечная батарея на крыше вырабатывает электроэнергию. Солнечный свет попадает на панели, которые преобразуют видимый свет в электрический ток.

Электроэнергия постоянного тока, производимая солнечной системой, затем может быть преобразована в мощность переменного тока или сохранена как мощность постоянного тока, в зависимости от того, использует ли система аккумулятор переменного или постоянного тока. Подробнее об этом чуть позже.

Дом будет иметь первостепенное значение для солнечной энергии.Электроэнергия, производимая панелями, будет напрямую питать главную электрическую панель дома и питать все в доме, от телевизоров и освещения до кондиционирования воздуха и зарядки электромобилей.

Часто солнечные системы могут производить больше энергии, чем требуется дому в данный момент. Представьте себе прекрасный весенний день, когда погода умеренная, поэтому дом не потребляет много электроэнергии, но панели вырабатывают много энергии. В таких условиях мощность солнечной системы может легко превысить потребности дома.

Без батареи эта дополнительная энергия будет возвращаться в сеть посредством процесса, известного как чистое измерение. Фактически, эта дополнительная мощность будет «вращать счетчик в обратном направлении» и предоставить домовладельцу кредит, который поможет компенсировать мощность, потребляемую из сети, когда система не удовлетворяет все потребности дома (например, ночью).

С батареей, вместо того, чтобы идти в сеть, дополнительное электричество, производимое солнечной системой, поступает в батарею и заряжает ее.Скорость зарядки аккумулятора зависит от количества производимой дополнительной энергии, что само по себе зависит от множества факторов, таких как размер солнечной системы и текущая потребность в электроэнергии в доме.

В то время как дома работают от переменного тока, все батареи нуждаются в постоянном токе для зарядки. Вот почему на кабеле вашего ноутбука есть такая большая коробка — он преобразует мощность переменного тока, идущую от стены, в мощность постоянного тока для зарядки аккумулятора ноутбука.

Если все батареи требуют питания постоянного тока для зарядки, то что же такое батарея переменного тока?

Аккумулятор переменного тока — это аккумулятор, который может принимать входящую мощность переменного тока, и он использует встроенный инвертор для преобразования его в мощность постоянного тока, который затем заряжает аккумулятор. Когда батарея подает электроэнергию в дом, инвертор затем преобразует мощность постоянного тока, поступающую от аккумуляторной батареи, обратно в переменный ток, который затем подается в дом.

Большинство современных солнечных батарей, включая Tesla Powerwall, являются батареями переменного тока.Самым большим преимуществом батарей переменного тока является то, что их можно использовать с любой солнечной системой. К ним можно подключить любой солнечный инвертор, включая микроинверторы, поскольку они могут принимать выход переменного тока от любой системы. Это делает их очень гибкими и легко модернизируемыми для существующих солнечных систем.

Напротив, батареи постоянного тока, такие как LG Chem, не имеют встроенного инвертора. В результате их необходимо заряжать напрямую от источника постоянного тока. Для этого требуется специализированный инвертор, который может передавать мощность постоянного тока, вырабатываемую солнечными панелями, непосредственно в батарею, не преобразуя ее сначала в переменный ток.Когда аккумулятор нуждается в питании дома, мощность постоянного тока от источника питания подается на внешний солнечный инвертор, где она преобразуется в мощность переменного тока, которая затем питает дом.

Самым большим преимуществом батарей постоянного тока является то, что они имеют более высокую эффективность при прохождении цикла приема-передачи. Каждый раз, когда электричество переключается с постоянного тока на переменный (или наоборот), примерно 5% мощности теряется на тепло. Следовательно, чем больше раз вы инвертируете мощность, тем больше энергии вы потеряете. В результате батареи постоянного тока более эффективны, чем батареи переменного тока, поскольку они реже инвертируют мощность.Батареи постоянного тока также обычно дешевле, поскольку в них нет дополнительного инверторного оборудования.

Теперь, когда аккумулятор заряжен дополнительной солнечной энергией, будь то переменный или постоянный ток, эта накопленная энергия может быть использована в доме позже. Есть две основные причины, по которым домовладелец хотел бы иметь дополнительную энергию, запасенную для дальнейшего использования.

Первая причина в том, что в доме отключено электричество из сети.Как только произойдет отключение электроэнергии, резервный шлюз аккумуляторной системы изолирует дом от сети и активирует аккумулятор, чтобы немедленно обеспечить питание цепей, к которым он подключен. В этом отношении батарея будет работать как обычный генератор, за исключением того, что батареи намного лучше генераторов во всех важных аспектах.

Вторая причина хранить энергию для дальнейшего использования — это воспользоваться тарифными планами по времени использования (TOU) от коммунальных компаний. Многие коммунальные предприятия переводят домовладельцев на тарифы TOU, потому что эти планы более точно отражают изменения оптовых цен на электроэнергию в течение дня.В Калифорнии домовладельцы крупных коммунальных предприятий, принадлежащих инвесторам (PGE, SCE, SDGE), должны перейти на тарифный план TOU при установке солнечных батарей.

Согласно тарифному плану TOU дополнительная энергия, которую панели производят в середине дня, менее ценно, чем энергия, потребляемая из сети в ночное время. В результате использование солнечной батареи может помочь домовладельцам сэкономить больше денег, поскольку они не будут платить за коммунальные услуги в вечернее время. Вы можете узнать больше о ставках TOU и экономии здесь.

Это действительно так просто! Солнечные батареи улавливают излишки солнечной энергии и позволяют использовать эту энергию, когда это наиболее выгодно для домовладельца, например, во время отключения электричества или для дополнительной экономии на счетах за электроэнергию.Поговорите с одним из наших консультантов по энергетике, чтобы увидеть вашу индивидуальную солнечную и аккумуляторную систему!

Солнечный элемент: принцип работы и конструкция (схемы в комплекте)

Что такое солнечный элемент?

A Солнечный элемент (также известный как фотоэлектрический элемент или фотоэлектрический элемент) определяется как электрическое устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую энергию посредством фотоэлектрического эффекта. Солнечный элемент — это в основном диод с p-n переходом. Солнечные элементы представляют собой форму фотоэлементов, определяемых как устройство, электрические характеристики которого, такие как ток, напряжение или сопротивление, изменяются под воздействием света.

Отдельные солнечные элементы могут быть объединены в модули, обычно известные как солнечные панели. Обычный кремниевый солнечный элемент с одним переходом может производить максимальное напряжение холостого хода приблизительно от 0,5 до 0,6 вольт. Само по себе это немного, но помните, что эти солнечные элементы крошечные. При объединении в большую солнечную панель можно вырабатывать значительное количество возобновляемой энергии.

Конструкция солнечного элемента

Солнечный элемент в основном представляет собой переходной диод, хотя по своей конструкции он немного отличается от обычных диодов с p-n переходом.Очень тонкий слой полупроводника p-типа выращивается на относительно более толстом полупроводнике n-типа. Затем мы накладываем несколько более тонких электродов на верхнюю часть полупроводникового слоя p-типа.

Эти электроды не препятствуют проникновению света в тонкий слой p-типа. Чуть ниже слоя p-типа находится p-n переход. Мы также предоставляем токосъемный электрод внизу слоя n-типа. Мы герметизируем всю сборку тонким стеклом, чтобы защитить солнечную батарею от любых механических ударов.

Принцип работы солнечного элемента

Когда свет достигает p-n перехода, световые фотоны могут легко попасть в переход через очень тонкий слой p-типа. Световая энергия в виде фотонов поставляет в переход достаточно энергии для создания ряда электронно-дырочных пар. Падающий свет нарушает условие теплового равновесия перехода. Свободные электроны в обедненной области могут быстро перейти на сторону n-типа перехода.

Точно так же отверстия в истощении могут быстро попасть на сторону p-типа перехода.После того, как вновь созданные свободные электроны попадают на сторону n-типа, они не могут дальше пересекать переход из-за барьерного потенциала перехода.

Точно так же вновь созданные отверстия, когда-то выходящие на сторону p-типа, не могут далее пересекать переход, стали с тем же барьерным потенциалом, что и переход. Когда концентрация электронов становится выше на одной стороне, то есть на стороне n-типа перехода, а концентрация дырок увеличивается на другой стороне, то есть на стороне p-типа перехода, p-n переход будет вести себя как маленький аккумуляторный элемент.Устанавливается напряжение, известное как фото-напряжение. Если мы подключим небольшую нагрузку через соединение, через него будет протекать крошечный ток.

V-I Характеристики фотоэлектрического элемента

Материалы, используемые в солнечном элементе

Материалы, которые используются для этой цели, должны иметь ширину запрещенной зоны, близкую к 1,5 ev. Обычно используемые материалы — кремний

1. .
2. GaAs.
3. CdTe.
4. CuInSe ₂

Критерии для материалов, которые будут использоваться в солнечной батарее

1. Должна иметь ширину запрещенной зоны от 1 Ev до 1.8ев.
2. Он должен иметь высокое оптическое поглощение.
3. Должен иметь высокую электропроводность.
4. Сырье должно быть доступно в изобилии, а стоимость материала должна быть низкой.

Преимущества солнечной батареи

1. Отсутствие загрязнения окружающей среды.
2. Он должен прослужить долго.
3. Нет затрат на обслуживание.

Недостатки солнечной батареи

1. Имеет высокую стоимость установки.
2. Имеет низкий КПД.
3. В пасмурный день энергия не может производиться, а также ночью мы не получаем солнечную энергию.

Использование систем солнечной генерации

1. Может использоваться для зарядки аккумуляторов.
2. Используется в люксметрах.
3. Применяется для питания калькуляторов и наручных часов.
4. Может использоваться в космических кораблях для выработки электроэнергии.

Заключение: Хотя солнечный элемент имеет некоторый связанный с ним недостаток, но ожидается, что недостатки будут преодолены по мере развития технологии, поскольку технология развивается, стоимость солнечных батарей, а также стоимость установки снизятся. так что каждый может приложить усилия для установки системы.Кроме того, правительство уделяет большое внимание солнечной энергии, поэтому через несколько лет мы можем ожидать, что каждое домашнее хозяйство, а также каждая электрическая система будет питаться от солнечной или возобновляемой энергии.

Как работают солнечные панели? | Фотоэлементы

На протяжении десятилетий рекламируются как многообещающий альтернативный источник энергии, солнечные панели венчают крыши домов и придорожные знаки, а также помогают поддерживать питание космических аппаратов. Но как работают солнечные панели?

Проще говоря, солнечная панель работает, позволяя фотонам или частицам света выбивать электроны из атомов, создавая поток электричества.Солнечные панели на самом деле состоят из множества небольших блоков, называемых фотоэлектрическими элементами. (Фотоэлектрические элементы просто означают, что они преобразуют солнечный свет в электричество.) Многие элементы, соединенные вместе, составляют солнечную панель.

Каждый фотоэлектрический элемент представляет собой сэндвич, состоящий из двух пластин полупроводящего материала, обычно кремния — того же материала, что и в микроэлектронике.

Связанный: Как работают атомные часы?

Для работы фотоэлектрическим элементам необходимо создать электрическое поле.Подобно магнитному полю, которое возникает из-за противоположных полюсов, электрическое поле возникает, когда противоположные заряды разделены. Чтобы получить это поле, производители «смешивают» кремний с другими материалами, придавая каждому кусочку сэндвича положительный или отрицательный электрический заряд.

В частности, они вводят фосфор в верхний слой кремния, который добавляет к этому слою дополнительные электроны с отрицательным зарядом. Между тем, нижний слой получает дозу бора, что приводит к меньшему количеству электронов или положительному заряду.Все это складывается в электрическое поле на стыке между слоями кремния. Затем, когда фотон солнечного света выбивает электрон, электрическое поле выталкивает этот электрон из кремниевого перехода.

Пара других компонентов ячейки превращает эти электроны в полезную энергию. Металлические проводящие пластины по бокам ячейки собирают электроны и переносят их на провода. В этот момент электроны могут течь, как любой другой источник электричества.

Недавно исследователи создали ультратонкие гибкие солнечные элементы, в которых всего 1.Толщина 3 микрона — примерно 1/100 ширины человеческого волоса — и в 20 раз легче листа офисной бумаги. На самом деле, элементы настолько легкие, что могут находиться на вершине мыльного пузыря, и при этом они производят энергию с такой же эффективностью, как и солнечные элементы на основе стекла, сообщили ученые в исследовании, опубликованном в 2016 году в журнале Organic Electronics. Такие более легкие и гибкие солнечные элементы могут быть интегрированы в архитектуру, аэрокосмические технологии или даже в носимую электронику.

Существуют и другие типы технологий солнечной энергии, в том числе солнечная тепловая и концентрированная солнечная энергия (CSP), которые работают иначе, чем фотоэлектрические солнечные панели, но все они используют энергию солнечного света для производства электричества или нагрева воды или воздуха. .

Примечание редактора : эта статья была первоначально опубликована 16 декабря 2013 г. и обновлена ​​6 декабря 2017 г., чтобы включить последние достижения в солнечной технологии.

Первоначально опубликовано на Live Science .

Как работают солнечные батареи?

Солнечная батарея — это батарея, которая накапливает энергию от солнечной фотоэлектрической системы. Панели системы поглощают энергию солнца и преобразуют ее в электричество, которое затем проходит через инвертор и используется в вашем доме.Батарея — это дополнительный компонент, который может позволить вам накапливать энергию, вырабатываемую панелями, и использовать ее в более позднее время, например, вечером, когда панели больше не производят энергию.

Если у вас нет автономной системы, ваша солнечная фотоэлектрическая система подключена к электросети, что позволяет вашему дому продолжать получать электроэнергию, если ваши панели не производят достаточно энергии для удовлетворения ваших потребностей в энергии. Когда производительность вашей системы превышает потребление энергии, избыточная энергия отправляется обратно в сеть, это процесс, называемый «нетто-учет».Когда это произойдет, вы получите кредит на ваш следующий счет за электроэнергию, который уменьшит вашу сумму платежа.

Но для тех, кто отключен от сети или предпочитает хранить избыточную энергию самостоятельно, а не отправлять ее обратно в сеть, солнечные батареи могут стать отличным дополнением к их солнечной фотоэлектрической системе.

Как упоминалось ранее, избыточная энергия вашей солнечной фотоэлектрической системы откладывается в батарее. Это означает, что излишки энергии могут храниться в нем и могут быть легко использованы вами на месте, когда ваши солнечные батареи не вырабатывают достаточно электроэнергии.

При выборе типа батареи для хранения энергии учитывайте следующее:

1. Срок службы батареи и гарантия
2. Мощность
3. Глубина разряда (DoD)

Срок службы батареи обычно составляет от пяти до 15 лет, хотя ожидается, что он значительно увеличится, чтобы не отставать от роста солнечных панелей с годами. Гарантия на батареи обычно указывается в годах или циклах, например, sonnenBatterie имеет гарантию 10 лет или 10 000 циклов (в зависимости от того, что наступит раньше).

Емкость относится к общему количеству электричества, которое может сохранить батарея. Солнечные батареи обычно штабелируются, то есть вы можете иметь дома несколько аккумуляторных батарей для увеличения емкости.

DoD измеряет степень использования батареи по отношению к ее общей емкости. Если батарея имеет 100% DoD, это означает, что вы можете использовать полную емкость аккумулятора (например, 2,5 кВтч) для питания вашего дома. Если батарея имеет степень защиты 94%, это означает, что вы можете использовать до 94% емкости батареи (например,грамм. для аккумулятора на 2,5 кВт вы можете использовать до 2,35 кВт, прежде чем аккумулятор потребуется снова зарядить).

1. Литий-ионный

Для обеспечения максимального срока службы и защиты от повреждений лучшим выбором для домашнего аккумулятора будет литий-ионный аккумулятор. Большинство новых домашних аккумуляторов используют эту технологию, так как они имеют более длительный срок службы и более высокую степень повреждения. Литий-ионные аккумуляторы также более компактны, хотя и дороже свинцово-кислотных аккумуляторов.Примеры литий-ионных батарей включают sonnenBatterie, LG Chem Resu и Tesla Powerwall.

2. Свинцово-кислотный

Свинцово-кислотные батареи используются в течение десятилетий и являются одними из самых дешевых вариантов домашнего накопления энергии для автономных энергосистем. Недостатком покупки этого типа технологий является то, что они устаревают и имеют более низкую степень разряда по сравнению с другими типами батарей.

Аккумуляторная батарея позволяет вам стать более энергонезависимыми.Батареи максимально увеличивают потребление солнечной энергии, уменьшая количество электроэнергии, которую вам нужно покупать из сети. Они также позволяют вашему дому продолжать использовать солнечную энергию в вечернее время, сохраняя избыточную солнечную энергию, производимую в течение дня, чтобы ее можно было использовать, когда она вам нужна.

В более крупном масштабе батареи могут помочь сбалансировать краткосрочные колебания мощности, управлять пиковым потреблением и действовать в качестве резервного для предотвращения или восстановления после отключения электроэнергии, затрагивающего всю сеть.Установка решений для хранения энергии также влияет на предложение и спрос на возобновляемые источники энергии. Более чистые источники энергии могут быть легче интегрированы в экосистему электричества, когда будут разработаны решения по хранению энергии, и они могут дать нам больше гибкости в производстве и использовании электроэнергии.

Солнечная батарея не обязательно подходит для работы со всеми солнечными фотоэлектрическими системами. Во-первых, вам необходимо убедиться, что ваша система совместима с добавленной к ней батареей, и если вы хотите добавить батарею, чтобы еще больше снизить счета за электроэнергию, вам необходимо убедиться, что ваша система производит достаточно избыточной энергии для зарядки аккумулятор после того, как он обеспечит текущую ежедневную потребность в энергии в ваш дом.В противном случае вам может потребоваться увеличить мощность солнечных панелей, чтобы обеспечить необходимую избыточную энергию.

Если вам нужна дополнительная информация о том, подходит ли аккумулятор для вашей ситуации, свяжитесь с нами сегодня.

— ваше руководство по электрике

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

Используются накопители 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 делается путем постоянного контроля тока, напряжения и температуры батареи.

Типы солнечных фотоэлектрических систем

По способу использования может быть две конфигурации:

• Автономная система
• Система, подключенная к сети

Автономная система

В этой системе мощность 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 используются один или несколько источников в дополнение к фотоэлектрическим панелям. 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.