Pinahusay ng mga physicist mula sa Russia ang kahusayan ng mga solar panel ng 20%

Relasyon sa pagitan ng kahusayan at mga materyales at teknolohiya

Paano gumagana ang mga solar panel? Batay sa mga katangian ng semiconductor. Ang liwanag na bumabagsak sa kanila ay gumagawa ng pagkatok sa pamamagitan ng mga particle ng mga electron na matatagpuan sa panlabas na orbit ng mga atomo. Ang isang malaking bilang ng mga electron ay lumilikha ng potensyal na kasalukuyang kuryente - sa ilalim ng mga kondisyon ng closed circuit.

Para makapagbigay ng normal na power indicator, hindi sapat ang isang module. Ang mas maraming mga panel, mas mahusay ang pagpapatakbo ng mga radiator, na nagbibigay ng kuryente sa mga baterya, kung saan ito maipon.Ito ay para sa kadahilanang ito na ang kahusayan ng mga solar panel ay nakasalalay din sa bilang ng mga naka-install na module. Ang mas marami sa kanila, mas maraming solar energy ang kanilang nasisipsip, at ang kanilang power index ay nagiging isang order ng magnitude na mas mataas.

Maaari bang mapabuti ang kahusayan ng baterya? Ang ganitong mga pagtatangka ay ginawa ng kanilang mga tagalikha, at higit sa isang beses. Ang paraan sa hinaharap ay maaaring ang paggawa ng mga elemento na binubuo ng ilang mga materyales at ang kanilang mga layer. Ang mga materyales ay sinusunod sa paraan na ang mga module ay maaaring sumipsip ng iba't ibang uri ng enerhiya.

Halimbawa, kung ang isang substansiya ay gumagana sa UV spectrum, at ang isa sa infrared spectrum, ang kahusayan ng mga solar cell ay tumataas nang malaki. Kung sa tingin mo sa antas ng teorya, kung gayon ang pinakamataas na kahusayan ay maaaring maging isang tagapagpahiwatig ng tungkol sa 90%.

Gayundin, ang uri ng silikon ay may malaking impluwensya sa kahusayan ng anumang solar system. Ang mga atomo nito ay maaaring makuha sa maraming paraan, at ang lahat ng mga panel, batay dito, ay nahahati sa tatlong uri:

• solong kristal;
• polycrystals;
• amorphous na mga elemento ng silikon.

Ang mga solar cell ay ginawa mula sa monocrystals, ang kahusayan nito ay halos 20%. Ang mga ito ay mahal dahil sila ang pinaka mahusay. Ang mga polycrystal ay mas mababa sa gastos, dahil sa kasong ito ang kalidad ng kanilang trabaho ay direktang nakasalalay sa kadalisayan ng silikon na ginamit sa kanilang paggawa.

Ang mga elementong batay sa amorphous na silikon ay naging batayan para sa paggawa ng mga thin-film flexible solar panel. Ang teknolohiya ng kanilang paggawa ay mas simple, ang gastos ay mas mababa, ngunit ang kahusayan ay mas mababa - hindi hihigit sa 6%. Mabilis silang maubos. Samakatuwid, upang mapabuti ang kanilang buhay ng serbisyo, selenium, gallium, at indium ay idinagdag sa kanila.

Paggamit

Mga portable na electronics

Upang magbigay ng kuryente at / o muling magkarga ng mga baterya ng iba't ibang consumer electronics - mga calculator, manlalaro, flashlight, atbp.

Ang supply ng enerhiya ng mga gusali

Solar battery sa bubong ng bahay

Ang mga malalaking solar cell, tulad ng mga solar collector, ay malawakang ginagamit sa mga tropikal at subtropikal na rehiyon na may malaking bilang ng maaraw na araw. Lalo na sikat sa mga bansang Mediterranean, kung saan inilalagay ang mga ito sa mga bubong ng mga bahay.

Ang mga bagong tahanan sa Spain ay nilagyan ng mga solar water heater mula noong Marso 2007 upang magbigay sa pagitan ng 30% at 70% ng kanilang mga pangangailangan sa mainit na tubig, depende sa lokasyon ng tahanan at inaasahang pagkonsumo ng tubig. Ang mga non-residential na gusali (mga shopping center, ospital, atbp.) ay dapat mayroong photovoltaic na kagamitan.

Sa kasalukuyan, ang paglipat sa mga solar panel ay nagdudulot ng maraming kritisismo sa mga tao. Ito ay dahil sa pagtaas ng presyo ng kuryente, kalat ng natural na tanawin. Mga kalaban ng transition ang mga solar panel ay pinupuna para sa mga ito transition, bilang mga may-ari ng mga bahay at lupa kung saan naka-install na mga solar panel at mga wind farm, tumatanggap ng mga subsidyo mula sa estado, habang ang mga ordinaryong nangungupahan ay hindi. Kaugnay nito, ang German Federal Ministry of Economics ay bumuo ng isang panukalang batas na magbibigay-daan sa malapit na hinaharap na magpakilala ng mga benepisyo para sa mga nangungupahan na naninirahan sa mga bahay na binibigyan ng enerhiya mula sa mga photovoltaic installation o block thermal power plants. Kasabay ng pagbabayad ng mga subsidyo sa mga may-ari ng mga bahay na gumagamit ng mga alternatibong mapagkukunan ng enerhiya, ito ay binalak na magbayad ng mga subsidyo sa mga nangungupahan na nakatira sa mga bahay na ito.

Gamitin sa espasyo

Ang mga solar panel ay isa sa mga pangunahing paraan upang makabuo ng de-koryenteng enerhiya sa spacecraft: gumagana ang mga ito nang mahabang panahon nang hindi kumonsumo ng anumang mga materyales, at sa parehong oras ay palakaibigan ang mga ito, hindi katulad ng mga mapagkukunan ng enerhiya ng nuclear at radioisotope.

Gayunpaman, kapag lumilipad sa isang malaking distansya mula sa Araw (lampas sa orbit ng Mars), ang kanilang paggamit ay nagiging problema, dahil ang daloy ng solar energy ay inversely proportional sa square ng distansya mula sa Araw. Kapag lumilipad sa Venus at Mercury, sa kabaligtaran, ang kapangyarihan ng mga solar na baterya ay tumataas nang malaki (sa rehiyon ng Venus ng 2 beses, sa rehiyon ng Mercury ng 6 na beses).

Gamitin sa medisina

Ang mga siyentipiko ng South Korea ay nakagawa ng subcutaneous solar cell. Ang isang maliit na mapagkukunan ng enerhiya ay maaaring itanim sa ilalim ng balat ng isang tao upang matiyak ang maayos na operasyon ng mga aparato na itinanim sa katawan, tulad ng isang pacemaker. Ang naturang baterya ay 15 beses na mas manipis kaysa sa isang buhok at maaaring i-recharge kahit na ang sunscreen ay inilapat sa balat.

Ano ang kahusayan

Kaya, ang kahusayan ng isang baterya ay ang dami ng potensyal na aktwal na nabubuo nito, na ipinahiwatig bilang isang porsyento. Upang kalkulahin ito, kinakailangan upang hatiin ang kapangyarihan ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng kapangyarihan ng solar energy na bumabagsak sa ibabaw ng mga solar panel.

Ngayon ang figure na ito ay nasa hanay mula 12 hanggang 25%. Bagaman sa pagsasagawa, dahil sa lagay ng panahon at klimatiko na kondisyon, hindi ito tumaas sa itaas ng 15. Ang dahilan nito ay ang mga materyales kung saan ginawa ang mga solar na baterya. Ang Silicon, na siyang pangunahing "hilaw na materyal" para sa kanilang paggawa, ay walang kakayahang sumipsip ng UV spectrum at maaari lamang gumana sa infrared radiation.Sa kasamaang palad, dahil sa kakulangan na ito, sinasayang namin ang enerhiya ng UV spectrum at hindi ito ginagamit sa mabuting paraan.

Epekto sa pagganap ng iba't ibang mga kadahilanan.

Ang pagtaas ng kahusayan ng mga solar module ay isang sakit ng ulo para sa lahat ng mga mananaliksik na nagtatrabaho sa direksyon na ito. Sa ngayon, ang kahusayan ng naturang mga aparato ay nasa hanay mula 15 hanggang 25%. Napakababa ng porsyento. Ang mga baterya ng solar ay isang lubhang kakaibang aparato, ang matatag na operasyon nito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan.

Ang mga pangunahing salik na maaaring makaapekto sa pagganap sa dalawang paraan ay kinabibilangan ng:

• Batayang materyal para sa mga solar cell. Ang pinakamahina sa bagay na ito ay ang mga polycrystalline solar panel na may kahusayan na hanggang 15%. Ang mga module na batay sa indium-gallium o cadmium-tellurium, na mayroong hanggang 20% ​​ng produktibidad, ay maaaring ituring na promising.
• Oryentasyon ng solar receiver. Sa isip, ang mga solar panel na may gumaganang ibabaw ay dapat nakaharap sa araw sa tamang anggulo. Sa posisyon na ito, dapat silang maging hangga't maaari. Upang madagdagan ang tagal ng tamang pagpoposisyon ng mga module sa lugar ng araw, ang mas mahal na mga katapat ay mayroong sa kanilang arsenal ng isang sun tracking device na umiikot sa mga baterya kasunod ng paggalaw ng bituin.
• Overheating ng mga pag-install. Ang mga nakataas na temperatura ay may negatibong epekto sa pagbuo ng kuryente, samakatuwid, sa panahon ng pag-install, kinakailangan upang matiyak ang sapat na bentilasyon at paglamig ng mga panel. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-install ng isang maaliwalas na puwang sa pagitan ng panel at ibabaw ng pag-install.
• Ang anino na inihagis ng anumang bagay ay maaaring makabuluhang masira ang kahusayan ng buong sistema.

Ang pagkakaroon ng matugunan ang lahat ng mga kinakailangan, at, kung maaari, ang pag-install ng mga panel sa tamang posisyon, maaari kang makakuha ng mga solar panel na may mataas na kahusayan. Ito ay mataas, hindi maximum. Ang katotohanan ay ang kalkulado, o teoretikal na kahusayan, ay isang halaga na nakuha sa mga kondisyon ng laboratoryo, na may average na mga parameter ng mga oras ng liwanag ng araw at ang bilang ng mga maulap na araw.

Sa pagsasagawa, siyempre, ang porsyento ng kahusayan ay magiging mas mababa.

Kumukuha ng solar mga baterya para sa iyong tahanan, mas mainam na tumuon sa mas mababang limitasyon sa pagganap, kaysa sa nakatataas. Sa pamamagitan ng pagpili ng mga solar module at lahat ng mga bahagi na angkop para sa trabaho sa ganitong paraan, maaari mong siguraduhin na ang kapasidad ng naka-install na pag-install ay sapat. Sa pamamagitan ng pagpili ng isang mas mababang limitasyon ng pagganap sa mga kalkulasyon, maaari kang makatipid sa pagbili ng mga karagdagang panel na binili para sa muling pag-insurance kung sakaling may kakulangan ng kapangyarihan.

Naghihikayat sa mga prospect ng pag-unlad.

Sa ngayon, ang ganap na rekord ng kahusayan sa solar energy ay pagmamay-ari ng mga Amerikanong developer at 42.8%. Ang halagang ito ay 2% na mas mataas kaysa sa nakaraang tala noong 2010. Ang isang rekord na dami ng enerhiya ay nakamit sa pagpapabuti ng isang solar cell na gawa sa mala-kristal na silikon. Ang pagiging natatangi ng naturang pag-aaral ay ang katotohanan na ang lahat ng mga sukat ay isinasagawa ng eksklusibo sa mga kondisyon ng pagtatrabaho, iyon ay, hindi sa laboratoryo at greenhouse na lugar, ngunit sa mga tunay na lugar ng iminungkahing pag-install.

Sa sideline ng lahat ng parehong mga teknikal na laboratoryo, ang trabaho upang madagdagan ang huling rekord ay hindi hihinto. Ang susunod na layunin ng mga developer ay ang limitasyon ng kahusayan ng mga solar module sa 50%.Araw-araw ang sangkatauhan ay papalapit sa sandali kung kailan ganap na papalitan ng solar energy ang mapaminsala at mamahaling kasalukuyang ginagamit na pinagkukunan ng enerhiya, at magiging kapantay ng mga higanteng tulad ng hydroelectric power plants.

Kahusayan ng iba't ibang uri ng solar panel

Ang lahat ng mga modernong solar cell ay gumagana sa batayan ng mga pisikal na katangian ng semiconductors. Ang mga photon ng sikat ng araw, na bumabagsak sa mga photovoltaic panel, ay nagpapatumba ng mga electron mula sa mga panlabas na orbit ng mga atomo. Bilang resulta, nagsisimula ang kanilang paggalaw, na humahantong sa paglitaw ng isang electric current.

Ang mga solong panel ay hindi makapagbibigay ng normal na kapangyarihan, kaya't ang mga ito ay konektado sa ilang partikular na dami sa isang karaniwang solar na baterya. Ang mas maraming photovoltaic cell ay kasangkot sa system, mas mataas ang power output ng kuryente.

Alam ang prinsipyo ng mga panel, maaari mong matukoy ang kanilang kahusayan. Sa teorya, ang kahulugan ng kahusayan ay ang dami ng kuryenteng ginawa na hinati sa dami ng enerhiya mula sa sinag ng araw na bumabagsak sa isang partikular na panel. Theoretically, ang mga modernong sistema ay may kakayahang maghatid ng hanggang 25%, ngunit sa katotohanan ang figure na ito ay hindi hihigit sa 15%. Marami ang nakasalalay sa materyal na kung saan ginawa ang mga panel. Halimbawa, ang malawakang ginagamit na silikon ay nakaka-absorb lamang ng mga infrared ray, at ang enerhiya ng mga sinag ng ultraviolet ay hindi nakikita nito at nasasayang.

Sa kasalukuyan, ang trabaho ay isinasagawa sa paglikha ng mga multilayer panel, na ginagawang posible na gumawa ng mga solar panel na may mataas na kahusayan. Kasama sa kanilang disenyo ang iba't ibang mga materyales na matatagpuan sa ilang mga layer. Pinili ang mga ito sa paraang nagagawa nilang makuha ang lahat ng pangunahing quanta ng enerhiya.Iyon ay, ang bawat layer ng isang tiyak na materyal ay may kakayahang sumipsip ng isa sa mga uri ng enerhiya.

Theoretically, para sa mga naturang device, ang kahusayan ay maaaring tumaas ng hanggang 87%, ngunit sa pagsasagawa, ang teknolohiya para sa paggawa ng naturang mga panel ay medyo kumplikado. Bilang karagdagan, ang kanilang gastos ay mas mataas kumpara sa karaniwang mga solar system.

Ang kahusayan ng isang solar na baterya ay higit na nakasalalay sa uri ng silikon na ginagamit sa mga solar cell. Ang lahat ng mga panel batay sa materyal na ito ay nahahati sa tatlong uri:

• Monocrystalline, na may kahusayan na 10-15%. Ang mga ito ay itinuturing na pinaka-epektibo, at ang kanilang presyo ay mas mataas kaysa sa iba pang mga aparato.
• Ang polycrystalline ay may mas mababang mga rate, ngunit ang kanilang gastos sa bawat watt ay mas mababa. Kapag gumagamit ng mga de-kalidad na materyales, ang mga naturang panel ay minsan ay higit na mahusay sa kahusayan sa mga solong kristal.
• Flexible thin-film panel batay sa amorphous na silicon. Ang mga ito ay madaling paggawa at mababang gastos. Gayunpaman, ang kahusayan ng mga aparatong ito ay napakababa, mga 5-6%. Unti-unti, sa panahon ng operasyon, bumababa ang kanilang pagganap, nagiging mas mababa ang pagiging produktibo.

pros

1. Dahil sa ang katunayan na walang mga gumagalaw na bahagi at elemento sa mga panel, ang tibay ay nadagdagan. Ginagarantiyahan ng mga tagagawa ang buhay ng serbisyo na 25 taon.
2. Kung susundin mo ang lahat ng nakagawiang pagpapanatili at mga tuntunin sa pagpapatakbo, ang pagpapatakbo ng mga naturang sistema ay tataas sa 50 taon. Ang pagpapanatili ay medyo simple - napapanahong linisin ang mga photocell mula sa alikabok, niyebe at iba pang natural na kontaminant.
3. Ito ay ang tibay ng system na ang pagtukoy sa kadahilanan para sa pagbili at pag-install ng mga panel. Matapos mabayaran ang lahat ng mga gastos, magiging libre ang kuryenteng nabuo.

Ang pinakamahalagang hadlang sa malawakang paggamit ng naturang mga sistema ay ang kanilang mataas na gastos. Sa mababang kahusayan ng mga solar panel ng sambahayan, may mga seryosong pagdududa tungkol sa pang-ekonomiyang pangangailangan para sa partikular na paraan ng pagbuo ng kuryente.

Ngunit muli, kinakailangan upang makatwirang suriin ang mga kakayahan ng mga sistemang ito at, batay dito, kalkulahin ang inaasahang pagbabalik. Hindi posible na ganap na palitan ang tradisyonal na kuryente, ngunit posible na makatipid ng pera sa pamamagitan ng paggamit ng mga solar system.

Bilang karagdagan, mahirap na hindi mapansin ang mga benepisyo tulad ng:

• Pagkuha ng kuryente sa pinakamalayong lugar mula sa sibilisasyon;
• awtonomiya;
• Kawalang-ingay.

Mga disadvantages ng solar power

• Ang pangangailangan na gumamit ng malalaking lugar;
• Ang solar power plant ay hindi gumagana sa gabi at hindi gumagana nang epektibo sa takipsilim ng gabi, habang ang rurok ng pagkonsumo ng kuryente ay nangyayari nang eksakto sa mga oras ng gabi;
• Sa kabila ng kalinisan sa kapaligiran ng enerhiya na natanggap, ang mga solar cell mismo ay naglalaman ng mga nakakalason na sangkap, tulad ng lead, cadmium, gallium, arsenic, atbp.

Ang mga solar power plant ay pinupuna dahil sa mataas na gastos, pati na rin ang mababang katatagan ng mga kumplikadong lead halides at ang toxicity ng mga compound na ito. Sa kasalukuyan, ang aktibong pagbuo ng mga lead-free semiconductors para sa mga solar cell, halimbawa, batay sa bismuth at antimony, ay isinasagawa.

Dahil sa kanilang mababang kahusayan, na umabot sa 20 porsiyento sa pinakamahusay, ang mga solar panel ay umiinit nang husto. Ang natitirang 80 porsiyento ng solar energy Pinapainit ng liwanag ang mga solar panel hanggang sa average na temperatura sa paligid ng 55°C. MULA SA isang pagtaas sa temperatura ng photovoltaic cell sa pamamagitan ng 1°, ang kahusayan nito ay bumaba ng 0.5%.Ang pag-asa na ito ay hindi linear at ang pagtaas ng temperatura ng elemento ng 10° ay humahantong sa pagbaba ng kahusayan ng halos isang kadahilanan ng dalawa. Ang mga aktibong elemento ng mga sistema ng paglamig (mga fan o pump) na nagpapalamig sa pumping ay kumonsumo ng malaking halaga ng enerhiya, nangangailangan ng pana-panahong pagpapanatili at bawasan ang pagiging maaasahan ng buong sistema. Ang mga passive cooling system ay may napakababang pagganap at hindi makayanan ang gawain ng paglamig ng mga solar panel.

Pagkalkula ng pagganap

Ang paggamit ng solar energy at ang economic rationality ng naturang mga konsepto ay tumutukoy sa bisa ng lahat mga uri ng solar panel system. Una sa lahat, ang mga gastos sa pagbabago ay isinasaalang-alang. solar energy sa kuryente.

Kung gaano kumikita at epektibo ang mga naturang sistema ay tinutukoy ng mga salik tulad ng:

• Uri ng mga solar panel at mga kaugnay na kagamitan;
• Ang kahusayan ng mga photocell at ang kanilang gastos;
• Mga kondisyong pangklima. Ang iba't ibang mga rehiyon ay may iba't ibang solar na aktibidad. Nakakaapekto rin ito sa panahon ng pagbabayad.

Paano pumili ng tamang pagganap

Bago bumili ng mga panel, kailangan mong malaman kung ano ang maaaring maging kahusayan ng isang solar na baterya.

Kung ang antas ng pagkonsumo ng iyong sambahayan ay, halimbawa, 100 kW/buwan (ayon sa metro ng kuryente), ipinapayong ang mga solar cell ay gumagawa ng parehong halaga.

Nagpasya dito. Tayo ay pumunta sa karagdagang.

Malinaw na ang solar station ay gumagana lamang sa araw. Bukod dito, ang kapangyarihan ng nameplate ay makakamit sa pagkakaroon ng isang maaliwalas na kalangitan. Bilang karagdagan, ang pinakamataas na kapangyarihan ay maaaring makamit sa ilalim ng kondisyon na ang mga sinag ng araw ay bumagsak sa ibabaw. sa tamang anggulo.

Habang nagbabago ang posisyon ng araw, nagbabago rin ang anggulo ng panel.Alinsunod dito, sa malalaking anggulo, ang isang kapansin-pansing pagbaba sa kapangyarihan ay mapapansin. Ito ay sa isang malinaw na araw lamang. Sa maulap na panahon, ang pagbaba ng kuryente ng 15–20 beses ay matitiyak. Kahit na ang isang maliit na ulap o manipis na ulap ay nagdudulot ng pagbaba ng kuryente ng 2-3 beses

Ito ay dapat ding isaalang-alang

Ngayon - paano makalkula ang oras ng pagpapatakbo ng mga panel?

Ang panahon ng pagpapatakbo kung saan epektibong gumagana ang mga baterya sa halos buong kapasidad ay humigit-kumulang 7 oras. Mula 9:00 a.m. hanggang 4:00 p.m. Sa tag-araw, ang mga oras ng liwanag ng araw ay mas mahaba, ngunit ang pagbuo ng kuryente sa umaga at gabi ay napakaliit - sa loob ng 20-30%. Ang natitira, ito ay 70%, ay bubuo, muli, sa araw, mula 9 am hanggang 4 pm.

Kaya, lumalabas na kung ang mga panel ay may kapangyarihan ng nameplate na 1 kW, kung gayon sa tag-araw, ang pinakamaaraw isang araw ay bubuo ng 7 kW / h kuryente. Sa kondisyon na sila ay magtatrabaho mula 9 hanggang 16 na oras ng araw. Ibig sabihin, aabot ito sa 210 kWh ng kuryente kada buwan!

Ito ay isang panel kit. At isang socket na may kapangyarihan na 100 watts lamang? Para sa isang araw ito ay magbibigay ng 700 watts / oras. 21 kW bawat buwan.

Paano gawing epektibo ang iyong solar panel hangga't maaari

Ang pagganap ng anumang solar system ay nakasalalay sa:

• mga tagapagpahiwatig ng temperatura;
• ang anggulo ng saklaw ng sinag ng araw;
• kondisyon sa ibabaw (dapat palaging malinis);
• lagay ng panahon;
• ang presensya o kawalan ng anino.

Ang pinakamainam na anggulo ng saklaw ng mga sinag ng araw sa panel ay 90 °, iyon ay, isang tuwid na linya. Mayroon nang mga solar system na nilagyan ng mga natatanging kagamitan. Pinapayagan ka nitong subaybayan ang posisyon ng bituin sa kalawakan. Kapag ang posisyon ng Araw na may kaugnayan sa Earth ay nagbabago, ang anggulo ng inclination ng solar system ay nagbabago din.

Ang patuloy na pag-init ng mga elemento ay wala ring pinakamahusay na epekto sa kanilang pagganap. Kapag ang enerhiya ay na-convert, ang mga malubhang pagkalugi nito ay nagaganap. Samakatuwid, ang isang maliit na espasyo ay dapat palaging naiwan sa pagitan ng solar system at sa ibabaw kung saan ito naka-mount. Ang mga daloy ng hangin na dumadaan dito ay magsisilbing natural na paraan ng paglamig.

Ang kadalisayan ng mga solar panel ay isa ring mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa kanilang kahusayan. Kung sila ay labis na marumi, nakakakolekta sila ng mas kaunting liwanag, na nangangahulugan na ang kanilang kahusayan ay nabawasan.

Gayundin, ang tamang pag-install ay gumaganap ng isang malaking papel. Kapag ini-mount ang system, imposibleng pahintulutan ang isang anino na mahulog dito. Ang pinakamagandang bahagi kung saan inirerekomenda silang mai-install ay ang timog.

Ang pag-on sa mga kondisyon ng panahon, maaari nating sabay na sagutin ang tanyag na tanong kung gumagana ang mga solar panel sa maulap na panahon. Siyempre, nagpapatuloy ang kanilang trabaho, dahil ang electromagnetic radiation na nagmumula sa Araw ay tumatama sa Earth sa lahat ng oras ng taon. Siyempre, ang pagganap ng mga panel (COP) ay makabuluhang bababa, lalo na sa mga rehiyon na may kasaganaan ng maulan at maulap na araw sa isang taon. Sa madaling salita, bubuo sila ng kuryente, ngunit sa mas maliit na dami kaysa sa mga rehiyon na may maaraw at mainit na klima.

Mga salik na nakakaapekto sa kahusayan ng mga solar cell

Ang mga tampok ng istraktura ng mga photocell ay nagdudulot ng pagbaba sa pagganap ng mga panel na may pagtaas ng temperatura.

Ang bahagyang dimming ng panel ay nagdudulot ng pagbaba sa boltahe ng output dahil sa mga pagkalugi sa hindi naiilaw na elemento, na nagsisimulang kumilos bilang isang parasitic load. Ang disbentaha na ito ay maaaring alisin sa pamamagitan ng pag-install ng bypass sa bawat photocell ng panel.Sa maulap na panahon, sa kawalan ng direktang sikat ng araw, ang mga panel na gumagamit ng mga lente upang ituon ang radiation ay nagiging lubhang hindi epektibo, dahil ang epekto ng lens ay nawawala.

Mula sa performance curve ng isang photovoltaic panel, makikita na upang makamit ang pinakadakilang kahusayan, ang tamang pagpili ng load resistance ay kinakailangan. Upang gawin ito, ang mga photovoltaic panel ay hindi direktang konektado sa load, ngunit gumamit ng isang photovoltaic system management controller na nagsisiguro sa pinakamainam na operasyon ng mga panel.

Paano gumagana ang isang solar na baterya?

Ang lahat ng mga modernong solar cell ay gumagana salamat sa pagtuklas na ginawa ng physicist na si Alexandre Becquerel noong 1839 - ang mismong prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga semiconductors.

Kung ang mga silikon na photocell sa tuktok na plato ay pinainit, pagkatapos ay ang mga atomo ng silikon na semiconductor ay pinakawalan. Sinusubukan nilang makuha ang mga atomo ng mas mababang plato. Sa buong alinsunod sa mga batas ng pisika, ang mga electron ng ilalim na plato ay dapat bumalik sa kanilang orihinal na estado. Ang mga electron na ito ay bumubukas sa isang paraan - sa pamamagitan ng mga wire. Ang nakaimbak na enerhiya ay inililipat sa mga baterya at ibinalik sa tuktok na silicon wafer.

Kwento

Noong 1842, natuklasan ni Alexandre Edmond Becquerel ang epekto ng pag-convert ng liwanag sa kuryente. Sinimulan ni Charles Fritts ang paggamit ng selenium upang gawing kuryente ang liwanag. Ang mga unang prototype ng solar cell ay nilikha ng Italian photochemist na si Giacomo Luigi Chamichan.

Noong Marso 25, 1948, inihayag ng Bell Laboratories ang paglikha ng unang mga solar cell na nakabatay sa silikon upang makabuo ng electric current. Ang pagtuklas na ito ay ginawa ng tatlong empleyado ng kumpanya - Calvin Souther Fuller, Daryl Chapin at Gerald Pearson. Makalipas ang 4 na taon, noong Marso 17, 1958, isang satellite na gumagamit ng mga solar panel, ang Avangard-1, ay inilunsad sa USA. Noong Mayo 15, 1958, isang satellite gamit ang mga solar panel, Sputnik-3, ay inilunsad din sa USSR.

Ito ay kawili-wili: Sa Alemanya, itinayo ang pinakamataas wind farm sa mundo

Gaano kabilis magbabayad ang mga solar panel?

Ang halaga ng mga solar panel ngayon ay medyo mataas. At dahil sa maliit na halaga ng kahusayan ng mga panel, ang isyu ng kanilang payback ay napakahalaga. Ang buhay ng serbisyo ng mga baterya na pinapagana ng solar energy ay humigit-kumulang 25 taon o higit pa. Pag-uusapan natin kung ano ang naging sanhi ng mahabang buhay ng serbisyo sa ibang pagkakataon, ngunit sa ngayon ay malalaman natin ang tanong na binibigkas sa itaas.

Ang payback period ay apektado ng:

• Napiling uri ng kagamitan. Ang mga single-layer solar cell ay may mas mababang kahusayan kumpara sa mga multi-layer, ngunit mas mababang presyo din.
• Heograpikong lokasyon, ibig sabihin, mas maraming sikat ng araw sa iyong lugar, mas mabilis na magbabayad ang naka-install na module.
• Halaga ng kagamitan. Kung mas maraming pera ang iyong ginastos sa pagbili at pag-install ng mga elemento na bumubuo sa solar energy saving system, mas mahaba ang payback period.
• Ang halaga ng mga mapagkukunan ng enerhiya sa iyong rehiyon.

Ang average na panahon ng pagbabayad para sa mga bansa sa Timog Europa ay 1.5-2 taon, para sa mga bansa ng Gitnang Europa - 2.5-3.5 taon, at sa Russia ang panahon ng pagbabayad ay humigit-kumulang 2-5 taon.Sa malapit na hinaharap, ang kahusayan ng mga solar panel ay tataas nang malaki, ito ay dahil sa pag-unlad ng mas advanced na mga teknolohiya na nagpapataas ng kahusayan at nagpapababa ng gastos ng mga panel. At bilang isang resulta, ang panahon kung saan ang sistema ng pag-save ng enerhiya sa solar energy ay magbabayad para sa sarili nito ay bababa din.

Pinakabagong mga pag-unlad na nagpapataas ng kahusayan

Halos araw-araw, ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nag-aanunsyo ng pagbuo ng isang bagong paraan upang mapataas ang kahusayan ng mga solar module. Kilalanin natin ang pinaka-kawili-wili sa kanila. Noong nakaraang taon, ipinakilala ng Sharp ang isang solar cell sa publiko na may kahusayan na 43.5%. Nagawa nilang makamit ang figure na ito sa pamamagitan ng pag-install ng lens upang direktang ituon ang enerhiya sa elemento.

Ang mga German physicist ay hindi nahuhuli sa Sharp. Noong Hunyo 2013, ipinakilala nila ang kanilang solar cell na may lawak na 5.2 metro kuwadrado lamang. mm, na binubuo ng 4 na layer ng mga elemento ng semiconductor. Pinapayagan ng teknolohiyang ito na makamit ang kahusayan ng 44.7%. Ang pinakamataas na kahusayan sa kasong ito ay nakakamit din sa pamamagitan ng paglalagay ng concave mirror sa focus.

Noong Oktubre 2013, nai-publish ang mga resulta ng gawain ng mga siyentipiko mula sa Stanford. Nakabuo sila ng bagong heat-resistant composite na may kakayahang pataasin ang performance ng mga photovoltaic cells. Ang teoretikal na halaga ng kahusayan ay tungkol sa 80%. Tulad ng isinulat namin sa itaas, ang mga semiconductor, na kinabibilangan ng silikon, ay may kakayahang sumisipsip lamang ng IR radiation. Kaya ang pagkilos ng bagong composite material ay naglalayong i-convert ang high-frequency radiation sa infrared.

Sumunod naman ang mga English scientist. Nakabuo sila ng teknolohiyang may kakayahang pataasin ang kahusayan ng cell ng 22%.Iminungkahi nilang ilagay ang mga aluminum nanospikes sa makinis na ibabaw ng mga panel ng manipis na pelikula. Ang metal na ito ay pinili dahil sa ang katunayan na ito ay hindi sumipsip ng sikat ng araw, ngunit, sa kabaligtaran, nakakalat ito. Dahil dito, ang dami ng hinihigop na solar energy ay tumataas. Kaya ang pagtaas sa pagganap ng solar na baterya.

Ang mga pangunahing pag-unlad lamang ang ibinibigay dito, ngunit ang bagay ay hindi limitado sa kanila. Ang mga siyentipiko ay nakikipaglaban para sa bawat ikasampu ng isang porsyento, at sa ngayon sila ay nagtagumpay. Umaasa tayo na sa malapit na hinaharap ang kahusayan ng mga solar panel ay nasa tamang antas. Pagkatapos ng lahat, ang benepisyo mula sa paggamit ng mga panel ay magiging maximum.

Ang artikulo ay inihanda ni Abdullina Regina

Gumagamit na ang Moscow ng mga bagong teknolohiya para sa pag-iilaw ng mga kalye at parke, sa palagay ko ang kahusayan sa ekonomiya ay nakalkula doon:

Mga uri ng solar photocell at ang kanilang kahusayan

Ang pagpapatakbo ng mga solar panel ay batay sa mga katangian ng mga elemento ng semiconductor. Ang liwanag ng araw na bumabagsak sa mga photovoltaic panel ay nagpapatumba ng mga electron mula sa panlabas na orbit ng mga atomo sa pamamagitan ng mga photon. Ang nagresultang malaking bilang ng mga electron ay nagbibigay ng electric current sa isang closed circuit. Ang isa o dalawang panel para sa normal na kapangyarihan ay hindi sapat. Samakatuwid, ang ilang mga piraso ay pinagsama sa mga solar panel. Upang makuha ang kinakailangang boltahe at kapangyarihan, sila ay konektado sa parallel at sa serye. Ang isang mas malaking bilang ng mga solar cell ay nagbibigay ng mas malaking lugar para sa pagsipsip ng solar energy at makagawa ng mas maraming kapangyarihan.

Mga photocell

Ang isa sa mga paraan upang madagdagan ang kahusayan ay ang paglikha ng mga multilayer panel. Ang ganitong mga istraktura ay binubuo ng isang hanay ng mga materyales na nakaayos sa mga layer. Ang pagpili ng mga materyales ay isinasagawa sa isang paraan na ang quanta ng iba't ibang enerhiya ay nakuha.Ang isang layer na may isang materyal ay sumisipsip ng isang uri ng enerhiya, na may pangalawa sa isa't isa, at iba pa. Bilang resulta, posible na lumikha ng mga solar panel na may mataas na kahusayan. Sa teorya, ang mga naturang sandwich panel ay maaaring magbigay Kahusayan hanggang sa 87 porsyento. Ngunit ito ay nasa teorya, ngunit sa pagsasagawa, ang paggawa ng naturang mga module ay may problema. Dagdag pa, napakamahal nila.

Ang kahusayan ng mga solar system ay apektado din ng uri ng silikon na ginagamit sa mga solar cell. Depende sa paggawa ng silicon atom, maaari silang nahahati sa 3 uri:

• Monocrystalline;
• Polycrystalline;
• Amorphous na mga panel ng silikon.

Ang mga solar cell na gawa sa single-crystal silicon ay may kahusayan na 10-15 porsyento. Ang mga ito ay ang pinaka-epektibo at ang pinaka gastos. Ang mga modelong polysilicon ay may pinakamurang watt ng kuryente. Malaki ang nakasalalay sa kadalisayan ng mga materyales, at sa ilang mga kaso, ang mga polycrystalline na elemento ay maaaring maging mas epektibo kaysa sa mga solong kristal.

Amorphous na silikon na panel