Как действа слънчевата батерия?

Как работи слънчевата батерия?

Днес всеки има слухове за концепцията за алтернативна енергия. Вече не е тайна, че резервите на нефт, газ и други горива в света не са неограничени, така че учени и инженери продължават да търсят възможности за ефективно използване на възобновяеми източници за производство на така необходимата електрическа енергия за всеки. През последните години, слънчеви клетки са престанали да бъдат екзотично, се използва само в космически кораб, те са широко използвани за захранване на сгради, превозни средства, автономно захранване на малки домакински уреди и електроника. Тъй като Слънцето е огромен източник на енергия, достъпен за всички, е полезно да знаете как да преобразувате светлината в електричество или как работи слънчевата батерия.

Съдържанието на статията

• Принципът на слънчевата батерия
• Превръщането на енергията, произведена от слънчеви панели

Принципът на слънчевата батерия

Това устройство, наречено също слънчев панел се състои от набор от свързани чрез определен метод на фотоелектрически преобразуватели, които се състоят от два слоя полупроводници с различни видове проводимост - р и n. Като вещество с такива свойства най-често се използва силиций с определени примеси. В допълнение към това на фосфор в получената структура възниква излишните електрони (отрицателни заряди) и образуваната п-тип полупроводници, и когато смесен бор - р-тип, характеризиращ се с присъствието на електронен дефицит или дупка.Ако поставите тези слоеве между два електрода, както е показано на снимката, и осигурете достъп до горната светлина, ще получите фотоелектричен преобразувател.

-

Щракнете върху изображението за да уголемите

Когато осветявате елемент, той абсорбира част от инцидентната енергия, което води до допълнително генериране на дупки и електрони. Електрическото поле, съществуващо в р-n кръстовище, първото преминаване към р-областта, а второто - към n-зоната. По този начин в долния електрод положителни заряди се натрупват в горната - отрицателен, тоест, потенциална разлика - постоянно напрежение U. Така фотоелектричния конвертор работи като източник на електродвижещо напрежение (EMF) - малка батерия. Ако е свързан товар, ще се появи ток в схемата, чиято стойност ще зависи от вида на фотоклетката, нейните размери, интензивността на слънчевата радиация и съпротивлението на свързаните потребители. Емф на батерията намалява с повишаване на температурата от около 0, 4% / ° С Ето защо, за ефективна и дългосрочна работа, панелът трябва да се охлажда чрез вентилатори или водни системи.

Най-важният параметър на източника на слънчева енергия е мощността P = UI. Разбира се, токът и напрежението, получени в резултат на работата на една фотоклетка, не са големи, затова в батерията те се комбинират по определен начин, за да увеличат тези индикатори. Ако свържете конверторите последователно, общото изходно напрежение ще бъде пропорционално на техния брой. Паралелното свързване на отделните елементи води до увеличаване на тока. Чрез комбиниране по определен начин и двата вида връзки, както е показано на снимката, получават необходимите изходни параметри на акумулатора и следователно неговата мощност.

Щракнете върху картинката, за да уголемите

Когато осветявате батерията, не цялата енергия от слънчевата радиация се превръща в електричество - част от нея се отразява и се поглъщат и отоплителни елементи. Повечето промишлени фотоволтаични панели имат ефективност от 9-24%. Също така е важно да знаете как слънчевата клетка работи при условия, при които някои от елементите са потъмнели. В този случай преобразувателите, които не са изложени на слънчева светлина, ще бъдат превърнати в консуматори на енергия и отоплявани. Следователно, групите от фотоклетки се избутват от диоди с ниска устойчивост, които предотвратяват преминаването на ток през потъмнелите компоненти на батерията. Панелът ще работи с по-малко захранване.

към съдържанието ↑

Превръщането на енергията, произведена от слънчеви панели

фотоволтаични клетки произвеждат постоянен ток напрежение, но много видове променлива оборудване задвижвани който изисква подходящи преобразуватели. В допълнение, слънчевите панели произвеждат електричество през деня и консумацията му се извършва денонощно, поради което са необходими допълнителни компоненти, които ще съхраняват и разпределят енергия. Да разгледаме пример за система за захранване на сграда, използваща слънчеви източници - малка слънчева електроцентрала, чиято структура е показана на снимката.

кликнете върху снимката, за да се увеличи

Тази схема може да работи в сгради, където има мрежа, слънчева батерия, използвана за спестяване на консумацията на енергия от него, както и източник на резервно копие, когато основните. Общият принцип на такава система: постоянното напрежение, генерирани от фотоелектрически преобразуватели се подава към инвертора, което го превръща в променлив ток и батерии, които се зарежда под контрола на специален контролер, магазин енергия.

В този случай, устройствата в къщата са разделени в излишни - тези, за които спирането на захранването може да доведе до нежелани последици (хладилник, видео наблюдение, алармени системи), и които не са излишни - всички останали. Когато мрежата е изключена, инверторът доставя излишните устройства от соларната батерия и ако енергията от нея е недостатъчна, тогава от батериите. Когато мрежата е свързана, генерираната от панела електрическа енергия първо ги зарежда. И когато това вече не е необходимо, инверторът преобразува DC напрежението в променливо напрежение, от което се захранва натоварването. Това спестява консумация от основния източник.

Слънчевите панели могат да се използват без допълнително оборудване за захранване или зареждане на портативно електронно оборудване, работещо с постоянен ток, например калкулатори, играчи, фенерчета, мобилни устройства.

В допълнение към електричеството, можете да получите директно топлина от енергията на светлината. За целта се използват слънчеви колектори. Като се има предвид, че днес е налице тенденция за намаляване на цената на фотоволтаичните клетки и увеличаване на тяхната ефективност, като цяло слънчевата енергия - обещаващ посока, което позволява на тихо и екологично чист начин да получите безплатен електрическа и топлинна енергия за отопление и топла вода.