Из чего делают солнечные панели


В условиях постоянного повышения цен на энергоресурсы, все больше внимания уделяется альтернативным источникам электроэнергии. Таким путем снижается зависимость от централизованных поставок, улучшается экологическая обстановка. Одним из направлений является производство солнечных батарей, которое к настоящему времени в целом обеспечивает растущие потребности населения.

Что такое солнечная батарея

Первые эксперименты в области солнечной энергетики начались в середине прошлого века. Ведущие индустриальные страны попытались использовать термальные станции для получения электрической энергии. Данная технология предполагала нагревание воды концентрированными солнечными лучами, после чего она превращалась в пар. Затем этот пар под давлением подавался на турбины генератора, заставлял их вращаться, в результате чего начинала вырабатываться электроэнергия.

В этих установках солнечная энергия неоднократно трансформировалась, поэтому их эффективность была на очень низком уровне. Постепенно, с развитием производства полупроводников, появились устройства, напрямую преобразующие солнечные лучи в электрический ток. Это стало возможно, благодаря фотоэлектрическому эффекту, открытому еще в 19-м веке. Но вплотную приблизиться к созданию настоящей солнечной батареи удалось только благодаря полупроводникам. Постепенно началось их массовое производство, в том числе и в РФ.


Из чего делают солнечные панелиКак устроена солнечная панель

В конструкцию панели входит определенное количество элементов, являющихся фотоэлектрическими преобразователями. С их помощью солнечная энергия превращается непосредственно в электрическую. Основным материалом для изготовления служит монокристаллический или поликристаллический кремний, выращенный искусственным путем. Они производятся по разным технологиям и отличаются коэффициентом полезного действия.

Из чего делают солнечные панели

Эффективность фотоэлементов определяется их полезной мощностью, которая зависит от напряжения и выходного тока. На состояние этих параметров оказывает влияние интенсивность солнечного излучения, попадающего на поверхность панели. Значение выходного тока зависит еще и от размеров фотоэлементов: чем ярче свет, тем сильнее генерация тока. При пасмурной погоде происходит резкое снижение зарядного тока и отдаваемой мощности.

Соединение фотоэлементов между собой осуществляется с помощью последовательной и параллельной схемы. В первом случае это способствует увеличению выходного напряжения, а во втором – выходного тока. Обычно используется комбинированный способ, позволяющий улучшить оба показателя и сделать их наиболее оптимальными. Данное соединение обеспечивает надежную работу всей панели, даже, если какой-то из элементов вышел из строя.

При попадании одного из фотоэлементов в тень, он на этот период сам становится потребителем тока из-за разрядки аккумулятора. В подобной ситуации возможен его перегрев и выход из строя. Чтобы этого не произошло, выполняется шунтирование диодами по 4 штуки на каждый элемент. При частичном попадании панели в тень, ток начинает проходить через диоды, что и спасает затененные места от перегревания.


Из чего делают солнечные панели

Весь набор фотоэлементов размещается в общем корпусе, соединяющем и скрепляющем всю конструкцию. Каркас изготавливается из алюминиевого профиля, а для защиты используется специальное закаленное стекло, покрытое отражающей пленкой. Шунтирующие диоды размещаются в распределительной коробке.

Солнечная батарея не может отдавать выработанный ток непосредственно потребителю. Для этой цели используется специальное оборудование – аккумуляторы, контроллеры, инверторы, соединительные провода и другие детали.

Разновидности кремниевых установок

Прежде чем рассматривать изготовление солнечных батарей, необходимо изучить материалы, используемые в фотоэлектрическом слое элементов. Это связано с тем, что каждый материал требует собственной технологии производства и в конечном итоге влияет на характеристики и стоимость конкретного изделия.

В большинстве солнечных панелей применяются кремниевые кристаллы. Разрабатываются батареи с другими материалами, однако, несмотря на их высокий КПД, они не нашли широкого применения из-за своей высокой стоимости. В настоящее время производители солнечных батарей не изготовляют таких устройств, поскольку это неэффективно и нецелесообразно.


Из чего делают солнечные панели

Элементы на основе кремния обладают повышенной чувствительностью к нагреву. Для замеров электрической генерации используется базовая температура в 25 градусов. С каждым повышением ее на 1 градус происходит снижение эффективности панелей до 0,5%. Основой кремния служат размолотые кристаллы кварцевого песка, превращенного в порошок.

В зависимости от способа производства, все панели разделяются на следующие виды.

Монокристаллические

Отличаются темно-синим цветом, равномерно распределенным по всей поверхности. Изготавливаются из наиболее чистого кремния, что позволяет получить лучший КПД, хотя и за высокую цену. Такая повышенная стоимость получается за счет сложности технологических процессов, ориентирующих кристаллы в одном направлении. В этом случае для максимального КПД требуется строго перпендикулярное падение лучей солнца на поверхность фотоэлементов.

В связи с этим, монокристаллическим панелям необходимо дополнительное оборудование, обеспечивающее их вращение и приведение в нужное положение в течение дня. Среди них широким спросом пользуются российские солнечные панели.


Поликристаллические

Обладают неравномерным синим окрасом различной интенсивности по причине хаотичной ориентации кристаллов. В фотоэлементах используется кремний, не такой чистый как в монокристаллическом варианте, однако, из-за различной направленности кристаллов обеспечиваются хорошие показатели КПД даже в пасмурную погоду.

Более низкие требования и неоднородная структура кремния существенно удешевляет его производство, что влияет и на конечную стоимость таких панелей. Им не требуется постоянная ориентация относительно солнца, поэтому они чаще всего устанавливаются на крышах частных домов и промышленных объектов.

Из чего делают солнечные панели

Панели с аморфным кремнием

Технология изготовления совсем другая по сравнению с предыдущими вариантами. В данном случае применяется не чистый кремний, а гидрид кремния, разогреваемый до состояния пара и осаждаемый на специальную подложку. У таких панелей сравнительно низкий КПД – всего 8-9%, но и цена у них небольшая.

Сегодня показатель КПД удалось поднять до 12%, но таких изделий на рынке еще очень мало, и они дорогие. На эффективность аморфных панелей не оказывает влияния даже значительное повышение температуры.

Изготовление фотоэлементов


На всех специализированных предприятиях производство солнечных батарей начинается с изготовления фотоэлементов. Для каждого типа кристаллов существует собственная технология производства.

Монокристаллический кремний получается в результате термической обработки исходного сырья. На выходе получается слиток материала в виде прямоугольного бруска с однородной кристаллической решеткой и высокой степенью чистоты. Углы бруска обрезаются, а сам он разрезается на тонкие пластинки. В результате получаются квадраты с закругленными углами, которые используются в качестве фотоэлементов.

Из чего делают солнечные панели

Производство поликристаллических элементов более простое, поскольку не требуется выращивание кристаллов с однородной структурой. Здесь также используется термическая обработка сырья. После разрезания брусков получаются тонкие пластинки с видимой разнородной структурой и хаотичным расположением частичек. Свет, попадая на них, отражается на соседние частички, в результате чего, общая отражающая способность снижается примерно на 25%.

Для улучшения поглощающих свойств поверхность пластинок последовательно обрабатывается щелочами и кислотами. Данную технологию применяет практически каждый завод по производству солнечных батарей.

Аморфные панели изготавливаются методом напыления гидрида кремния на жесткую или гибкую поверхность. С целью придания определенных свойств, в распыленный материал добавляются различные наночастицы и микроэлементы. Готовые пластины покрываются специальным материалом, снижающим отражающие свойства. В противном случае, примерно 10% излучения отразится назад и выпадет из процесса генерации электрического тока. За счет покрытия, свет проникает максимально глубоко и не отражается обратно.

Производство солнечных панелей


Для сбора заряда на лицевую сторону пластины наносится металлизированная сетка с оптимальной толщиной линий и их расположением относительно друг друга. Как правило, используется специальная паста, содержащая серебро. Высокая проводимость серебра позволяет увеличить КПД фотоэлементов на 15%.  Далее, из полученных фотоэлементов собираются солнечные батареи в общую конструкцию.

Из чего делают солнечные панели

Все производство готовых изделий можно условно разделить на несколько этапов:

  • В первую очередь выполняется тестирование, замеряют электрические характеристики. Для этот используют ксеноновые лампы, способные производить мощные вспышки. По итогам испытаний элементы сортируются и переходят на следующий этап.
  • Из готовых элементов выполняется формирование секций, укладываемых на стеклянную подложку. Для укладки используются специальные вакуумные захваты, чтобы исключить любое воздействие на пластины. Один блок состоит из 4-6 секций, а каждая секция включает в себя 9-10 фотоэлектрических пластин. Соединение блоков между собой осуществляется методом пайки, поэтому каждый собранный таким образом компонент, служит дольше.

  • Далее выполняется ламинирование соединенных блоков этиленвинилацетатной пленкой, после чего на поверхность наносится защитное покрытие. Все операции производятся на оборудовании с ЧПУ, а параметры ламинирования контролируются в течение всего процесса.
  • На последнем этапе готовая конструкция помещается в рамку из алюминиевого профиля. Все соединения выполняются клеем-герметиком. По окончании сборки готовые солнечные панели вновь тестируются на соответствие выдаваемых параметров нормативным показателям. Такие меры позволяют снизить процент брака и увеличить срок службы солнечных батарей.

Производители солнечных батарей

Солнечные батареи уже давно перешли из стадии экспериментов в широкое промышленное производство. Хорошую и качественную продукцию выпускают отечественные заводы. Вниманию потребителей предлагаются следующие российские производители солнечных панелей.

Из чего делают солнечные панели

Зеленоградская компания ЗАО «Телеком-СТВ» (Москва и Подмосковье)

Их продукция примерно на 30% дешевле зарубежных аналогов. Панель, мощностью 100 Вт, стоит примерно 6000 рублей, при заявленном КПД 20%. Предприятие специализируется на выпуске монокристаллических панелей.


Рязанский завод металлокерамических приборов (ЗМКП)

Один из популярных в России завод. Основной упор также делается на монокристаллы. Налажен выпуск дополнительного оборудования – инверторов, контроллеров и других компонентов. Производятся панели небольшой мощности для зарядки мобильных устройств.

Краснодарский завод «Сатурн»

В технологиях применяются металлические, струнные, сетчатые и другие типы каркасов. Продукция компании «Сатурн» отличается высокими эксплуатационными характеристиками не только в обычных условиях, но и в космосе. Предприятие «Сатурн» выполняет полный цикл работ по проектированию, изготовлению и испытанию солнечных панелей, считается одним из лучших предприятий.

НПП «Квант»

Специализируются на выпуске солнечных панелей с двухсторонней чувствительностью. Кроме традиционных материалов, используют арсенид галлия. Самой популярной моделью является Квант КСМ-180П, мощностью 185 Вт, с напряжением 36 В. Срок эксплуатации, заявленный изготовителем, составляет 40 лет, ориентировочная стоимость – 20000 рублей.

Рекомендуем статьи по теме

Источник: electric-220.ru

Что такое солнечные панели?


Визуально с этими устройствами знакомы многие, но лишь единицы знают, как на самом деле устроены эти приборы. Солнечная батарея включает фотоэлектрические преобразователи, изготовленные из кремния. Их соединяют между собой последовательно или параллельно, что приводит к увеличению мощности, напряжения и тока. Такой способ – страховка на случай того, что если один из элементов выйдет из строя, то устройство продолжит работать, хотя и с меньшей производительностью.

Использовать данный источник энергии можно для освещения, работы бытовых электроприборов, а также отопления зданий. Установленные на крышу частных домов или в других подходящих местах, они дают полную независимость от поставщиков электроэнергии. В последнее время для получения не только тока, но и подогрева воды используется гибридная солнечная панель. Устройство помогает решить две проблемы, при этом сэкономив на материалах.

Из чего состоят солнечные панели?

Конструкция представляет собой систему взаимосвязанных элементов, в структуре которых используется принцип фотоэффекта. В зависимости от производителя и вида установки готовые комплекты солнечных панелей для частного дома содержат следующие компоненты:

  1. Материал-полупроводник расположенный под закаленным стеклом. Представляет собой два слоя материалов с разной проводимостью. Одни имеют избыток электронов, а второй – недостаток. Они разделены тонким слоем элемента противостоящего их смешиванию.
  2. Источник электропитания.
  3. Аккумулятор, накапливающий и сохраняющий энергию.
  4. Контроллер заряда солнечной панели.
  5. Инвертор-преобразователь.
  6. Стабилизатор напряжения.
  7. Соединяющие провода.

из чего состоят солнечные панели

Как работает солнечная панель?

Раньше фотоэлементы использовались только в космосе в качестве основного источника энергии спутников. В настоящее время солнечные батареи все больше входят в нашу жизнь, однако мало кто знает, как они работают. Стоит выяснить, как происходит преобразование лучей в электричество. Без сложных технологических подробностей принцип деятельности солнечной панели для дома описывается так:

  1. Есть фотоэлектрические ячейки, состоящие из полупроводникового материала, упакованные в общую рамку.
  2. Когда на их поверхность падают лучи, они нагреваются, частично поглощая энергию и таким образом высвобождая электроны внутри.
  3. С помощью электрического поля происходит движение свободных электронов в определенном направлении, что и образует ток.
  4. Он движется по медным жилам, покрывающим батарею, и направляется непосредственно в место назначения. Это может быть электронный прибор или аккумулятор, в котором ток накапливается.

История солнечных панелей

Об использовании энергии солнца люди задумывались давно, но раньше технологические возможности не позволяли это сделать. Отправной точкой в этом направлении считается открытие фотогальванического эффекта в 1839 году ученым А.Э. Беккерель. Всерьез об использовании солнечной энергии заговорили только в 1883 году, когда был изобретен первый модуль работающий на этом источнике. Прототипы были представлены во Франции на всемирной выставке, они фокусировали солнечные лучи с помощью зеркал и реформировали их в пар.

Однако ученым понадобилось еще несколько десятилетий, чтобы создать солнечные панели, способные преобразовывать энергию лучей в электрическую. Приборы были громоздкими и малоэффективными. Добиться приемлемых результатов удалось в 70-е года 20 века, но устройства были такими дорогими, что применялись только в космической отрасли. Первые солнечные батареи для дома появились к 90-м годам и с каждым годом их модификация постоянно совершенствуется.

история появления солнечный батарей

Виды солнечных панелей

Первоначальная классификация происходит по типу рабочего слоя и конструктивным особенностям, так, панели бывают жесткими и гибкими. Солнечные батареи для частного дома по типу фотоэлектрического слоя подразделяют на:

  • кремниевые;
  • теллурий-кадмиевые;
  • полимерные;
  • органические;
  • комбинированные;
  • многослойные.

Кремниевые солнечные батареи

В настоящее время это самый распространенный вид, который представлен на рынке. Кремний наделен следующими характеристиками: доступность, невысокая стоимость, хорошие показатели производительности по сравнению с конкурентными видами. Солнечные панели разделяются на такие подвиды:

  • монокристаллические;
  • гибкие солнечные батареи аморфные;
  • поликристаллические.

кремниевые солнечные батареи

Пленочные солнечные батареи

Их появление – следующий шаг развития источников питания на альтернативной энергии. Изготавливаются они путем печати электронных чернил на прозрачных пластиковых листах. Основным преимуществом является низкая себестоимость по сравнению с модульными конструкциями. Помимо этого они имеют высокую производительность даже при рассеянном свете. Легкость и эластичность привели к тому, что комплект таких солнечных батарей можно разместить на любых поверхностях. Одной из новинок является тонкая пленка, которая используется для преобразования окон в электрический генератор.

Помимо этого пленочные батареи решают такие задачи:

  • отражают солнечное тепло;
  • пропускают нужное количество света;
  • поглощает вредное ультрафиолетовое излучение.

пленочные солнечные батареи

Как выбрать солнечные панели?

Какие модели лучше однозначного ответа нет, все зависит от многих факторов. Выбирая солнечную панель, нужно обратить внимание на следующие моменты:

  1. Финансы. Чтобы не переплачивать, для домашнего использования рекомендуется приобрести устройство примерно на 12 кВт.
  2. Мощность. В продаже есть разные предложения. Здесь необходимо учитывать количество электроприборов и включить запас в 10-15%.
  3. Несущее стекло. Панель фотоэлементов должна быть спрятана под закаленной поверхностью с обязательной ламинацией. Стекло вставляют в паз и закрепляют герметиком.
  4. Материал профиля и его толщина. Он должен представлять собой надежный несущий элемент с ребрами жесткости.
  5. Комплектация. Помимо панелей нужно сразу приобретать все составляющие для создания полноценной сети.
  6. Способ крепления и месторасположение. Нужно выбирать место, где наблюдается наибольшая интенсивность солнечного света с утра до полудня.
  7. Срок службы солнечных панелей. Показатель зависит от качества герметизации материала. Чем он больше, тем дольше не стоит переживать о ремонте и замене оборудования.

Портативная солнечная панель

Популярность использования альтернативных способов получения электроэнергии привела к появлению переносных устройств. Улучшенная солнечная панель используется для получения доступа к электричеству без электросети. Выбор модели осуществляют в зависимости от требований:

  1. Для подзарядки аккумулятора телефона хватит устройства с накопительной способностью 2-3 тыс. мАч. Его вес составляет 300 г.
  2. Малую бытовую технику или ноутбуки сможет поддержать в рабочем состоянии модель с выходным током не менее 2500 mА. Она выглядят как раскладная сумочка, состоящая из нескольких соединенных между собой панелей. Вес до 2-х кг.

портативная солнечная панель

Рейтинг солнечных панелей

Увеличение спроса на фотоэлектрические модули привело к появлению огромного количества новых производителей на рынке. Обычному человеку сложно сделать правильный выбор в пользу той или иной модели. Предлагаем познакомиться с рейтингом лучших солнечных панелей:

  1. Trina Solar;
  2. Jinko Solar;
  3. Canadian Solar;
  4. Seraphim;
  5. JA Solar;
  6. Panasonic;
  7. SunTech;
  8. LONGi Solar;
  9. ABi-Solar;
  10. Risen Solar.

Независимо от того, что солнечные панели российского производства пока не вошли в перечень лучших, они выпускаются в большом количестве и постепенно отвоевывают рынок на родине. Каждому покупателя решать в индивидуальном порядке, на какой фирме остановить выбор. Это может быть отечественный производитель или зарубежный, все зависит от финансового состояния и выдвигающихся требований.

Как подключить солнечную панель?

Данные устройства не привередливы их можно установить в любом хорошо освещенном месте на крыше, балконе или на участке. Главное, провести подключение таким образом, чтобы соблюсти угол наклона от горизонта и ориентацию расположения. Установка солнечных панелей требует качественного закрепления в четырех точках. Сделать это можно с помощью фиксаторов или болтов. После этого проводят последовательное подключение всех компонентов. Рекомендуется придерживаться следующей схемы:

  1. Подключают аккумулятор к контроллеру с помощью медного кабеля.
  2. Соединяют фотоэлемент и контролер.
  3. В последнюю очередь подключают инвертор к аккумулятору.

Солнечная панель своими руками

Перед началом сборки важно определиться с установленной мощностью. Для этого нужно подсчитать всю нагрузку, которая будет питаться от солнечной батареи. Солнечные батареи для частного дома собираются следующим образом:

  1. Подготовка каркаса. Делают его из обычного или оргстекла. Важно чтобы оно не пропускало ИК-спектр, что поможет снизить нагрев солнечных элементов.
  2. Пайка фотоэлементов. Ее проводят очень аккуратно, потому что элементы хрупкие. Перед этим в обязательном порядке наносят флюс и припой.
  3. Сборка. Солнечные фотоэлементы переносят на лицевую поверхность, сохраняя между ними расстояние 5 мм. Крайние элементы припаиваются к шинам.
  4. Герметизация. Ее проводят после проверки качества пайки. Систему помещают в каркас, фиксируют по краям и в середине, а потом заливают расстояние между элементами с помощью герметика.

Источник: womanadvice.ru

Область применения солнечных батарей.

Содержание:

Устройство и принцип работы.
Как собрать своими руками.
Недостатки и преимущества.

Человечество научилось пользоваться солнечной энергией во многих областях своей жизни, но вот какие из них самые интересные:

  1. Электроника – уже давно во всем мире делают портативные устройства вроде калькуляторов, карманных фонариков и пр.
  2. Авиация – в данной области не так давно произошел прорыв: в Швейцарии создан самолет, использующий лишь солнечную энергию, запасая ее в батареи аккумулятора. Первый полет прототипа продолжался 26 часов.
  3. Электромобили – здесь применение солнечной энергии малоэффективно, КПД на уровне 10–15%. Поэтому много электричества для аккумулятора автомобиль запасти не может, к тому же солнце светит не всегда, сокращая тем самым суточный пробег.
  4. Энергообеспечение зданий – крыши домов некоторых тропических стран оборудованы солнечными батареями. Так значительно экономится электричество.
  5. Дороги – в 2014 открылась велодорожка в Голландии, выложенная солнечными панелями. Проект оказался недостаточно эффективен, но сейчас рассматривается строительство проезжих частей из солнечных батарей во Франции. По таким дорогам электромобили смогут передвигаться без подзарядки.
  6. Космос – здесь солнце светит постоянно и без помех для солнечного модуля, поэтому на космических аппаратах они устанавливаются повсеместно.
  7. Медицина – учеными из Южной Кореи была разработана солнечная батарея, вживляемая под кожу. Она тоньше волоса в 15 раз, ее цель – обеспечить имплантированное в тело оборудование бесперебойным электричеством.

Устройство и принцип работы солнечных батарей.

Составные части солнечной батареи называются фотоэлементами. Соединение между ними параллельное и последовательное, а располагают их на каркасе из материалов, не проводящих электричество. Полупроводники работают благодаря фотогальваническому эффекту, означающему трансформацию лучистой энергии солнца в электричество.

Для изготовления солнечных батарей используют кремний, это второй по распространенности химический элемент на Земле. У него высокая электропроводимость и хорошая способность притягивать солнечные лучи. Однако обычный кремний для данного производства не годится, его преобразовывают в пригодный, по специальной технологии. Изготовление такого кремния – очень дорогой и сложный процесс.

Бывают два вида фотоэлектрических преобразователей: на основе монокристаллического и поликристаллического кремния. Их производят по разной технологии. КПД первого равен 17,5%, а второго – менее 15%. Конструкция состоит из отдельных модулей, подключаемых между собой блоками.

Из чего делают солнечные батареи зависит от ее наиболее значимого параметра – полезной мощности. Расчет экономичности всей установки зависит именно от нее. Полезная мощность определяется по напряжению и силе тока на выходе, на которые влияет интенсивность лучей солнца.

В итоге электроэнергия переходит на хранение в аккумуляторы и накапливается там. Аккумулятор – это химический источник тока, который заряжается при контакте с потенциалом больше его собственного напряжения. Слабый солнечный свет снижает интенсивность заряда батареи аккумулятора, тогда она отдает энергию электроприемнику. Получается, что аккумуляторная батарея всегда функционирует в режиме разрядки и подзарядки.

Следить за этими процессами можно при помощи специального контроллера. Циклический заряд требует постоянного напряжения или постоянного заряда тока. Когда заряд батареи полон, к ней еще подключают резистор, поглощающий избыточную мощность.

Изготовление солнечной батареи своими руками.

Изготовление солнечных батарей.

Расчет собственной солнечной электростанции не должен сразу быть грандиозным и масштабным. Достаточно будет в первый раз сделать пробную панель небольшой площади, а потом, используя те же схемы, нарастить на конструкцию остальные элементы.

  1. Изготовление каркаса. Здесь расчет максимально простой, а материалом служат алюминиевые уголки, либо уже готовые рамы со стеклом. Покрытие может быть прозрачным и с минимальной пропускной способностью ИК-спектра, чтобы не спровоцировать нагревание кремниевых элементов. Менее подходящий – поликарбонат, а наиболее доступным можно считать стекло, оптимальное решение – плексиглас.
  2. Монтаж корпуса батареи. Необходимо включить в расчет дополнительное расстояние между модулями, около 3 мм. Схема требует предварительного изготовления рамы, соединение выполняют при помощи метизов. Чтобы расчет долговечности батареи оправдал себя, должна быть обеспечена максимальная герметичность конструкции. В раму закладывается лист прозрачного материала, прижимается и фиксируется, все должно хорошо просохнуть, чтобы испарения герметика не создали пленку на элементах. Соединение углов проводится согласно схемы метизами и шурупами.
  3. Пайка солнечных элементов. Кропотливый и сложный процесс, но если произвести расчет, самодельная солнечная батарея обойдется в 4 раза дешевле заводской панели. Сэкономить средства поможет покупка в интернете элементов с дефектами, которые не потеряли своей функциональности. Однако внешний вид всей конструкции несколько пострадает. Сперва необходимо припаять контакты, нужно быть аккуратным, так как солнечные элементы довольно хрупкие. Нужно изготовить картонную заготовку и по ней нарезать проводники. Ориентируйтесь схемы, на пайку уйдет много времени.
  4. Сборка солнечной панели. Соединение элементов проще проводить на разметочной подложке, в расчет площади нужно добавить 3–5 мм между каждой частью батареи. За основу можно взять лист фанеры, маркировать уголки на нем и закрепить элементы поочередно на монтажную ленту. Герметизация не нужна, однако такой способ крепления в полевых условиях не обеспечит долгую службу панели. Электрическая схема пайки подразумевает расположение «плюсовых» дорожек на лицевой, а «минусовых» на обратной стороне элементов. Далее следует нанесение флюса и припоя, а затем аккуратная пайка серебряных контактов. Клемма выводится на внешнюю сторону рамы. Соединение токовыводящих проводов должно быть изолировано, для этого могут быть использованы трубки для капельницы.

Интересное:

Сборка солнечных батарей своими руками.
Солнечная батарея из алюминиевых банок своими руками.
Изготовление солнечной панели своими руками.

Солнечная батарея на крыше.

Добросовестный расчет, качественное оборудование, четкая схема и усидчивость обеспечат долгое функционирование самодельной солнечной батареи для домашних нужд.

Недостатки и преимущества источников солнечной энергии.

Устройство солнечной батареи можно охарактеризовать как с положительной, так и с отрицательной стороны.

Плюсы:

  • все оборудование весит относительно немного;
  • отсутствие необходимости прокладывания к опорам кабеля;
  • расходы на установку и обслуживание панелей сведено к минимуму;
  • оборудование при работе не издает абсолютно никакого шума;
  • энергия солнца экологически чистая;
  • общедоступность и неисчерпаемость;
  • солнечные батареи способны прослужить довольно долго.

Минусы:

  • процесс сборки и расчет требуют большого труда;
  • ночью батареи не вырабатывают электричество;
  • солнечные панели очень громоздкие;
  • низкий КПД – в электричество преобразуется около 20% энергии, остальное рассеивается в виде тепла;
  • эффективность работы панелей снижается при пасмурной погоде;
  • оборудование чувствительно к загрязнениям и механическим повреждениям.

Интересное: 7 мифов об альтернативной энергии.

Солнечная энергия.

Факторы, которые необходимо учитывать при конструировании солнечных батарей:

  • региональные особенности солнечной активности;
  • расчет угла наклона солнечной панели и возможность ее слежения за солнцем;
  • насколько энергоемко оборудование, которое будет питать солнечная батарея;
  • важно, из чего изготовлены панели (оргстекло, кремний, стекло и т.д.).

Источник: ekobatarei.ru

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.

И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.

На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.

А вот фотоэлектрическая панель в сборе.

На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:

  1. Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
  2. Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
  3. Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
  4. Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.

Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.

Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.

Расчет фотоэлектрических панелей

Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.

Для примера рассмотрим перечень электрооборудования, которое сможет обеспечивать энергией небольшая солнечная электростанция мощностью 250 Вт.

Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.

Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.

Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.

Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.

Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.

При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.

Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.

Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.

Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

Если с первого раза произвести правильный расчет фотоэлектрических панелей не удалось (а непрофессионалы очень часто сталкиваются с подобной проблемой), это не беда. Недостающую мощность всегда можно будет восполнить, установив несколько дополнительных фотоэлементов.

Источник: www.forumhouse.ru

Из чего состоит современная солнечная батарея: элементы конструкции

Солнечная батарея состоит из алюминиевой рамы, закаленного стекла, двух герметиков (EVA), солнечной панели, задней крышки, распределительной коробки.

Из чего состоит солнечная батарея

Из чего состоит солнечная батарея: материалы для фотоэлементов

В современном производстве солнечных панелей используют кремний, как основной материал. Это распространенный материал в природе, но он имеет много лишних примесей, которые следует убрать для дальнейшего использования. Сам процесс очистки является трудоемким и финансово затратным, что в свою очередь влияет на стоимость солнечных батарей. Ведь чем чище кремний, тем выше КПД панелей.

Существует два самых распространенных вида кремния, из чего состоят солнечные батареи, это монокристаллический и поликристаллический. О технологии производства каждого, расскажем ниже.

Монокристаллический кремний. Сначала кремний расплавляют, затем из массы выращивают природный цельный кристалл. Когда монолит достигает необходимых размеров, его режут на очень тонкие пластинки и уже потом используют в производстве фотоэлементов. Это наиболее долгий и затратный процесс. Но благодаря таким монокристаллическим фотоэлементам, можно по максимуму выжать КПД из солнечных электростанций.

Поликристаллический кремний. Здесь используется технология попроще и допускается присутствие примесей, потому он на порядок дешевле. Сначала природный кремний расплавляют, затем полученные пары охлаждают и осаждают. Так получаются пластины для поликристаллических панелей.

Распределительная коробка солнечной панели

Распределительная коробка — это небольшое устройство защищенное от атмосферных воздействий корпус. Коробка являет собой заднюю часть из чего состоит солнечная батарея. Распределительная коробка важная составляющая, поскольку она является центральной точкой, где все ячейки устанавливают межсоединение и защищают от влаги и грязи.

Распределительная коробка солнечной батареи

Алюминиевая рама

Алюминиевая рама играет критически важную роль как для защиты батареи, так и для обеспечения надежной структуры для установки панели солнечных батарей. Рама должна быть легкой, но жесткой и способной выдерживать экстремальные нагрузки при сильном ветре и внешних силах.

Рама солнечной батреи

На этом все. Мы рассказали про основные компоненты конструкции из чего состоит солнечная батарея и технологию производства моно и поликристаллических фотоэлементов. Надеемся вам было интересно.

Источник: joule.net.ua


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.