주택 및 기타 시설에 전력을 공급하는 데 사용할 수있는 태양 광선을 에너지로 효과적으로 전환하는 것은 많은 사과 학자들이 녹색 에너지를 소중히 여기는 꿈입니다.
그러나 태양 전지의 작동 원리와 그 효율성은 그러한 시스템의 높은 효율에 대해 이야기 할 필요가 없도록합니다. 추가 전기 공급원이 있으면 좋을 것입니다. 안 그래? 더욱이 러시아에서도 오늘날에도 태양 전지판의 도움으로 상당수의 개인 가정에“무료”전기가 공급되고 있습니다. 아직도 어디서부터 시작해야할지 모르겠습니까?
아래에서 태양 전지 패널의 장치 및 작동 원리에 대해 설명하고 태양계의 효율성이 무엇인지에 대해 알아 봅니다. 이 기사에 게시 된 비디오는 광전지에서 태양 전지 패널을 개인적으로 조립하는 데 도움이됩니다.
태양 전지판 : 용어
"태양 에너지"의 주제에는 많은 뉘앙스와 혼란이 있습니다. 초보자가 처음에는 모든 익숙하지 않은 용어를 이해하기가 어렵습니다. 그러나 이것이 없으면 태양 에너지에 참여하고 "태양"전류를 생성하는 장비를 구입하는 것은 비합리적입니다.
모르는 사이에 잘못된 패널을 선택할 수있을뿐만 아니라 연결될 때 화상을 입거나 너무 적은 에너지를 추출 할 수 있습니다.
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태양 전지판에서 설치하면 자유롭고 더할 수없는 태양 광 에너지를 합리적으로 사용할 수 있습니다
태양 전지판으로 조립 된 소형 발전소는 전기 공급이 중단 된 지역에있는 전기가 통하지 않는 물체 및 주택에 에너지를 제공합니다.
UV 방사선을 전기로 처리하는 설비는 최소 공간을 차지합니다. 그들은 집, 별채, 차고, 아버, 베란다의 지붕에 있습니다. 덜 일반적으로, 그들은 건물과 농장이 차지하지 않는 열린 지역에 있습니다.
태양 전지판은 여행 애호가에게 없어서는 안될 장비입니다. 전력 원으로부터 에너지를 멀리 떨어 뜨릴 것입니다
태양 에너지를 사용하면 여름 별장과 시골집을 유지하는 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 손으로 어려움없이 비용 효율적인 시스템을 조립하고 설치할 수 있습니다
요트의 선미, 선박의 갑판 또는 보트의 뱃머리에 위치한 태양 전지 패널은 해안과 안정적인 통신을 유지할 수 있기 때문에 전력을 공급합니다.
배터리가 장착 된 휴대용 태양 전지판은 거주지에서 멀리 떨어진 극한 상황이 발생하지 않도록하고, 사랑하는 사람과 통신하기 위해 모바일 장치의 충전을 보장합니다.
하이킹 용으로 특별히 설계된 가볍고 컴팩트 한 태양열 충전기는 전화, 워키 토키, 태블릿 및 미디어 기술에 에너지를 제공합니다.
천연 자원의 합리적인 사용
전기가 통하지 않는 시설에 에너지 공급
지붕에 태양 전지 패널 설치
캠핑 모바일 태양 전지
교외 지역에 독립적으로 설치
보트 여행의 발전기
배터리가 장착 된 휴대용 태양 전지판
최소 공간 절약 장치
먼저 기존 유형의 태양 에너지 장비를 이해해야합니다. 태양 전지판과 태양열 수집기는 근본적으로 다른 장치입니다. 둘 다 태양 광선의 에너지를 변형시킵니다.
그러나, 첫 번째 경우에, 소비자는 출구에서 전기 에너지를 수신하고, 두 번째 경우에는 가열 된 냉각제 형태의 열 에너지, 즉 태양열 패널은 집을 난방하는 데 사용됩니다.
태양 전지판에서 최대 수익은 작동 방식, 구성 요소 및 구성 요소 및 모두 올바르게 연결되는 방법을 알고 있어야 얻을 수 있습니다.
두 번째 뉘앙스는 "태양 전지"자체라는 개념입니다. 일반적으로 "배터리"라는 단어는 일종의 에너지 저장 장치를 의미합니다. 또는 평범한 난방 라디에이터가 떠 오릅니다. 그러나, 태양 전지의 경우 상황은 근본적으로 다르다. 그들은 자체적으로 아무것도 축적하지 않습니다.
태양 전지판은 일정한 전류를 생성합니다. 변수를 일상 생활에서 사용되는 변수로 변환하려면 회로에 인버터가 있어야합니다
태양 전지판은 독점적으로 전류를 생성하도록 설계되었습니다. 그것은 태양이 수평선 위로 내려갈 때 밤에 집에 전기를 공급하기 위해 축적되어 이미 배터리의 객체와 에너지 공급 체계에 이미 존재합니다.
여기서 배터리는 단일 유형으로 조립 된 동일한 유형의 구성 요소의 특정 조합의 맥락에서 암시됩니다. 실제로, 이것은 동일한 동일한 광전지의 패널 일뿐입니다.
태양 전지의 내부 구조
점차적으로, 태양 전지판은 점점 더 저렴 해지고 효율적이되고있다. 이제 그들은 가로등, 스마트 폰, 전기 자동차, 개인 주택 및 우주 위성의 배터리를 재충전하는 데 사용됩니다. 그중에서도 대량 생산이 가능한 본격적인 태양 광 발전소 (SES)를 건설하기 시작했습니다.
태양 전지는 태양의 광자 에너지를 전기로 변환하는 많은 광전지 (광전지의 광전 변환기)로 구성됩니다.
각 태양 전지는 직렬로 연결된 반도체 광전지를 결합하는 n 번째 모듈의 블록으로 배열됩니다. 이러한 배터리의 작동 원리를 이해하려면 반도체를 기반으로 만들어진 태양 전지 패널 장치 에서이 최종 링크의 작동을 이해해야합니다.
광전지 결정의 종류
다른 화학 원소의 태양 전지에는 많은 옵션이 있습니다. 그러나 대부분 초기 단계의 개발입니다. 현재까지 실리콘 기반 태양 전지 패널 만 산업 규모로 생산되고있다.
실리콘 반도체는 저렴한 가격으로 태양 전지 제조에 사용되며 특히 높은 효율을 자랑 할 수 없습니다
태양 전지판의 일반적인 태양 전지는 각각 고유 한 물리적 특성을 갖는 두 개의 실리콘 층으로 이루어진 얇은 판입니다. 이것은 전자-정공 쌍을 가진 고전적인 반도체 pn 접합입니다.
결정의 불균일성으로 인해 반도체 층들 사이에서 광자가 PEC에 들어가면, 게이트 광 -emf가 형성되어 전위차와 전자 전류가 발생한다.
태양 전지의 실리콘 웨이퍼는 다음과 같은 제조 기술이 다릅니다.
- 단결정.
- 다결정.
전자는 효율이 높지만 생산 비용은 후자의 비용보다 높다. 외부 적으로 태양 전지판의 다른 옵션은 모양에 의해 구별 될 수 있습니다.
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교외 지역에있는 헬리오 발전소
단결정 태양 전지
단결정에 태양 전지의 외관
단결정 태양 단위
바로 설치 가능한 태양 전지판 공급
다결정 태양 전지
다결정 태양 전지 배터리
DIY 태양 전지 제조
단결정 PEC는 균질 한 구조를 가지며 모서리가 잘린 사각형 형태로 만들어집니다. 대조적으로, 다 결정질 요소는 엄격하게 정사각형 모양을 갖는다.
다결정은 용융 실리콘을 서서히 냉각시킴으로써 얻어진다. 이 방법은 매우 간단하므로 이러한 광전지는 저렴합니다.
그러나 햇빛으로부터 전기를 생산한다는 측면에서 생산성은 15 %를 거의 넘지 않습니다. 이것은 얻어진 실리콘 웨이퍼의 "불순물"및 그 내부 구조 때문이다. 여기서, 실리콘의 p 층이 깨끗할수록 PEC의 효율이 높아진다.
이와 관련하여 단결정의 순도는 다결정 유사체의 순도보다 훨씬 높다. 그것들은 용융 된 것이 아니라 인위적으로 자란 전체 실리콘 결정으로 만들어집니다. 이러한 태양 전지의 광전 변환 계수는 이미 20-22 %에 이른다.
일반적인 모듈에서 개별 광전지는 알루미늄 프레임에 조립되어 위로부터 보호하기 위해 내구성이 강한 유리로 닫혀있어 태양 광선을 전혀 방해하지 않습니다.
태양을 향한 광전지 판의 상층은 동일한 실리콘으로 만들어 지지만 인이 첨가되어있다. pn 접합 시스템에서 초과 전자 원이되는 것은 후자이다.
비정질 광전 실리콘을 사용한 플렉시블 패널의 개발은 태양 에너지 사용 분야에서 실질적인 발전이되었습니다.
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유연한 태양 광 옵션
블라인드에 유연한 광전지 스티커
유연한 휴대 전화 충전기
기계적 스트레스에 강함
태양 전지 패널의 작동 원리
햇빛이 광전지에 떨어지면, 그 안에 평형이없는 전자-정공 쌍이 생성됩니다. 과잉 전자 및 "정공"은 하나의 반도체 층에서 다른 반도체 층으로 pn 접합을 통해 부분적으로 전달된다.
결과적으로 외부 회로에 전압이 나타납니다. 이 경우, p- 층의 접촉에 전류원의 양극이 형성되고, n- 층에 음극이 형성된다.
태양 전지에 의한 n- 층의 조사의 결과로서 p-n 접합의 다른면으로부터의 "정공"및 전자의 수의 변화로 인해 광전지의 접점 사이의 전위차 (전압)가 나타난다
배터리 형태의 외부 부하에 연결된 광전지는 악순환을 형성합니다. 결과적으로, 태양 전지판은 전자가 단백질을 따라“가져가는”일종의 바퀴처럼 작동합니다. 충전식 배터리는 점차 충전되고 있습니다.
표준 실리콘 광전지는 단일 접합 전지이다. 전자로의 전자 이동은 광전 에너지가 제한된이 전이의 영역을 갖는 하나의 p-n 접합을 통해서만 발생한다.
즉, 이러한 각각의 광전지는 좁은 스펙트럼의 태양 복사로부터 만 전기를 생산할 수있다. 다른 모든 에너지는 낭비됩니다. 따라서 태양 전지의 효율이 매우 낮습니다.
태양 전지의 효율을 높이기 위해,이를위한 실리콘 반도체 소자는 최근에 다중 접합 (캐스케이드)으로 만들어졌다. 새로운 FEP에는 이미 몇 가지 전환이 있습니다. 또한,이 캐스케이드에있는 각각은 고유 한 햇빛 스펙트럼을 위해 설계되었습니다.
이러한 광전지에서 광자를 전류로 변환하는 총 효율은 궁극적으로 증가한다. 그러나 그들의 가격은 훨씬 높습니다. 여기에서 저비용 및 저효율의 제조 용이성 또는 고비용과 함께 높은 수익을 얻을 수 있습니다.
태양 전지는 여름과 겨울 모두에 작동 할 수 있습니다 (열이 아닌 빛이 필요함). 흐림이 적고 태양이 더 밝게 빛날수록 태양 전지판은 더 많은 전류를 생성합니다.
작동 중에는 광전지와 배터리 전체가 점차 가열됩니다. 전류 생성에 가지 않은 모든 에너지는 열로 변환됩니다. 종종 헬리오 패널 표면의 온도가 50–55 ° С로 상승합니다. 그러나 높을수록 광전지가 작동하는 효율이 떨어집니다.
결과적으로, 동일한 태양 전지 모델은 추운 날씨보다 열에서 더 적은 전류를 생성합니다. 광전지는 맑은 겨울날에 최대 효율을 보여줍니다. 많은 태양과 자연 냉각이 두 가지 요인에 영향을 미칩니다.
또한 눈이 판넬에 떨어지면 어쨌든 전기가 계속 생성됩니다. 또한 눈송이는 가열 된 광전지의 열로 인해 녹아 버릴 시간조차 없습니다.
태양 전지 효율
맑은 날씨에 정오에도 하나의 광전지는 상당한 양의 전기를 방출하며 LED 손전등이 작동하기에 충분합니다.
출력 전력을 높이기 위해 여러 태양 전지를 병렬 회로에 결합하여 DC 전압을 높이고 직렬로 전류 강도를 높입니다.
태양 전지 패널의 효과는 다음에 달려 있습니다.
- 기온과 배터리 자체;
- 부하 저항의 올바른 선택;
- 햇빛의 입사각;
- 반사 방지 코팅의 유무;
- 가벼운 시내의 힘.
외부 온도가 낮을수록 전체 작업으로 광전지 및 태양 전지가 더 효율적입니다. 여기 모든 것이 간단합니다. 그러나 하중을 계산하면 상황이 더 복잡합니다. 패널에서 생성 된 전류를 기준으로 선택해야합니다. 그러나 그 가치는 날씨 요인에 따라 다릅니다.
Heliopanels는 12V의 출력 전압 배수로 제조됩니다-배터리에 24V가 필요한 경우 두 개의 패널을 병렬로 연결해야합니다
태양 전지의 파라미터를 지속적으로 모니터링하고 수동으로 작동을 조정하는 것은 문제가된다. 이렇게하려면 제어 컨트롤러를 사용하는 것이 좋습니다. 제어 컨트롤러는 태양 전지판 자체의 설정을 자동으로 조정하여 최적의 성능과 최적의 작동 모드를 달성합니다.
태양 전지에서 태양 광선의 이상적인 입사각은 직선입니다. 그러나, 편차가 수직으로부터 30도 이내 인 경우, 패널의 효율은 약 5 %에 불과합니다. 그러나이 각도가 더 증가하면 태양 복사의 비율이 증가하여 태양 전지의 효율이 감소합니다.
배터리가 여름에 최대의 에너지를 공급해야하는 경우, 봄과 가을의 춘분에 차지하는 태양의 평균 위치와 직교해야합니다.
모스크바 지역의 경우 수평선까지 약 40 ~ 45 도입니다. 겨울철에 최대가 필요한 경우 패널을보다 수직으로 배치해야합니다.
먼지와 먼지는 태양 전지의 성능을 크게 떨어 뜨립니다. 이러한 "더러운"장벽을 통한 광자는 단순히 도달하지 않으므로 전기로 변환 할 것이 없습니다. 패널은 정기적으로 씻거나 비가 스스로 먼지를 씻을 수 있도록 배치해야합니다.
일부 태양 전지에는 태양 전지에 방사선을 집중시키기 위해 렌즈가 내장되어 있습니다. 맑은 날씨에는 효율성이 높아집니다. 그러나 무거운 구름 덮개로 인해이 렌즈는 해를 끼칠뿐입니다.
이러한 상황에서 기존 패널이 더 적은 양으로도 전류를 계속 생성하면 렌즈 모델이 거의 완전히 작동하지 않습니다.
이상적으로는 태양 전지 배터리의 태양이 고르게 조명되어야합니다. 해당 섹션 중 하나가 어두워지면 불이 들어오지 않은 PEC가 기생 부하로 바뀝니다. 이러한 상황에서 에너지를 생성 할뿐만 아니라 작동 요소에서 에너지를 제거합니다.
태양 광선 경로에 나무, 건물 또는 기타 장애물이 없도록 패널을 설치해야합니다.
태양에서 집의 전원 구성표
태양 광 발전 시스템에는 다음이 포함됩니다.
- 태양 전지 패널.
- 제어 장치.
- 배터리
- 인버터 (변압기).
이 회로의 컨트롤러는 태양 전지판과 배터리를 모두 보호합니다. 한편으로는 밤과 흐린 날씨에 역전 류가 흐르는 것을 방지하고 다른 한편으로는 배터리의 과도한 충전 / 방전을 방지합니다.
태양 전지판 용 배터리는 수명과 용량이 동일하게 선택해야합니다. 그렇지 않으면 충전 / 방전이 고르지 않게되어 서비스 수명이 급격히 줄어 듭니다.
12, 24 또는 48 볼트의 DC 전류를 220 볼트의 교류로 변환하려면 인버터가 필요합니다.빈번한 과충전을 견딜 수 없기 때문에 이러한 방식으로 자동차 배터리를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 돈을 소비하고 특수 헬륨 AGM 또는 젤리 OPzS 배터리를 구입하는 것이 가장 좋습니다.
태양 전지판의 작동 원리와 연결 다이어그램은 이해하기 너무 복잡하지 않습니다. 아래에서 우리가 수집 한 비디오 자료를 사용하면 태양 전지 패널의 기능 및 설치에 대한 모든 복잡한 내용을 이해하는 것이 훨씬 쉬울 것입니다.
태양 광 태양 전지의 작동 방식에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.
태양 전지판 배열 방법은 다음 비디오를 참조하십시오.
광전지에서 태양 전지 패널의 DIY 조립 :
별장의 태양 광 발전 시스템의 각 요소는 올바르게 선택해야합니다. 배터리, 변압기 및 컨트롤러에서 불가피한 전력 손실이 발생합니다. 그리고 최소로 줄여야합니다. 그렇지 않으면 태양 전지판의 충분히 낮은 효율이 일반적으로 0으로 줄어 듭니다.
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