Componenta principală pentru construcția sistemelor fotovoltaice (FES) sunt modulele fotoelectrice (FEM).
Siliconul cristalin este principala formă în care siliciul este utilizat în fabricarea convertoarelor fotoelectrice și a dispozitivelor electronice de solidaritate utilizând tehnologia plană. Utilizarea siliciului sub formă de filme subțiri (straturi epitaxiale) de structură cristalină și amorfă pe diverse substraturi se dezvoltă activ.
Siliciul cristalin este produs prin recristalizarea siliciului policristalin, care nu este amestecat sau amestecat într-un fel sau altul cu siliciu cristalin. Recristalizarea se realizează prin una din metodele cunoscute. Cea mai obișnuită metodă este Czochralski, o metodă de cristalizare directă a topiturii într-un creuzet. Într-o măsură mai mică, metoda topirii zonei este utilizată pentru a obține cristalele cele mai pure cu rezistența electrică maximă specifică și durata de viață a purtătorilor de sarcină minoritari.
În funcție de metoda de recristalizare, se disting următoarele:
1. lingouri monocristaline siliconice - cilindrice de structuri mono- și policristalice de siliciu cu un diametru de până la 400 mm, obținute prin metoda Czochralski;
2. Creuzet monocristalin de siliciu - lingouri cilindrice de structură monocristalină de siliciu cu un diametru de până la 150 mm, obținut prin metoda topirii zonei fără creuzet;
3. siliciu policristalin - blocuri dreptunghiulare produse în creuzete de mari (recipiente) de formă dreptunghiulară, prin metoda de cristalizare direcționată. Atunci când temperatura de cristalizare a topiturii de siliciu în creuzet (container) la înălțime este coborâtă treptat, astfel cristalitelor să crească într-o singură direcție, forțând treptat proliferează și cristalite mici. Dimensiunea granulelor unui policristalină, astfel cultivate poate ajunge într-o secțiune perpendiculară pe direcția de creștere de 5-10 mm. Blocurile rezultate sunt tăiate pentru a îndepărta porțiunile marginale care conțin particule de creuzet-căptușelii, iar blocul rezultat se taie în prisme pătrate cu dimensiunile de 100x100 mm, 125x125 mm, 150x150 mm, 170h170 mm, 200x200 mm, în funcție de tehnologia utilizată.
Dispozitivele pentru conversia directă a energiei solare sau a energiei solare în electricitate se numesc fotocelule (în Engleză fotovoltaică, din fotografiile grecești - lumină și denumirea unității de forță electromotoare - volți). Transformarea luminii solare în electricitate are loc în fotocelule fabricate dintr-un material semiconductor, de exemplu siliciu, care, sub influența soarelui, produce un curent electric. Conectați celulele fotocelule la module și cele, la rândul lor, una cu cealaltă. Puteți construi stații fotovoltaice mari, panouri solare.
Eficiența sistemelor fotovoltaice pe bază de siliciu cristalin este în prezent de aproximativ 14%, dar celulele foto individuale pot obține eficiență de 20% sau mai mult. Diferența dintre formele mono-, policristaline și amorfe este modul în care atomii de siliciu sunt organizați în cristal. Diferitele FE au o eficiență diferită de conversie a energiei luminoase. Elementele mono- și policristaline au aproape aceeași eficiență, care este mai mare decât pentru fotocelulele bazate pe siliciu amorf.
În FE există un contact din spate și două straturi de siliciu cu conductivitate diferită. Deasupra este o rețea de contacte metalice și o acoperire antireflexie antireflexie, care conferă FE o nuanță albastră caracteristică.
Cea mai simplă baterie solară este un lanț de elemente secvențial conectate. Puteți conecta aceste lanțuri în paralel, rezultând o conexiune serial-paralelă. În paralel, puteți conecta numai lanțuri (conducători) cu o tensiune identică, în timp ce curenții lor sunt însumați conform legii lui Kirchhoff.
Parametrii electrici ai modulului fotovoltaic solar sunt reprezentați ca o celulă solară separată sub forma unei curbe volt-ampere în condiții standard (Condiții de testare standard), adică la o radiație solară de 1000 W / m2, o temperatură de 25 ° C și un spectru solar la o latitudine de 45 ° (AM1,5).
Modulul solar este realizat sub forma unui panou închis într-un cadru realizat dintr-un profil de aluminiu (sau pe o bază din plastic). Panoul este un generator fotoelectric alcătuit dintr-o placă de sticlă, pe partea din spate a căreia între cele două straturi de film de etanșare (laminare) sunt plasate celulele solare conectate electric împreună cu barele metalice. Stratul inferior al foliei de etanșare este protejat de influențele externe de un strat de film de protecție. La interiorul casetei modulului este atașat un bloc de terminale destinat conectării modulului.
Celulele solare de siliciu sunt dispozitive neliniare, iar comportamentul lor nu poate fi descris printr-o formulă simplă, cum ar fi legea lui Ohm. În schimb, pentru a explica caracteristicile elementului, puteți utiliza o familie de curbe ușor de înțeles - caracteristici volt-ampere (VAC)
Tensiunea de ralanti generată de un element variază ușor de la un element la altul într-o singură șarjă și de la o firmă producător la alta și este de aproximativ 0.6V. Această valoare nu depinde de dimensiunea elementului. Situația este diferită de cea curentă. Depinde de intensitatea luminii și dimensiunea elementului, prin care se înțelege suprafața suprafeței sale.
Elementul cu o dimensiune de 100 * 100 mm este de 100 de ori mai mare decât elementul care măsoară 10 × 10 mm și, în consecință, va da un curent de 100 de ori mai mare la aceeași iluminare.
Prin încărcarea unui element, putem comporta puterea de ieșire față de tensiune, obținem caracteristica I-V descrisă în figura 2
Putere de vârf corespunde la o tensiune de aproximativ 0,47 V. Astfel, pentru a evalua în mod corespunzător calitatea celulei solare, și, de asemenea, de dragul elementelor de comparație interconectate, în aceleași condiții, acesta trebuie să fie încărcate, astfel încât tensiunea de ieșire a fost de 0,47 V. După solar articole selectate pentru locul de muncă, care au nevoie să fie sudat. Elementele de serie sunt prevăzute cu grile de colectare actuale, care sunt concepute pentru fire de lipit la ele.
Bateriile pot fi făcute în orice combinație dorită. Cea mai simplă baterie este un lanț de elemente inserate secvențial. De asemenea, puteți conecta lanțurile în paralel, rezultând o conexiune serial-paralelă.
Trebuie remarcat faptul că tensiunea de mers în gol a modulului depinde puțin de iluminare, în timp ce curentul de scurtcircuit și, în consecință, curentul de funcționare sunt direct proporționale cu iluminarea.
Un punct important în funcționarea celulelor solare este regimul lor de temperatură. Când elementul este încălzit cu un grad mai mare de 25 ° C (pentru siliciu), acesta pierde câte 0,0021 V fiecare, adică 0,4% / grad. Figura 3 prezintă o familie de curbe pentru curbele I-V pentru temperaturi de 25 ° C și 60 ° C.
Într-o zi luminoasă, însorită, elementele sunt încălzite la 60-70oC, pierzându-se între 0.07-0.09V fiecare. Acesta este motivul principal pentru reducerea eficienței celulelor solare, ceea ce duce la o scădere a tensiunii generate de modul.
Reducerea temperaturii celulei solare în comparație cu un ideal de 25 ° C duce la o creștere a tensiunii.
Variația tensiunii modulului fotoelectric poate fi calculată prin formula:
unde 0.0021 este coeficientul de temperatură;
ϫТ = Т-25, Т - temperatura elementului;
N- numărul elementelor.
Punctul de intersecție al curbei cu axa de tensiune este numit tensiunea de ralanti - Uxx, punctul de intersecție cu axa curenților este curentul de scurtcircuit Ik.
Puterea maximă a modulului este definită ca cea mai mare putere cu STC (Standart Test Conditions).
Tensiunea corespunzătoare puterii maxime se numește tensiunea maximă de alimentare (tensiunea de funcționare - Sus) și curentul corespunzător - curentul de putere maximă (curentul de lucru - Ip).
Valoarea tensiunii de operare pentru modulul format din 36 elemente va fi astfel de aproximativ 16 ... 17V la 25oC.
O astfel de marjă de tensiune în comparație cu tensiunea de încărcare completă a bateriei (14,4 V) este necesară pentru a compensa pierderile din controlerul descărcării de sarcină a bateriei. Trebuie notat faptul că tensiunea de mers în gol a modulului depinde puțin de iluminare, în timp ce curentul de scurtcircuit și, în consecință, curentul de funcționare sunt direct proporționale cu iluminarea.
Astfel, în timpul încălzirii în condiții reale de funcționare, modulele sunt încălzite la temperatura de C 60-70 °, ceea ce corespunde cu deplasarea punctului tensiunea de lucru, de exemplu, pentru un modul cu o tensiune de lucru 17V - 17V cu o valoare 13,7-14,4V (0,38 0,4 V per celulă).
Alegeți un modul fotoelectric pe care îl puteți găsi în secțiunea magazinului nostru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: