Как работает солнечная панель: как работают и методы повышения генерации

Содержание

как работают и методы повышения генерации

Многие домовладельцы, которые приняли решение установить дома или на даче солнечную электростанцию, интересуются особенностями ее использования в зимние месяцы. Отличия в функционировании гелио систем летом и зимой действительно существуют. Именно о том, как работают солнечные панели зимой, а также варианты увеличения их выработки и обслуживания мы и расскажем в данной статье.

Отличительные черты генерации энергии СЭС в зимнее время

Вопреки распространенному мифу, удельная эффективность поглощения света фотоэлектрическими панелями зимой выше, чем летом. Это связано с особенностями функционирования полупроводниковых материалов, чей КПД при понижении температуры растет, а при повышении – падает. 

Дополнительным позитивным фактором является состояние атмосферы. При отрицательных температурах мельчайшие пылевые частицы оседают вниз, и воздух становится чище. Это повышает «интенсивность» света, что тоже способствует росту генерации.


Последним положительным моментом служит наличие снежного покрова. Поскольку с декабря по февраль солнце расположено наиболее близко к горизонту, оптимальный угол наклона панелей увеличивается. Его рекомендуемая величина равна географической широте плюс 10-15 градусов, и солнечные батареи зимой в идеале располагаются почти вертикально. Это позволяет рабочим поверхностям поглощать не только прямой свет от солнца, но и отраженный от снега.


Почему генерация в зимние месяцы ниже, чем летом?

К сожалению, все перечисленные позитивные стороны не компенсируют низкую зимнюю выработку. Любая СЭС производит в декабре примерно в 4-5 раз меньше энергии, чем в июне. Виной тому следующие факторы:

  1. Короткая продолжительность дня. Наиболее существенный недостаток фотоэлектрических систем  — быстрое снижение КПД при недостаточной освещенности. Фактически максимальная производительность солнечных панелей зимой по времени составляет всего 2-2,5 часа, а летом – 10-12 часов. Это и приводит к пятикратной суточной разнице в генерации.
  2. Удлиненный путь лучей через атмосферу. В безвоздушном пространстве рассеивания света не происходит. Более плотная среда – воздух – такому рассеиванию способствует. Из-за большого угла наклона потоку фотонов зимой приходится преодолеть в 4-5 раз больший путь через атмосферу, чем летом. 
  3. Фактор географической широты. Также влияет на уровень солнечной инсоляции. Правда, для высоких широт падение выработки заметно и летом, но в холодное время года СЭС небольшой мощности там отключаются и не используются вовсе.

Варианты увеличения выработки солнечных батарей зимой

Таковых не так много, и все они связаны с особенностями функционирования полупроводниковых ячеек при неблагоприятных условиях. Самыми действенными вариантами являются следующие два:

  • Установка гелио станций с панелями, позволяющими менять угол наклона. Это позволит направлять рабочие поверхности строго вертикально относительно направления лучей и немного увеличит выработку.
  • Правильный монтаж и обязательная очистка от налипшего снега. Модули на земле необходимо монтировать на достаточно высокие опоры. Это обезопасит Вас от перекрытия их нижнего края снеговым покровом при сильных снегопадах. При налипании снега толщиной свыше 10 см поверхность батареи рекомендуется очищать.

Как работают солнечные панели зимой при отсутствии очистки

Небольшой, до нескольких сантиметров, слой снега практически не влияет на эффективность фотоэлектрических батарей. Но более толстый покров снижает их эффективность.

В подобных ситуациях очистку рекомендуется проводить с помощью специальных щеток, а еще лучше – доверить работы по обслуживанию зимой солнечной электростанции профессионалам. 

Важно! При работе на высокой и покатой кровле обязательна надежная страховка!

Как работают солнечные батареи? — ecosun на vc.ru

{«id»:104929,»type»:»num»,»link»:»https:\/\/vc.ru\/u\/444403-ecosun\/104929-kak-rabotayut-solnechnye-batarei»,»gtm»:»»,»prevCount»:null,»count»:1,»isAuthorized»:false}

{«id»:104929,»type»:1,»typeStr»:»content»,»showTitle»:false,»initialState»:{«isActive»:false},»gtm»:»»}

{«id»:104929,»gtm»:null}

1532 просмотров

Сколько энергии мы можем получить от Солнца?

Солнечная энергия удивительна. В среднем на каждый квадратный метр поверхности Земли поступает 164 Вт солнечной энергии (цифру мы объясним более подробно ниже). Другими словами, вы могли бы поставить действительно мощную (150 Вт) настольную лампу на каждый квадратный метр поверхности Земли и осветить всю планету энергией Солнца! Или, другими словами, если бы мы покрыли всего один процент пустыни Сахара солнечными батареями, мы могли бы генерировать достаточно электричества, чтобы питать весь мир. Это хорошо в солнечной энергии: ее очень много — гораздо больше, чем мы могли бы когда-либо использовать.

Но есть и обратная сторона. Энергия, которую посылает Солнце, прибывает на Землю как смесь света и тепла . И то, и другое невероятно важно: свет заставляет растения расти, обеспечивая нас пищей, в то время как тепло сохраняет нас достаточно теплыми, чтобы выжить, — но мы не можем использовать ни солнечный свет, ни тепло непосредственно для управления телевизором или автомобилем. Нам нужно найти какой-то способ преобразования солнечной энергии в другие виды энергии, которые мы могли бы использовать более легко, например, электричество. И это именно то, что делают солнечные элементы.

Основные солнечные элементы

Чтобы узнать, как работают солнечные панели, вам нужно понять, как они сделаны. Многие солнечные панели используют кремний, один из самых распространенных элементов планеты. Но поскольку создание кристаллов кремния подходящего качества сложно и дорого, домашние солнечные системы обычно строятся из аналогичных, но менее дорогих материалов, таких как медь, индий, галлий и селенид (CIGS). Они не так эффективны, как высококачественный кремний, но все же обеспечивают достаточную мощность при разумных затратах.

Кремний — это материал, из которого сделаны транзисторы (крошечные переключатели) в микросхемах, и солнечные элементы работают аналогичным образом. Кремний — это материал, называемый полупроводником . Некоторые материалы, особенно металлы , позволяют электричеству проходить через них очень легко; они называются проводниками. Другие материалы, такие как пластик и дерево , вообще не позволяют электричеству течь через них; они называются изоляторами. Полупроводники, такие как кремний, не являются ни проводниками, ни изоляторами: они обычно не проводят электричество, но при определенных обстоятельствах мы можем заставить их это делать.

Солнечный элемент представляет собой сэндвич из двух разных слоев кремния, которые были специально обработаны или легированы, чтобы они могли электричеством проходить через них определенным образом. Нижний слой легирован, поэтому в нем слишком мало электронов. Он называется кремнием p-типа или положительного типа (потому что электроны заряжены отрицательно, и их в этом слое слишком мало). Верхний слой легирован противоположным образом, чтобы дать ему немного слишком много электронов. Это называется кремнием n-типа или отрицательного типа.

Когда мы помещаем слой кремния n-типа на слой кремния p-типа, на стыке двух материалов создается барьер (важнейшая граница, где встречаются два вида кремния). Никакие электроны не могут пересечь барьер, поэтому, даже если мы подключим этот кремниевый бутерброд к фонарику, ток не будет течь: лампочка не загорится. Но если мы проливаем свет на бутерброд, происходит нечто замечательное. Мы можем думать о свете как о потоке энергичных «легких частиц», называемых фотонами., Когда фотоны попадают в наш сэндвич, они отдают свою энергию атомам в кремнии. Поступающая энергия выбивает электроны из нижнего слоя p-типа, поэтому они перепрыгивают через барьер к слою n-типа выше и текут по кругу. Чем больше света светит, тем больше электронов подпрыгивает и течет больше тока.

Это то, что мы подразумеваем под фотоэлектрическим напряжением, создающим свет, и это один из видов того, что ученые называют фотоэлектрическим эффектом .

Превращение солнечной энергии в электричество

Видимый солнечный свет состоит из невидимых частиц, называемых фотонами. У них есть энергия, но нулевая масса покоя. Когда фотоны сталкиваются с другими частицами, их энергия преобразуется в другие формы в зависимости от вида атомов, к которым они прикасаются. Большинство столкновений создают только тепло.

Но электричество также может быть произведено, когда фотоны делают электроны в атомах настолько возбужденными, что они отрываются и перемещаются свободно. Кремниевые электроны n-типа ищут электроны в кремнии p-типа, чтобы заменить отсутствующие электроны и поток между двумя полученными типами.

Замечательные свойства полупроводников, таких как кремний, позволяют поддерживать электрический дисбаланс. Это означает постоянную подачу электричества, пока фотоны попадают на солнечные панели. Ток собирается по проводам и распространяется по всей системе.

Солнечный элемент представляет собой сэндвич из кремния n-типа (синий) и кремния p-типа (красный). Он генерирует электричество, используя солнечный свет, чтобы электроны перепрыгивали через соединение между различными ароматами кремния:

  • Когда солнечный свет падает на клетку, фотоны (легкие частицы) бомбардируют верхнюю поверхность.
  • Фотоны (желтые капли) несут свою энергию через клетку.
  • Фотоны отдают свою энергию электронам (зеленым пятнам) в нижнем слое p-типа.
  • Электроны используют эту энергию, чтобы перепрыгнуть через барьер в верхний слой n-типа и уйти в контур.
  • Обтекание цепи электронами заставляет лампу загореться.

Насколько эффективны солнечные батареи?

Основное правило физики, называемое законом сохранения энергии, гласит, что мы не можем волшебным образом создавать энергию или заставить ее исчезнуть в воздухе; все, что мы можем сделать, это преобразовать его из одной формы в другую. Это означает, что солнечный элемент не может производить больше электрической энергии, чем он получает каждую секунду в качестве света. На практике, как мы вскоре увидим, большинство клеток преобразует около 10–20 процентов энергии, которую они получают, в электричество. Типичный однопереходный кремниевый солнечный элемент имеет теоретический максимальный КПД около 30 процентов, известный как предел Шокли-Кейссера, Это в основном потому, что солнечный свет содержит широкую смесь фотонов с различными длинами волн и энергией, и любой однопереходный солнечный элемент будет оптимизирован для захвата фотонов только в пределах определенной полосы частот, тратя впустую остальное. Некоторые из фотонов, попадающих на солнечный элемент, не имеют достаточно энергии, чтобы выбить электроны, поэтому они эффективно тратятся впустую, в то время как у некоторых слишком много энергии, а избыток также теряется. Самые лучшие, передовые лабораторные ячейки могут управлять 46-процентной эффективностью в абсолютно идеальных условиях, используя множество соединений для захвата фотонов с различной энергией.

4 фактора, которые влияют на производство солнечной электроэнергии

  • Тень. Затененные солнечные панели не будут вырабатывать столько же энергии, сколько панели на полноценном солнце. Если ваша крыша лишена солнечного света, затенена необрезанными деревьями или зданиями, солнечная энергия может оказаться не лучшим выбором.
  • Сезонность. Как и погода, выработка солнечной энергии меняется день ото дня и месяц за месяцем. Облачный зимний день не будет таким же продуктивным, как солнечный летний. Но важно сосредоточиться на круглогодичной картине. Например, снег иногда может отражать свет и улучшать фотоэлектрические характеристики. Таким образом, в действительности холодный месяц станет солнечным антагонистом, только если слякоть не покроет панели.
  • Наклон. Солнечные панели должны иметь хороший наклон. Направление, в котором стоит ваш дом, его расположение, и даже уклон крыши, оказывают существенное влияние на эффективность работы солнечной солнечной системы. В идеале солнечные панели должны находиться под тем же углом, что и широта, на которой они установлены. Отклонения от 30 до 45 градусов обычно работают хорошо в большинстве сценариев.
  • Азимут. Угол солнечного азимута — это направление компаса, откуда идет солнечный свет. В полдень солнечный свет исходит с юга в северном полушарии и с севера в южном полушарии. Неправильный угол азимута может снизить эффективность солнечной панели дома до 35%. Азимут нуля (обращенный к экватору) обычно является лучшим выбором.

Реальные бытовые солнечные панели могут достичь эффективности около 15 процентов, дать процентное соотношение здесь или там, и это вряд ли станет намного лучше. Солнечные элементы первого поколения с однопереходными солнечными батареями не будут приближаться к 30-процентному КПД ограничения Шокли-Кейссера, не говоря уже о лабораторных показателях в 46 процентов. Все виды неприятных реальных факторов будут влиять на номинальную эффективность, включая конструкцию панелей, то, как они расположены и под каким углом находятся, попадают ли они в тень, в какой чистоте вы их держите, насколько они горячие (повышение температуры имеют тенденцию снижать их эффективность), и вентилируются ли они (позволяя воздуху циркулировать внизу), чтобы они оставались прохладными.

Типы фотоэлектрических солнечных элементов

Большинство солнечных панелей, которые вы видите сегодня на крышах домов, по сути, представляют собой просто кремниевые бутерброды, специально обработанные («легированные»), чтобы сделать их лучшими электрическими проводниками. Ученые называют эти классические солнечные элементы первым поколением, в значительной степени отличая их от двух разных, более современных технологий, известных как второе и третье поколение. Так в чем же разница?

Первое поколение

Около 90 процентов солнечных панелей в мире изготовлены из пластин кристаллического кремния (сокращенно c-Si), нарезанных из крупных слитков, которые выращиваются в суперчистых лабораториях, процесс которых может занять до месяца. Слитки либо принимают форму монокристаллов (монокристаллический или моно-Si), либо содержат несколько кристаллов (поликристаллический, мульти-Si или поли-c-Si). Солнечные элементы первого поколения работают так, как мы показали выше: они используют одно простое соединение между кремниевыми слоями n-типа и p-типа, которые вырезаны из отдельных слитков. Таким образом, слиток n-типа можно получить, нагревая куски кремния с небольшим количеством фосфора, сурьмы или мышьяка в качестве легирующей добавки, в то время как слиток р-типа будет использовать бор в качестве легирующей примеси. Ломтики кремния n-типа и p-типа затем сливаются для соединения. Добавлены еще несколько наворотов (например, антиотражающее покрытие, которое улучшает поглощение света и придает фотоэлектрическим элементам их характерный синий цвет, защитное стекло на передней панели и пластиковая подложка, а также металлические соединения, позволяющие подключить элемент к цепи), но простой pn-переход — это сущность большинства солнечных панелей.

Второе поколение

Классические солнечные элементы представляют собой относительно тонкие пластины — обычно их доля составляет миллиметровую глубину (около 200 микрометров, 200 микрон или около того). Но они являются абсолютными плитами по сравнению с элементами второго поколения, широко известными как тонкопленочные солнечные элементы(TPSC) или тонкопленочные фотоэлектрические элементы (TFPV), которые снова примерно в 100 раз тоньше (несколько микрометров или миллионные доли метра глубиной). Хотя большинство из них все еще сделаны из кремния (другая форма, известная как аморфный кремний, a-Si, в которой атомы расположены случайным образом, а не точно упорядочены в правильной кристаллической структуре), некоторые сделаны из других материалов, в частности, теллурида кадмия (Cd -Te) и диселенид меди-индия-галлия (CIGS). Поскольку они чрезвычайно тонкие, легкие и гибкие, солнечные элементы второго поколения можно ламинировать на окнах, окнах в крыше, черепице и всех видах «подложек» (материалов подложки), включая металлы , стекло и полимеры (пластики). То, что элементы второго поколения приобретают в гибкости, они жертвуют эффективностью: классические солнечные элементы первого поколения по-прежнему превосходят их. Таким образом, в то время как первоклассные ячейки первого поколения могут достигать эффективности 15–20 процентов, аморфный кремний изо всех сил пытается достичь более 7 процентов, а лучшие тонкопленочные ячейки Cd-Te справляются только с 11 процентами, а ячейки CIGS не лучше чем 7–12 процентов. Это одна из причин, почему, несмотря на их практические преимущества, элементы второго поколения до сих пор оказывали относительно небольшое влияние на солнечный рынок.

Третье поколение

Новейшие технологии сочетают в себе лучшие черты ячеек первого и второго поколения. Как и клетки первого поколения, они обещают относительно высокую эффективность (30 процентов и более). Как и элементы второго поколения, они, скорее всего, будут изготовлены из материалов, отличных от «простого» кремния, таких как аморфный кремний, органические полимеры (создание органических фотоэлектрических элементов), кристаллы перовскита, и имеют несколько соединений (из нескольких слоев) различных полупроводниковых материалов. В идеале это сделало бы их дешевле, эффективнее и практичнее, чем клетки первого или второго поколения.

Сколько энергии мы можем получить с солнечными панелями?

В теории огромное количество. Давайте на время забудем солнечные элементы и просто рассмотрим чистый солнечный свет. До 1000 Вт необработанной солнечной энергии попадает на каждый квадратный метр Земли, направленной прямо с Солнца (это теоретическая мощность прямого солнечного света в полдень в безоблачный день — солнечные лучи излучают перпендикулярно поверхности Земли и дают максимальное освещение или инсоляцию), как это технически известно. На практике, после того, как мы скорректировали наклон планеты и время суток, лучшее, что мы можем получить, это, возможно, 100–250 Вт на квадратный метр в типичных северных широтах (даже в безоблачный день). Это составляет примерно 2–6 кВт/ч в день (в зависимости от того, находитесь ли вы в северном регионе, например, в Канаде или Шотландии, или наоборот в южном полушарии, например, в Аризоне или Мексике). Умножение производства на целый год дает нам где-то между 700 и 2500 кВт/ч на квадратный метр (700–2500 единиц электроэнергии). Более жаркие регионы, очевидно, обладают гораздо большим солнечным потенциалом: например, на Ближнем Востоке ежегодно получается на 50–100 процентов больше солнечной энергии, чем в Европе.

К сожалению, типичные солнечные элементы эффективны только на 15 процентов, поэтому мы можем захватить только часть этой теоретической энергии. Вот почему солнечные панели должны быть такими большими: количество энергии, которую вы можете производить, очевидно, напрямую связано с тем, сколько места вы можете позволить себе покрыть панелями. Один солнечный элемент (примерно размером с компакт-диск) может генерировать около 3–4,5 Вт; типичный солнечный модуль, изготовленный из массива около 40 элементов (5 рядов по 8 элементов), может генерировать около 100–300 Вт; поэтому несколько солнечных панелей, каждая из которых состоит из 3–4 модулей, могут генерировать абсолютный максимум в несколько киловатт (вероятно, достаточно для удовлетворения пиковой потребности дома в электроэнергии).

Вопросы о солнечных батареях/Владивосток/ VLSOLAR /

Часто задаваемые вопросы :

 

Накапливают ли солнечные панели заряд?
— Нет, солнечная панель производит энергию только при воздействии солнечного света. Для получения запаса энергии необходимо приобрести аккумулятор, чем больше ёмкость аккумуляторов тем дольше время автономной работы  потребителей.

 

Является ли  солнечная панель  водонепроницаемой?
— Да,  все солнечные панели являются водонепроницаемыми и устойчивыми к внешним воздействиям в неблагоприятных погодных условиях. Однако следует учитывать, что остальные  устройства, которые используют с  солнечными панелями, такие как контроллеры заряда , аккумуляторы, инверторы очень редко  бывают водонепроницаемы.

 

Действительно солнечные панели обеспечивают заявленную выходную мощность ?
— Солнечные  панели обеспечивают заявленную выходную мощность при уровне солнечной инсоляции 1000Вт/М2, это международный стандарт измерения мощности солнечных панелей , такой уровень инсоляции достигаеться только при чистом небе с 13 до 14 часов, но при этом угол установки ,азимут и облачность влияют на производительность.  Уровень выходной мощности  изменяеться постоянно в течении всего светового дня .Старайтесь избегать установки солнечных панелей в частичной  тени. Если у солнечной  пенели зетемнена хоть одна солнечная ячейка то уровень выходной мощности может падать от 10до 70%. Также, она не будет работать в помещении.

 

Будет ли работать солнечная панель в помещении? Я купил солнечную панель и пытаюсь ее проверить в квартире и  на балконе, но она не работает совсем или работает очень слабо!
— Нет, солнечная панель производит энергию только при воздействии прямого солнечного света. Использовать солнечную панель внутри квартиры или на балконе  за  стеклом  не рекомендуется так как стеклопакет из обыкновенного стекла  не обеспечивает должного пропускания ультрафилета, бликует  и сильно  преломляет солнечный свет. Поэтому размещать солнечную панель надо на улице , желательно с южной стороны дома  .

 

Имеется ли возможность объединения солнечной панели  в цепь с другой такой же панелью?
— Да, солнечные панели можно  объединять в цепь. Для увеличения мощности в амперах солнечные панели надо подключать паралельно , для увеличения вольтажа солнечные  панели надо подключать последовательно.

ПРИМЕР :

Если взять две солнечных панели  по 100Вт  номиналом 12В  и подключить  их паралельно то на выходе мы получим:  12В / 11,2А,

Если подключить эти же панели последовательно то получим 24В /5,6А .

 

Какие панели выбрать ПОЛИ ли МОНО ?
— Этот вопрос мы рассматривали на этой странице  здесь

Что нужно знать о солнечной энергии?

Солнечная энергия — это полезная энергия, которая генерируется солнцем в форме электрической или тепловой энергии. Солнечная энергия улавливается различными способами, наиболее распространенным из которых является использование фотоэлектрических солнечных панелей, которые преобразуют солнечное излучение в полезное электричество. Кроме использования фотоэлектрических элементов для генерации электроэнергии, солнечная энергия используется не только для электроснабжения, но и для выработки тепловой энергии, для отопления или горячего водоснабжения. Владельцы жилой и коммерческой недвижимости могут устанавливать солнечные системы горячего водоснабжения и проектировать свои здания с учетом пассивного солнечного отопления, чтобы в полной мере использовать энергию солнца с помощью современных технологий.

Заинтересованы в получении выгоды от солнечной энергии? Солнечные батареи устанавливаются в трех основных сегментах: жилой, коммерческий и коммунальный. Солнечные батареи бытового сегмента обычно устанавливаются на крышах домов или на открытой местности (на земле) и обычно составляют от 5 до 20 киловатт (кВт), в зависимости от необходимых мощностей и размера объекта. Коммерческие объекты с использованием солнечной энергии обычно устанавливаются в большем масштабе, чем частные. Хотя отдельные установки могут сильно различаться по размеру, солнечные батареи коммерческого сегмента как правило предназначены предоставлять локальную солнечную энергию предприятиям и некоммерческим организациям. Наконец, солнечные проекты коммунального сегмента обычно представляют собой крупные установки мощностью в несколько мегаватт (МВт), которые обеспечивают солнечную энергию большому количеству потребителей коммунальных услуг.

В некоторых случаях потребители солнечной энергии не имеют возможности установить саму солнечную станцию на своей территории, тогда существует жизнеспособный вариант использования солнечной энергии, который напрямую связывает проекты по использованию солнечной энергии в коммунальном сегменте с бытовыми потребителями. Таким образом, общественные солнечные фермы, как правило, строятся на близлежащей территории, а не в собственности конкретного отдельного клиента. Такие потребители могут подписаться на общий проект в области солнечной энергии, чтобы получать многие преимущества солнечной энергии без установки солнечных станций на своей собственности.

Как работает солнечная энергия?

Солнечная панель (также известная как солнечный модуль или солнечная батарея) состоит из слоя кремниевых элементов, металлического каркаса, стеклянного корпуса и проводки для передачи электрического тока из кремния. Кремний (атомный № 14 в периодической таблице) — это неметалл с проводящими свойствами, которые позволяют ему поглощать и преобразовывать солнечный свет в полезное электричество. Когда свет попадает в кремниевую ячейку, он заставляет электроны в кремнии приводиться в движение, инициируя поток электрического тока. Это известно как « фотоэлектрический эффект » и описывает общую функциональность технологии солнечных батарей.

Наука производства электричества с помощью солнечных батарей сводится к этому фотоэлектрическому эффекту. Впервые он был открыт в 1839 году Эдмондом Беккерелем и может рассматриваться как свойство определенных материалов (известных как полупроводники), которое позволяет им создавать электрический ток, когда они подвергаются воздействию солнечного света.

Фотоэлектрический процесс работает через следующие широкие шаги:

  1. Кремниевый фотоэлектрический солнечный элемент поглощает солнечную радиацию
  2. Когда солнечные лучи взаимодействуют с кремниевой ячейкой, электроны начинают двигаться, создавая поток электрического тока
  3. Провода собирают и подают это электричество постоянного тока (DC) к солнечному инвертору для преобразования в электричество переменного тока (AC)

Краткая история солнечной энергетики

В 1954 году Bell Labs разработала первый кремниевый фотоэлектрический элемент. Хотя солнечная энергия ранее была преобразована в полезную энергию различными способами, только после 1954 года солнечная энергия стала жизнеспособным источником электричества для устройств питания в течение длительных периодов времени. В первых солнечных батареях превращают солнечное излучение в электричество при КПД всего  4 % , тогда как многие широко доступные модули солнечных ячеек на сегодня может преобразовывать солнечный свет в солнечную энергию при КПД более 20 % эффективности, и это значение постоянно растет.

Хотя принятие солнечной энергии поначалу было достаточно медленным, ряд государственных и федеральных стимулов и законопроектов способствовали снижению стоимости солнечных батарей настолько, чтобы они стали более широко распространенными. На данный момент солнечной энергии достаточно для того, чтобы обеспечить энергией 11 миллионов из 126 миллионов домохозяйств в стране.

Стоимость солнечной энергии

Одновременно с увеличением эффективности солнечных панелей стоимость солнечной энергии существенно снизилась. Только за последнее десятилетие стоимость установки солнечных батарей упала более чем на 60 процентов, и многие отраслевые эксперты прогнозируют, что цены будут продолжать падать в ближайшие годы:

Солнечная энергия является возобновляемым источником энергии

Солнечная энергия — это чистый, недорогой, возобновляемый источник энергии её можно использовать практически везде, любая точка мира, где солнечный свет попадает на поверхность земли, является потенциальным местом для генерации солнечной энергии. А поскольку солнечная энергия исходит от солнца, она представляет собой безграничный источник энергии. Технологии возобновляемых источников энергии производят электроэнергию из бесконечных ресурсов. Сравните, например, производство электроэнергии с использованием возобновляемых ресурсов с ископаемым топливом. На образование нефти, газа и угля ушли сотни тысяч лет, поэтому каждый раз, когда один из этих ресурсов сжигается для производства электроэнергии, этот конечный ресурс незначительно приближается к истощению. Использование возобновляемых ресурсов, таких как ветер, солнечная энергия и гидроэлектроэнергия, для выработки электроэнергии не истощает этот ресурс. Там всегда будет постоянный солнечный свет на поверхности Земли, и после превращения солнечного света в электричество, в будущем все еще остается бесконечное количество солнечного света, которое может превратиться в электричество Вот что делает солнечную энергию по своей природе возобновляемой энергией.

Несмотря на то, что текущее распределение электроэнергии в России по-прежнему состоит в основном из ископаемого топлива, такого как: нефть и газ, возобновляемые источники энергии, такие как: солнечная энергия, постепенно становятся большей частью энергетического профиля страны. Поскольку стоимость солнечных и других возобновляемых технологий продолжает оставаться конкурентоспособной.

Солнечная энергия + аккумулятор, электромобили и многое другое

Быстрое распространение солнечной энергии по всей стране и во всем мире также привело к параллельному росту в нескольких смежных областях. В частности, системы накопления энергии и электромобили — это два сектора, которые могут развиваться вместе с солнечной энергией, увеличивая преимущества друг-друга.

Учитывая, что солнечные панели могут вырабатывать энергию только тогда, когда солнце светит, хранение производимой, но неиспользованной энергии в течение дня для последующего использования становится все более важным. Например, системы накопления энергии накапливают электричество и могут использоваться в периоды низкой солнечной активности. Более того, решения «солнечное хранение плюс» работают для всех масштабов установки солнечных панелей и предоставляют множество дополнительных преимуществ, от надежности энергии до отказоустойчивости сети и более дешевой энергии.

Электромобили являются вторым продуктом, готовым ехать на волне освоения солнечной энергии. С более низкими затратами на техническое обслуживание, более низкими расходами на топливо и меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с традиционными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, электромобили станут важным элементом автомобильной промышленности на долгие годы. С ростом использования электромобилей также возрастает потребность в электричестве для работы транспортных средств, идеально подходящих для солнечной энергии. Распределенные солнечные установки обеспечивают дешевое и надежное питание электромобилей непосредственно от солнца. В мире повышенной электрификации дома солнечная энергия является одним из самых недорогих, надежных и самых чистых способов обеспечить наше электрифицированное будущее.

Как устроены и как работают солнечные батареи?

Как устроен и работает фотоэлемент?

Фотоэлемент преобразует энергию солнечного света в электроэнергию. Он изготавливается из пластины очищенного кремния, в верхнюю часть которой добавляют атомы фосфора, а в нижнюю — атомы бора.

Таким образом, в пластине образуются 2 слоя: сверху N-слой (Negative) с избытком электронов, а снизу — P-слой (Positive) с дефицитом электронов. Между слоями образуется PN-переход — электрическое поле, не позволяющее электронам из N-слоя переходить в P-слой.

Фотоны солнечного света выбивают электроны из атомов кремния в PN-переходе. При этом, под воздействием поля PN-перехода, электроны переходят только в верхний N-слой. Между слоями усиливается разность потенциалов, и соединив их электродами, можно получить электрический ток.

Как устроена солнечная панель

Ячейки фотоэлементов последовательно соединяют, крепят на каркас и запаковывают в общую рамку (таким образом, чтобы в случае выхода из строя их можно было заменять по одному). Получается солнечная панель с двумя электродами, генерирующая постоянный ток.

Чтобы защитить солнечную батарею от дождя и ветра, снаружи ее покрывают стеклом.

Т.к. кремний хорошо отражает свет, значительная часть фотонов может не достигать PN-перехода. Чтобы уменьшить потери, фотоэлементы покрывают антибликовым покрытием.

КПД и эффективность солнечных батарей

Коэффициент фотоэлектрического преобразования современных солнечных батарей — примерно 20%. Т.е. всего 20% энергии солнечного света преобразуется в электричество. Причем, КПД снижается при нагреве солнечной панели из-за броуновского движения электронов.

Однако, для владельца солнечной электростанции важен не столько КПД панелей, сколько их мощность (т.е. сколько энергии они могут вырабатывать), а также стоимость, надежность и срок службы.

Как рассчитать рентабельность солнечной электростанции — описано здесь.

Однако, не забывайте, что технологический прогресс в солнечной энергетике постоянно снижает стоимость солнечных панелей, повышает их надежность и срок службы, и даже КПД.

Виды солнечных панелей

— Монокристаллические — на основе монокристалла кремния. КПД около 19% от номинальной мощности, для производства 1 кВт энергии необходима площадь 7 кв.м. Применение нашли как в быту, так и на специальных станциях.

— Поликристаллические — на основе выращенных поликристаллов кристаллов кремния. КПД — около 16% от номинальной мощности, для производства 1 кВт энергии необходимо 8,3 кв.м. Применяются там, где необходимы отдельные элементы мощностью свыше 200 ватт.

— Тонкопленочные фотовольтажные модули (ТFT) — наиболее производительные на данный момент. КПД — около 25% от номинальной мощности, для производства 1 кВт энергии необходимо 18,3 кв.м. Рациональны там, где необходимо производить свыше 2,5 кВт выходной электроэнергии, т.е. системы от 10 КВт номинальной мощности. Отличаются высокой чувствительностью и могут работать при рассеянном свете, при этом дают высокое напряжение при низком токе.

Мировыми лидерами производства солнечных панелей являются компании First Solar (США), Sharp (Япония), Suntech, Yingli, Trina Solar (все Китай).

Ниже — представлены новости развития технологий солнечных батарей.


2021. В Корее создали солнечную панель, которую можно свернуть в рулон

Инженеры из Пусанского национального университета в Корее разработали прототип солнечных элементов, которые можно полностью складывать. Им удалось создать проводящую пленку из однослойных углеродных нанотрубок, внедрить эту пленку на подложку, а затем легировали ее оксидом молибдена, чтобы улучшить ее проводимость. Солнечную панель, созданную таким образом, можно свернуть в рулон или изогнуть так, как это требуется конструкцией. Это поможет не только упростить транспортировку подобных панелей, но и облегчить их внедрение в такие устройства, как автомобили, телефоны, и даже в одежду.

2020. Созданы первые перовскитные фотоэлементы с КПД 18%

Перовскит — минерал, который может прийти на смену кремнию в индустрии фотоэлементов. По КПД он не уступает кремнию, но позволяет изготавливать более легкие, гибкие и полупрозрачные солнечные панели, идеально подходящие для облицовки зданий. Однако, есть проблема с нанесением перовскита на большие площади, т.к. обычно это приводит к появлению дефектов и снижению КПД. Специалисты Наньянского технологического университета (Сингапура) применили метод нанесения перовскитного покрытия тепловым напылением и обнаружили, что в результате получаются модули солнечных элементов на 21 кв. см с рекордным КПД — 18,1%. Это наивысший зарегистрированный результат для масштабируемых перовскитовых фотоэлементов.

2020. Украинский стартап создал солнечную электростанцию в виде куба

Украинская компания «Карбон КНС», занимающаяся строительством промышленных солнечных электростанций, разработала небольшую домашнюю СЭС в форме куба — Cuber. Ее особенности в том, что, в отличие от классических СЭС, ее установка не требует подготовительных работ и укрепления крыши. Cuber представляет собой компактную солнечную электростанцию габаритами 2*2 метра. Поставляется в собранном виде, но, по словам разработчиков, на то, чтобы собрать конструкцию, подключить и начать пользоваться — уйдет всего один день. Cuber стоит $3000. Мощность — 3 кВт*ч — этого хватит на то, чтобы на 70% обеспечить электроэнергией среднестатистический по размерам частный дом, укомплектованный всей необходимой техникой.

2019. Созданы прозрачные солнечные батареи из кремния

Прозрачные фотоэлементы могли бы совершить революцию в энергоэффективности зданий: ведь тогда окна и стеклянные стены небоскребов превратятся в солнечные батареи. Однако, к сожалению, основной материал солнечных батарей — кремний — не прозрачный. А альтернативные материалы — либо дороги, либо не эффективны. Команда исследователей под руководством Се Квон Юна из Южной Кореи придумала оригинальную идею: пробить в кремниевом фотоэлементе крошечные отверстия размером с человеческий волос. Дыры расположены в заданном порядке и невидимы человеческому глазу, зато фотоэлемент становится почти прозрачным. Конечно, КПД уменьшился в 2 раза — до 12%. Ну и ладно, ведь окно с КПД 12% лучше окна, которое вообще не вырабатывает энергию. А производственный процесс (по словам разработчиков) — довольно простой, так что дырявые солнечные панели будут стоить примерно как обычные.

2019. Создано покрытие для солнечных батарей, следящее за солнцем

Сейчас иногда маленькие наземные солнечные электростанции оборудуются поворотными системами (трекерами), которые отслеживают движение солнца в течение дня. Говорят, такой трекер увеличивает производство энергии на 30%. Но очевидно, что он также значительно усложняет и удорожает конструкцию, снижает надежность и долговечность СЭС, да и сам потребляет часть энергии. Ученные Калифорнийского университета, возможно, придумали более красивое решение. Они создали особый материал, который может отслеживать направление на солнце, как подсолнух. Он состоит из элементов размером менее одного миллиметра, которые расширяются и сжимаются при нагревании. Благодаря этому материал выгибается в сторону источника тепла.

2019. Солнечные батареи могут использовать снег для выработки дополнительной энергии

Зимой солнечные панели иногда заносит снегом, и приходится их очищать. Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе отчасти решили эту проблему, создав дополнительную панель Snow TENG, которая вырабатывает электричество от взаимодействия непосредственно с выпавшим снегом. Происходит это благодаря трибоэлектрическому эффекту, когда электрические заряды возникают в ходе трения одних заряженных частиц с другими. В случае с устройством Snow TENG, положительно заряженным объектом выступает снег, а отрицательным — нанесенный на поверхность панелей силикон, подсоединенный к электродам. Конечно, вырабатываемая энергия — небольшая, но возможно, ее хватит, чтобы растопить снег и очистить панель.

2019. Корейцы сделали фотоэлементы из перовскита на 80% эффективнее

В 2013 журнал Science в своем рейтинге топ-10 прорывов года отметил открытие возможности создания солнечных батарей из перовскита. Перовскит (титанат кальция) — это сравнительно редкий для поверхности Земли минерал (в отличии от кремния). Но он дешевый, его можно наносить на гибкую поверхность и он имеет трехмерную структуру, которая позволяет солнечной батарее эффективно работать даже на закате, в облачную погоду и в туман. Изначально КПД перовскитовых фотоэлементов была ниже кремниевых — 15%. Но вот ученые из южно-корейского университета UNIST поколдовали и создали комбинацию двойного перовскита (Cs2SnI6) и органической ячейки Гретцеля, которая продемонстрировала хорошие показатели переноса заряда, достигнув увеличения плотности фотоэлектрического тока на 79% по сравнению с обычным жидким электролитом.***

Руководство пользователя панели солнечных батарей NaturePower Semi Flex

Солнечная панель NaturePower Semi Flex Руководство пользователя

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Перед использованием внимательно прочтите и усвойте все инструкции по сборке и эксплуатации. Несоблюдение правил безопасности и других основных мер предосторожности может привести к серьезным травмам.

Важная информация по безопасности

Благодарим вас за выбор продукта Nature Power.
Сохраните квитанцию ​​и эти инструкции. Важно, чтобы вы полностью прочитали руководство, чтобы ознакомиться с этим продуктом, прежде чем начать его использовать.
Этот продукт предназначен только для определенных приложений. дистрибьютор не несет ответственности за проблемы, возникшие в результате модификации. Мы настоятельно рекомендуем не изменять и / или использовать этот продукт для каких-либо целей, кроме тех, для которых он был разработан. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно конкретного приложения, не используйте продукт, пока вы сначала не связались с дистрибьютором, чтобы определить, можно ли или нужно ли это делать с продуктом.

По техническим вопросам звоните 1800-588-0590

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

  • Прочтите и поймите все инструкции. Несоблюдение всех инструкций может привести к серьезным травмам или материальному ущербу.
  • Предупреждения, предостережения и инструкции в этом руководстве не могут охватывать все возможные условия или ситуации, которые могут возникнуть. При использовании этого инструмента проявляйте здравый смысл и осторожность. Всегда помните об окружающей среде и убедитесь, что инструмент используется безопасным и ответственным образом.
  • Не позволяйте людям управлять или собирать продукт, пока они не прочитают это руководство и не получат полного понимания того, как оно работает.
  • Ни в коем случае не модифицируйте этот продукт. Несанкционированная модификация может нарушить работу и / или безопасность и повлиять на срок службы продукта. Есть определенные приложения, для которых продукт был разработан.
  • Используйте подходящий инструмент для работы. НЕ ПЫТАЙТЕСЬ заставлять маленькое оборудование выполнять работу более крупного промышленного оборудования. Есть определенные области применения, для которых это оборудование было разработано. Это будет более безопасно и будет лучше выполнять работу с той мощностью, для которой она была предназначена. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать это оборудование по назначению.
  • Промышленные или коммерческие приложения должны соответствовать требованиям OSHA.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Этот продукт может подвергнуть вас воздействию химических веществ, в том числе ди (2-этилгексил) фталата (DEHP), который, как известно в штате Калифорния, вызывает рак, врожденные дефекты или другой вред репродуктивной системе. Для получения дополнительной информации перейдите на www.p65warnings.ca.gov

Предостережения
  • Никогда не прикасайтесь к концам выходных кабелей голыми руками, когда модули облучаются.
    Беритесь за провода руками в резиновых перчатках, чтобы избежать поражения электрическим током.
  • Не носите металлические украшения при работе с электрическим оборудованием.
  • Изделие должно устанавливаться и обслуживаться квалифицированным персоналом.
  • Не роняйте инструмент или другие предметы на стекло солнечного модуля.
  • Не царапайте заднюю пленку солнечной панели.
  • Избегайте воздействия на солнечные панели частичного солнечного света или теней. Частичный солнечный свет может вызвать появление горячих точек на панели.
  • При чистке не допускайте попадания химикатов на модуль.
  • Храните модуль в недоступном для детей месте

Меры предосторожности при работе с батареями

  • Никогда не курите и не допускайте появления искр или пламени рядом с батареями.
  • Во время зарядки аккумуляторы выделяют водород и кислород, что приводит к выделению взрывоопасной газовой смеси. Следует позаботиться о том, чтобы проветрить аккумуляторную батарею, и следуйте рекомендациям производителя аккумуляторной батареи.
  • Батареи содержат очень агрессивную разбавленную серную кислоту в качестве электролита. Следует принять меры для предотвращения контакта с кожей, глазами или одеждой.
  • Соблюдайте осторожность, чтобы снизить риск падения металлического инструмента на аккумулятор. Это может вызвать искрение или короткое замыкание аккумулятора или других электрических частей и привести к взрыву.
  • При работе с батареями снимайте металлические предметы, такие как кольца, браслеты и часы. Батареи могут создавать ток короткого замыкания, достаточно сильный, чтобы приваривать кольцо или тому подобное к металлу и, таким образом, вызывать серьезные ожоги.
  • Если вам нужно извлечь аккумулятор, всегда сначала снимайте с аккумулятора клемму заземления. убедитесь, что все аксессуары отключены, чтобы не вызвать искру.
  • Используйте правильно изолированные инструменты только при подключении аккумуляторной батареи.

Меры предосторожности при работе с солнечными батареями
При попадании солнечного света или других источников света на все солнечные панели, объемtage появляется на выходных клеммах солнечной панели, превращая ее в источник электричества. Во избежание поражения электрическим током убедитесь, что солнечная панель во время установки покрыта непрозрачным (темным) материалом, например, бумагой / тканью. Не прикасайтесь к клеммам, когда панель подвергается воздействию солнечного света или других источников света.

Меры предосторожности при работе с контроллерами заряда
Если две или более солнечные панели подключены последовательно / параллельно, убедитесь, что сумма номинальных значений тока короткого замыкания всех цепочек панелей не превышает 80% от номинального тока контроллера заряда.

Предполагаемое использование

Полугибкие панели устойчивы к погодным условиям, воде и коррозии, что делает их идеальным вариантом для морских применений, жилых автофургонов и т. Д.amping и аварийное резервное копирование. Эта панель может непрерывно заряжать ваши аккумуляторы 12 В силой солнца. Достаточно легкий, чтобы установить его на окно с присосками, и достаточно прочный, чтобы его можно было постоянно устанавливать на открытом воздухе на различных транспортных средствах.

Список деталей

56801 — 3 Вт

Справка

Описание частейКоличество
1Солнечная панель 3 Вт

1

2

Присоски4
3Батарея clamp кабель

1

4

Автомобильный штекерный кабель постоянного тока1
5Вручную

1

56802 — 5 Вт

Справка

Описание частейКоличество
1Солнечная панель 5 Вт

1

2

Присоски4
3Батарея clamp кабель

1

4

Автомобильный штекерный кабель постоянного тока1
5Вручную

1

Технические условия

Недвижимость

5680156802
Солнечные батареимонокристаллический

монокристаллический

Максимальная мощность (Pmax)

3 Вт5 Вт
Ток при Pmax (Имп.)168 мА

280 мА

Voltage при Pmax (Vmp)

18 вольт18 вольт
Ток короткого замыкания (Isc)180 мА

302 мА

Инструкция по эксплуатации

Выходная мощность солнечной панели ниже 12 Вт не требует контроллера заряда для зарядки аккумулятора *, эти панели могут заряжать аккумулятор напрямую, так как выходной ток намного ниже, чем Amp-часовой рейтинг батареи.

Используйте с правильным аккумулятором

  • Используется для зарядки аккумуляторной батареи на 12 В.
  • Не пытайтесь перезаряжать неперезаряжаемые батареи.
  • Конфигурации батарей на 6 В также могут использоваться при последовательном подключении (от отрицательного к положительному).
  • Вы можете использовать для зарядки герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов, гелевых аккумуляторов или 12-вольтных аккумуляторов глубокого цикла.
  • Рекомендуются батареи емкостью от 4 до 22 Ач.

Отметил: Не заряжайте литиевую батарею без контроллера заряда.

Подключение АКБ
Всегда соединяйте положительное с положительным, отрицательное с отрицательным. объемtagДля проверки качества кабеля от солнечной панели может потребоваться счетчик или цифровой мультиметр.

Расположение солнечного модуля
Расположите солнечный модуль так, чтобы он мог поглощать прямые солнечные лучи на солнечной панели, и, как правило, без укрытия и тени. Чтобы уловить больше всего солнечного света в день, солнечные модули должны быть обращены на 20 градусов южной широты, если вы находитесь в северном полушарии, и на 20 градусов северной широты, если вы находитесь в южном полушарии. Солнечный модуль может сильно нагреться, пожалуйста, храните его в недоступном для детей месте. Не ставьте тяжелые предметы на солнечный модуль.

Выходное тестирование мощности
Вы можете использовать voltagе метр или цифровой мультиметр для измерения объемаtage вашего полугибкого солнечного модуля перед подключением к батарее. Voltagе может колебаться в пределах 15-22 вольт; Тестирование гарантирует правильную зарядку. В комплект не входит испытательное оборудование.

FAQ
  • Будет ли эта солнечная панель работать с батареей 24 В?
    Это только для зарядки аккумулятора 12 В. Пожалуйста, позвоните в службу поддержки клиентов Nature Power для получения дополнительной информации о конфигурации системы 24 В.
  • Как работает солнечная система?
    Фотоэлементы панели преобразуют энергию солнечного света в электричество, затем электричество накапливается в батарее, а инвертор позволяет подключать электроприборы. Для настройки автономной солнечной системы необходимы 4 основных компонента. Панели солнечных батарей, контроллер заряда для управления зарядом аккумуляторной батареи, аккумулятор для хранения энергии и инвертор для передачи энергии постоянного тока от батареи к сети переменного тока.
  • Как пользоваться контроллером заряда?
    Контроллеры заряда требуются для установки солнечных батарей мощностью 12 Вт и выше. Контроллеры заряда помогают защитить аккумулятор (-ы) и солнечную панель (-ы) от вредных обратных токов, перезарядки аккумулятора и высокой мощности.tagот скачков напряжения, дополнительная защита находится на более крупных контроллерах заряда. Nature Power Products предлагает контроллеры заряда от 8Amp-32Amp. Один контроллер заряда может регулировать несколько солнечных панелей.
  • Как мои солнечные панели должны быть расположены, чтобы производить максимальную мощность?
    В Северном полушарии лучшее направление для встречи с солнечными батареями — юг. Тем не менее, было бы полезно, используя свое суждение, выяснить, в каком месте больше всего солнечного света.
  • Нужно ли, чтобы панели работали под прямыми солнечными лучами?
    Нет, хотя солнечные панели производят самую высокую ваттность.tagНаходясь под прямыми солнечными лучами, они все равно будут производить электроэнергию в пасмурные дни.
  • Потребуется ли мне обслуживание солнечной энергии?
    Солнечные панели обычно требуют очень небольшого обслуживания. Они очень прочные, но их следует всегда чистить, чтобы частицы пыли и мусора не затеняли солнечные панели. батарейки, возможно, придется менять каждые несколько лет.
  • Сколько времени занимает установка?
    Это очень простая установка, включающая и работай, однако для установки панели на плоскую поверхность могут потребоваться квалифицированные специалисты с небольшими знаниями.
  • На какие кровельные материалы можно устанавливать солнечные батареи?
    Солнечные панели можно установить на любой кровельный материал, способный выдержать вес панели. Правильно установленная система солнечных батарей важна, так как неправильно установленная солнечная панель может вызвать протечки или другие проблемы с крышей.
Еженедельная диаграмма мощности солнечных панелей

Обратите внимание, что все время работы / рейтинги являются приблизительными и могут варьироваться в зависимости от вашего местоположения, времени суток, времени года и основаны на 7 часах полного солнечного света в день.

Солнечная панель с рейтингом Hourly (максимальная мощность)3W5W8W50W
168 мА280 мА445 мА2.78
Еженедельный выход147 Вт ∙ ч245 Вт ∙ ч392 Вт ∙ ч2.45 кВт ∙ ч
Еженедельное время автономной работы
Люминесцентный свет 40 Вт3.6 час6 час9.8 час61 час
Ноутбук 20-50 Вт3 час5 час2.6 час49 час
Вентилятор 80 Вт1.8 час3 час4.9 час30 час
ПК 80-150 Вт1 час1.6 час2.6 час16 час
40 ″ телевизор / проектор 200 Вт0.7 час1.2 час2 час12.2 час
Подключение дополнительных солнечных панелей

Перейдите в www.naturepowerproducts.com для более широкого выбора продуктов и аксессуаров для возобновляемых источников энергии

* Солнечная система 200 Вт с 30 Amp контроллер заряда и преобразователь постоянного тока в переменный. (Не входит, сampтолько дисплей! )

Ограниченная гарантия

Nature Power гарантирует первоначальному покупателю, что в наших продуктах отсутствуют дефекты материалов и изготовления, в течение 1 года с даты покупки, 2 года гарантии на выработку до 80% номинальной мощности с даты покупки. В случае дефекта продукта обратитесь в службу поддержки клиентов Nature Power для устранения неисправностей. Если неисправная деталь или блок необходимо
при возврате, Nature Power должен предоставить номер разрешения на возврат, а неисправная деталь или устройство должны быть возвращены в авторизованное место за счет покупателя. Для получения гарантийного обслуживания требуется подтверждение покупки с датой. После получения в авторизованном месте и подтверждения того, что дефект является результатом дефектного материала и изготовления, дефектная деталь или устройство будут заменены по усмотрению гаранта и возвращены первоначальному покупателю за счет гаранта. Поручитель не возмещает денежные средства. В случае раскаяния покупателя, пожалуйста, свяжитесь с вашим местом покупки в рамках и в соответствии с их политикой возврата. Возврат осуществляется по усмотрению продавца.

Служба поддержки

Пожалуйста, свяжитесь с Nature Power Products для получения дополнительной информации:
Сказать: 1-800-588-0590
Эл. почта: [электронная почта защищена]
Web: www.naturepowerproducts.com

 

Документы / Ресурсы

Рекомендации
Связанные руководства / ресурсы

О чем говорит солнечная панель? Югорский государственный университет

Переход от традиционных источников энергии на альтернативные – один из самых главных вопросов современности, и актуальность использования нетрадиционных источников энергии будет непрерывно возрастать. Использование альтернативных источников основано на получении энергии из возобновляемых природных ресурсов: гидроэнергия, энергия ветра, солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и энергия приливов и отливов.

Солнце — главный источник энергии на Земле, который считается ведущим и экологически чистым, а солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад.

Мы взяли интервью у молодого учёного, аспиранта ЮГУ Всеволода Ткаченко, где расспросили его об альтернативной энергетике, 3D-принтерах, преподавании, и конечно, всё о «жизни» солнечной панели.

Проект Всеволода «Разработка системы самодиагностики и телемеханики солнечной электростанции для районов Крайнего Севера» признан одним из лучших на конкурсе стартапов от ПАО «Газпромнефть» и ООО «Газпромнефть энергосистемы» в рамках форсайт-сессии «Энергетик будущего 2030» и принят в совместную проработку в кросс-функциональной команде.

— Всеволод Андреевич, когда вы присоединились к студенческому конструкторскому бюро и почему?
— Я присоединился к СКБ «Энергетик», как только начал работать в ЮГУ, больше года назад. Хотелось нового опыта в конструкторской деятельности. Меня привлекает работа, которую нужно делать руками, а в бюро как раз есть такая возможность. Позади меня солнечная батарея, она тоже собиралась нами. Часть элементов, а именно крепления, распечатывалась на 3D-принтере.

— Расскажите подробнее о вашем научном проекте?
— Мой проект «Разработка системы самодиагностики и телемеханики солнечной электростанции для районов Крайнего Севера» зародился благодаря солнечной батарее, которая располагается на улице возле нашего корпуса. Необходим был её постоянный мониторинг. Одна из идей заключалась в том, чтобы подключить её к локальной сети как отдельное интеллектуальное устройство, чтобы можно было с компьютера подавать ей различные команды – поворот, поднятие фотоэлектрической панели. На солнечной батарее установлены климатические датчики, они передают показания – температуру, влажность воздуха. В дальнейшем эта система обрастёт интерфейсом. Панель будет следовать указаниям с web-интерфейса. Также можно автоматизировать систему, и она будет самостоятельно выполнять команды, которые подаются с компьютера, например, трекинг системы, мониторинг состояния батареи, сигнализировать о поломках. Эти сигналы можно будет передавать на личные устройства обслуживающего персонала. До лета планируем начать передавать команды по GSM-связи.

— Что конкретно представляет собой ваша разработка?
— Спереди на солнечной батарее установлены датчики освещённости для анализа заснеженности самой панели. Работает по такому принципу: если датчики показывают высокую освещенность, а выработка с панели низкая, следовательно, с самой панелью что-то не так и надо её, например, очистить от снега. Позади расположен вибромотор, который сам счищает снег. С обратной стороны также находятся датчики анализа параметров окружающей среды – измеряет давление, температуру и другие климатические факторы. Обработка этих результатов в дальнейшем поможет в кратковременном предсказании погоды. Можно будет понимать, собирается ли идти снег или другие атмосферные осадки, которые могут снизить выработку электроэнергии. Следовательно, предпринять меры, чтобы снизить воздействие окружающей среды на саму панель. Блок управления находится в кабинете в СКБ. С компьютера подаются команды, и панель их выполняет.

— Зачем такое устройство, если есть люди?
— Люди не везде есть. На отдалённых территориях нет профессионального персонала. Вы же не будете спрашивать у местного жителя, что сломалось на солнечной станции. А в данном случае она сама проводит диагностику и сразу передает информацию персоналу. И, выезжая на объект, люди понимают, с чем они столкнутся на месте, следовательно, могут к этому подготовиться.

— Это разработка годится только для нашей северной территории?
— Эта разработка предназначена для нашего тяжёлого климата. Здесь сильные ветровые нагрузки, низкие температуры. Есть много факторов, которые могут привести к выходу из строя солнечной батареи. Однако разработку можно использовать в любых широтах. Например, будет интересно, если кто-то организует свою систему интернета-вещей, можно будет подключить солнечную батарею к сети и «общаться» с ней из любой точки. Можно сидеть на работе и следить, как там чувствует себя солнечная батарея.

— А сейчас есть запрос на солнечные панели?
— Есть тенденция на увеличение числа солнечных батарей. Когда мы участвует в различных показах, к нам подходят представители различных фирм, которых интересует проект, связанный с гелиоэнергетикой. Например, у кого-то солнечный холл, куда попадает много света, и они интересуются, можно ли такие панели поставить у них на объектах. Использование зелёной энергетики поднимает элитарность компании, это перспективное направление, помогает быть в тренде.

— Где вы реализуете свой проект?
— Мою разработку мы обкатываем здесь, в стенах университета. Пока на другие объекты не выводили. Когда мы её собрали, были холода. Мы из дома следили за ней, как выдерживает низкие температуры. Некоторые элементы были не без ошибок, устраняли по мере выявления.

— Может ли альтернативная энергетика заменить традиционную?
— Наверное, полностью, всё-таки нет. Традиционная электроэнергетика останется в каком-то виде. Она выдает больше мощности для нужд человечества. Поэтому от неё полностью отказаться нельзя. Но нужно стремиться к большему использованию солнечной энергии. И как можно большую часть перекладывать на возобновляемые источники. Тут появляются сложности с накоплением электроэнергии. Непостоянство возобновляемых источников – это большая проблема. Поэтому при развитии накопителя электроэнергии это приведёт к росту объёмов солнечной электроэнергии.

— А солнечного света на Севере достаточно для развития такой альтернативной энергетики?
— На Севере инсоляция не такая большая. Но есть различные способы повышения. У нас много снега, а из него можно делать отражающие линзы. Таким способом можно концентрировать свет на солнечной панели. Использование систем, увеличивающих КПД, показывает, что солнечную энергетику можно использовать в таких крайних широтах.

— На что хватит энергии от одной солнечной батареи?
— Одной панели будет маловато. Если взять несколько панелей и достаточно большой накопитель электроэнергии, можно запитать холодильник, он будет работать автономно. Днём будет вырабатываться электроэнергия на нужды холодильника и на заряд аккумулятора, а с него энергия будет браться ночью. При увеличении объемов можно небольшие дома запитывать полностью.

— Вы сказали, что часть элементов, распечатывалась на 3D-принтере. Расскажите о его работе?
— У нас есть фотополимерный 3D-принтер. На нём вся печать происходит с помощью засвета жидкого фотополимера. Ещё есть 3D-принтер, который работает по принципу наплавления. Он тянет нить, расплавляет её и постепенно наплавляет фигуру. На изделиях, распечатанных на полимерном принтере, можно рассмотреть даже самые мелкие детали. Печать на полимерном принтере куда более точная и гладкая, то есть материал получается однородным. При печати с помощью наплавления нити чувствуется, что у нас изделие имеет шероховатость из-за наплавления друг на друга. Точность печати чуть ниже – 0,4 мм. Этот 3D-принтер как раз используется для распечатки деталей нашей солнечной батареи. Это более габаритные вещи.

— Что вам нравиться больше – заниматься наукой или преподавать?
— Однозначно ответить нельзя. Один из моих преподавателей сказал, что сейчас нет просто преподавателей и учёных, есть научно-преподавательский коллектив. Когда выходим из зоны комфорта, приобретаем новый опыт в научной сфере, то обязанностью каждого преподавателя является преобразовывать это в доступный для студентов материал. Совершенствуемся сами, получаем новые знания, наработки. Затем мы их несём в массы – обучаем студентов этому материалу. Это всё циклично. Я не могу выделить, какая из этих частей – преподавание или наука – мне больше нравится. Все новые знания, которые я получаю, я стараюсь передать своим студентам.

— Всеволод Андреевич, а какой вы преподаватель, как сами считаете?
— Я очень мягкий преподаватель, может, в каких-то моментах это даже плохо. Всегда стараюсь найти общий язык со студентами и не создавать конфликтные ситуации.

Как работают солнечные панели?

Солнечные панели — это устройства, которые собирают энергию солнца и преобразуют ее в электричество с помощью фотогальванических элементов. Благодаря фотогальваническому эффекту полупроводники создают взаимодействие между солнечными фотонами и электронами для производства электричества. Узнайте, как работает этот процесс и что происходит с вырабатываемой электроэнергией.

От солнечной энергии к электричеству: шаг за шагом

Каждая солнечная панель содержит отдельные фотоэлектрические (PV) элементы, изготовленные из материалов, которые могут проводить электричество.Этот материал чаще всего представляет собой кристаллический кремний из-за его доступности, стоимости и длительного срока службы. Структура кремния делает его очень эффективным при проведении электричества.

Вот шаги, необходимые для того, чтобы солнечная энергия стала электричеством:

  1. Когда солнечный свет попадает на каждую фотоэлектрическую ячейку, начинается фотоэлектрический эффект. Фотоны, или частицы солнечной энергии, из которых состоит свет, начинают выбивать электроны из полупроводникового материала.
  2. Эти электроны начинают течь к металлическим пластинам снаружи фотоэлектрической ячейки.Подобно течению воды в реке, электроны создают энергетический поток.
  3. Энергетический ток представляет собой электричество постоянного тока. Большая часть электроэнергии, которая используется, находится в форме переменного тока (AC), поэтому электричество постоянного тока должно проходить по проводу к инвертору, работа которого заключается в преобразовании постоянного тока в переменный ток.
  4. Когда электрический ток превращается в переменный, его можно использовать для питания электроники в доме или для хранения в батареях. Чтобы электричество можно было использовать, оно должно пройти через электрическую систему дома.

Фотогальванический эффект

Процесс превращения солнечного света в электричество известен как фотогальванический (PV) эффект. Слой светособирающих фотоэлементов покрывает поверхность солнечной панели. Фотоэлемент изготовлен из полупроводниковых материалов, таких как кремний. В отличие от металлов, которые являются отличными проводниками электричества, кремниевые полупроводники пропускают через себя достаточное количество электричества.

Электрический ток в солнечных панелях создается путем выбивания электрона из атома кремния, что требует много энергии, потому что кремний действительно хочет удержать свои электроны.Следовательно, кремний не может генерировать большую часть электрического тока сам по себе. Ученые решили эту проблему, добавив к кремнию отрицательно заряженный элемент, такой как фосфор. У каждого атома фосфора есть лишний электрон, который он без проблем отдает, поэтому больше электронов может быть легко выбито солнечным светом.

алехомиранда / Getty Images

Затем этот отрицательно заряженный кремний N-типа соединяется с положительно заряженным слоем кремния P-типа.Слой P-типа создается путем добавления к кремнию положительно заряженных атомов бора. Каждому атому бора «не хватает» электрона, и он хотел бы получить его откуда угодно. Соединяя листы этих двух материалов вместе, электроны из материала N-типа перескакивают на материал P-типа. Это создает электрическое поле, которое затем действует как барьер, не дающий электронам легко проходить через него.

Когда фотоны попадают в слой N-типа, они выбивают электрон. Этот свободный электрон хочет добраться до слоя P-типа, но у него недостаточно энергии, чтобы пройти через электрическое поле.Вместо этого он идет по пути наименьшего сопротивления. Он течет по металлическим проводам, которые образуют соединение со слоем N-типа, вокруг внешней части фотоэлемента и обратно в слой P-типа. Это движение электронов создает электричество.

Куда уходит электричество?

Если вы когда-либо проезжали мимо дома с солнечными панелями или думали приобрести их для собственного дома, вы можете быть удивлены, узнав, что большинству солнечных домов по-прежнему нужно получать электричество от энергетической компании.По данным Федеральной торговой комиссии, большинство домов с солнечными панелями в США получают около 40% электроэнергии от своих панелей. Это количество зависит от таких факторов, как количество часов прямого солнечного света, которое получают ваши панели, и размер системы.

Когда светит солнце, солнечные панели преобразуют солнечный свет в энергию. Если они производят больше электроэнергии, чем необходимо, эта электроэнергия часто отправляется обратно в энергосистему, и в счете за электроэнергию есть кредит.Это известно как «чистое измерение». В гибридной системе люди устанавливают батареи со своими солнечными панелями, и большая часть избыточной электроэнергии, вырабатываемой панелями, может храниться там. Все, что останется, будет отправлено обратно в сеть.

При валовом учете вся электроэнергия, вырабатываемая солнечными панелями в жилых домах, сразу же отправляется в энергосистему. Затем жители отключают электроэнергию от сети. Однако солнечные батареи не всегда производят электричество. Если солнце не светит, домовладельцам, возможно, все равно придется подключаться к электросети, чтобы получать электричество.Тогда они будут взиматься коммунальной компанией за потребленную энергию.

Часто задаваемые вопросы

  • Какие три типа солнечных батарей существуют?

    Три основных типа солнечных панелей: монокристаллические («самые чистые», изготовленные из монокристалла кремния), поликристаллические (состоящие из нескольких фрагментов кремния) и тонкопленочные (гибкий лист, состоящий из тонких слоев фотогальванического материала). .

  • Нужны ли солнечным батареям прямые солнечные лучи?

    Солнечные панели не нуждаются в прямом солнечном свете, хотя они наиболее эффективны при ярком солнце.Они также могут производить энергию в пасмурные дни или в другое время, когда солнце не так сильно.

  • Солнечные батареи работают круглый год?

    Солнечные панели работают в любое время года, хотя они наиболее эффективны летом, когда солнце наиболее яркое, а дни самые длинные. Солнечные панели продолжают работать зимой до тех пор, пока фотоэлектрические элементы не закрыты снегом и льдом.

  • Как долго служат солнечные батареи?

    Солнечные панели

    служат от 25 до 30 лет, но более новые модели утверждают, что служат еще дольше — до 50 лет.

Как работают солнечные панели?

Использовать солнечную энергию дома сейчас проще и доступнее, чем когда-либо прежде, поскольку в последние несколько лет в районах по всей Канаде наблюдается резкий скачок количества жилых солнечных электростанций.

Если вы думаете о переходе на возобновляемые источники энергии в собственном доме, но считаете, что у вас недостаточно информации о текущих разработках в области солнечных технологий, эта статья для вас. Сегодня мы рассказали о некоторых основах солнечной энергетики в жилых домах и о том, как эта технология применяется в Канаде и во всем мире.

О солнечной энергии — как это работает

В то время как специфика солнечной энергии, возможно, немного техническая для некоторых домовладельцев, основные принципы просты и понятны. Стандартные солнечные панели — или фотогальванические элементы (PV), как их технически называют, — генерируют электрический ток, улавливая частицы солнечного света, называемые фотонами. Затем эти фотоны выбивают электроны в солнечных элементах панелей и производят электрический ток. Этот ток передается по проводам, ведущим к инвертору.Инвертор преобразует эту энергию в переменный ток для вашего дома и может использоваться по всему дому различными способами.

Типы солнечных панелей

Сегодня на рынке представлено множество типов солнечных панелей. Хотя подавляющее большинство солнечных панелей изготовлено из кремния, неметаллического полупроводника, который используется для получения электрического тока, между различными типами солнечных элементов есть несколько существенных различий.

Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели изготавливаются из кремния, но их конструкция немного отличается.Монокристаллические панели состоят из кремния высочайшего качества и являются наиболее энергоэффективным и самым дорогим вариантом для жилых помещений. Поликристаллические фотоэлектрические панели изготавливаются из сырого кремния, расплавленного в формы. Поскольку в этом процессе используется не такой чистый кремний, он дешевле, чем производство монокристаллических панелей, и домовладельцы покупают его дешевле.

Солнечные элементы

имеют тот же базовый состав, что и поликристаллические солнечные элементы, но состоят из тонких нитей кремния и поэтому используют меньше кремния, чем другие традиционные солнечные панели.Этот процесс относительно сложен, поэтому цена панелей из струнных лент выше, чем у моно- или поликристаллических ячеек.

Тонкопленочные солнечные элементы могут быть изготовлены из различных фотогальванических материалов, включая кремний, медь и кадмий. Эти панели идеально подходят для массового производства, но требуют большой площади поверхности для обеспечения максимальной эффективности, поэтому они не идеальны для жилых солнечных панелей.

Солнечные технологии в 2017 году

По данным Канадской ассоциации солнечной промышленности, Канада достигла более 2500 мегаватт совокупной мощности солнечной энергии в конце 2015 года и вошла в список 10 крупнейших национальных рынков солнечной энергии.Эти статистические данные в сочетании с некоторыми захватывающими текущими разработками в области солнечной энергетики показывают, что эта форма возобновляемой энергии желательна, управляема и применима как для жилых, так и для промышленных районов по всей Канаде.

Программа CanmetENERGY, финансируемая и управляемая Министерством природных ресурсов Канады, направлена ​​на внедрение и развитие возобновляемых источников энергии как в стране, так и за рубежом. Их текущие проекты включают исследования зданий и домов с нулевым потреблением энергии (например, проект EcoTerra в Алуэте, Квебек), строительство интегрированных фотоэлектрических систем, солнечную энергию на уровне общин (включая первый в Канаде солнечный район), а также продолжающиеся исследования и разработку национальных стандартов и аккредитацию для солнечная энергия.

Лучшие солнечные панели для вашего дома

Прежде чем принять решение об установке солнечных батарей для дома, необходимо учесть несколько факторов. Как обсуждалось выше, существует относительно большое разнообразие типов солнечных панелей, поэтому важно, чтобы вы обсудили свои личные потребности в энергии и бюджет со своим профессионалом в области солнечной энергетики, прежде чем принимать окончательное решение.

Ваш профессионал также сможет сказать вам лучший угол, направление и размер, необходимые для того, чтобы ваши солнечные панели достигли максимальной производительности.Вообще говоря, панель на 5 киловатт, вероятно, подойдет для семейного дома.

.Если стоимость является проблемой, существует несколько государственных грантов и общественных солнечных проектов, которые могут помочь распределить стоимость ваших солнечных панелей в течение определенного периода времени — в некоторых районах даже есть местные солнечные парки, к которым могут получить доступ члены сообщества. за гораздо меньшую стоимость.

                                                                         

 

 

Как работают фотоэлектрические элементы? | Управление научной миссии

Гил Книр

 

 

вернуться к рассказу [email protected] «На краю солнечного света»

Что такое фотоэлектричество?

Фотовольтаика — это прямое преобразование света в электричество на атомарном уровне.Некоторые материалы обладают свойством, известным как фотоэлектрический эффект, который заставляет их поглощать фотоны света и высвобождать электроны. Когда эти свободные электроны захватываются, возникает электрический ток, который можно использовать в качестве электричества.

Фотоэлектрический эффект был впервые отмечен французским физиком Эдмундом Беккерелем в 1839 году, который обнаружил, что некоторые материалы производят небольшое количество электрического тока при воздействии света. В 1905 году Альберт Эйнштейн описал природу света и фотоэлектрический эффект, на которых основана фотогальваническая технология, за что впоследствии он получил Нобелевскую премию по физике.Первый фотоэлектрический модуль был построен Bell Laboratories в 1954 году. Он был заявлен как солнечная батарея и был в основном просто диковинкой, поскольку был слишком дорогим, чтобы получить широкое распространение. В 1960-х годах космическая промышленность впервые начала серьезно использовать эту технологию для обеспечения питания космических кораблей. Благодаря космическим программам технология продвинулась вперед, была установлена ​​ее надежность, а стоимость начала снижаться. Во время энергетического кризиса 1970-х годов фотоэлектрические технологии получили признание как источник энергии для некосмических приложений.

 

На приведенной выше диаграмме показана работа простого фотоэлектрического элемента, также называемого солнечным элементом. Солнечные элементы изготавливаются из тех же видов полупроводниковых материалов, таких как кремний, используемых в микроэлектронной промышленности. Для солнечных элементов тонкая полупроводниковая пластина специально обрабатывается для формирования электрического поля, положительного с одной стороны и отрицательного с другой. Когда световая энергия попадает на солнечный элемент, электроны выбиваются из атомов в полупроводниковом материале.Если электрические проводники присоединены к положительной и отрицательной сторонам, образуя электрическую цепь, электроны могут быть захвачены в виде электрического тока, то есть электричества. Затем это электричество можно использовать для питания нагрузки, такой как свет или инструмент.

Несколько солнечных элементов, электрически соединенных друг с другом и установленных в опорной конструкции или раме, называется фотогальваническим модулем. Модули предназначены для подачи электроэнергии определенного напряжения, например, в общую систему 12 вольт.Производимый ток напрямую зависит от того, сколько света падает на модуль.

 

Несколько модулей можно соединить вместе, чтобы сформировать массив. Как правило, чем больше площадь модуля или массива, тем больше электроэнергии будет произведено. Фотоэлектрические модули и массивы производят электричество постоянного тока. Они могут быть соединены как последовательно, так и параллельно для получения любой требуемой комбинации напряжения и тока.

 

Сегодня наиболее распространенные фотоэлектрические устройства используют один переход или интерфейс для создания электрического поля внутри полупроводника, такого как фотоэлемент.В однопереходной фотоэлектрической ячейке только фотоны, энергия которых равна или превышает ширину запрещенной зоны материала ячейки, могут освободить электрон для электрической цепи. Другими словами, фотогальванический отклик однопереходных ячеек ограничивается частью солнечного спектра, энергия которого превышает ширину запрещенной зоны поглощающего материала, а фотоны с меньшей энергией не используются.

Одним из способов обойти это ограничение является использование двух (или более) разных ячеек с более чем одной запрещенной зоной и более чем одним переходом для генерирования напряжения.Их называют «многопереходными» ячейками (также называемыми «каскадными» или «тандемными» ячейками). Многопереходные устройства могут достичь более высокой общей эффективности преобразования, поскольку они могут преобразовывать большую часть энергетического спектра света в электричество.

Как показано ниже, многопереходное устройство представляет собой набор отдельных однопереходных ячеек в порядке убывания ширины запрещенной зоны (Eg). Верхняя ячейка захватывает высокоэнергетические фотоны и пропускает остальные фотоны для поглощения ячейками с нижней запрещенной зоной.

 

Большая часть сегодняшних исследований многопереходных элементов сосредоточена на арсениде галлия как на одном (или на всех) элементах-компонентах. Такие элементы достигли эффективности около 35% при концентрированном солнечном свете. Другими материалами, изученными для многопереходных устройств, были аморфный кремний и диселенид меди-индия.

В качестве примера, многопереходное устройство ниже использует верхнюю ячейку из фосфида галлия-индия, «туннельный переход», чтобы облегчить поток электронов между ячейками, и нижнюю ячейку из арсенида галлия.

 

Â

 

вернуться к рассказу [email protected] «На краю солнечного света»

 


Присоединяйтесь к нашему растущему списку подписчиков — подпишитесь на нашу экспресс-доставку новостей и вы будете получать по электронной почте сообщение каждый раз, когда мы публикуем новую историю!!!

 

Подробнее Заголовки

 

КОНЕЦ

Как именно работают солнечные фотоэлектрические панели?

Солнечные фотоэлектрические панели сегодня стали обычным явлением.Многие крыши по всему миру теперь одеты в них.

Но как они на самом деле работают? Давай выясним.

СВЯЗАННЫЕ С: ПЛЮСЫ И ПРОТИВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Как работают солнечные панели, шаг за шагом

В двух словах, солнечные фотоэлектрические панели преобразуют солнечный свет в электричество. Как вы понимаете, для этого требуется несколько шагов.

Первым шагом во всем цикле является генерация света. Наше Солнце, G2V (второй самый горячий желтый G-класс, главная последовательность) и звезда третьего поколения, представляет собой гигантский термоядерный реактор.

Поскольку атомы объединяются вместе под огромным давлением и температурой в своей ядре, побочным продуктом этого процесса, помимо огромного количества тепла (около 15 миллионов градусов Цельсия ), является большое количество света.

Этот свет проходит от места синтеза атомов до поверхности Солнца, иногда для этого требуются сотни тысяч лет.

Достигнув поверхности Солнца, свет рассеивается в пространстве вокруг него.Свет, как мы все знаем, состоит из крошечных пакетов или квантов, называемых фотонами.

Эти фотоны путешествуют по космической пустоте во всех направлениях, и очень небольшое их количество достигает Земли. Чтобы пройти 93 миллиона миль между нами и Солнцем, требуется со скоростью света около 8,5 минут .

Каждый час бесчисленное количество фотонов облучает нашу Землю, предлагая огромное количество энергии для жизни. Было подсчитано, что если бы человечество могло использовать подавляющее большинство этого, этого должно быть достаточно для удовлетворения глобальных потребностей в энергии в течение всего года.

Но для этого нам нужна какая-то технология. Одним из наших основных решений была разработка фотогальванического элемента.

Эта технология использует полупроводники, обычно кремний, для улавливания и преобразования этих фотонов в электрический ток. Полупроводники — это материалы, которые при определенных условиях действуют как электрические проводники и изоляторы.

Когда солнечные фотоны возрастом несколько сотен тысяч лет попадают в солнечный элемент, они выбивают электроны из атомов полупроводника.

Чтобы быть полезными для нас, эти электроны нужно собирать или собирать куда-то, чтобы генерировать электрический ток. Для этого в фотоэлектрической ячейке необходим электрический дисбаланс.

Вы можете сравнить это со склоном, по которому электроны могут течь в одном направлении. Панели PV обычно состоят из двух слоев полупроводника

. Для этого панели ПК состоят из нескольких слоев полупроводника, соединенных вместе.Каждый полупроводниковый слой «легирован» каким-либо другим материалом, чтобы сделать его либо положительно, либо отрицательно заряженным.

Источник: AGL Solar Energy/Wikimedia Commons

Фосфор обычно используется в качестве «легирующего» агента для верхнего слоя, чтобы придать ему отрицательный заряд, он же кремний n-типа. Бор обычно используется для нижнего положительно заряженного слоя, он же кремний p-типа .

Эта установка запускает ячейку для создания электрической цепи после высвобождения электронов.Но для сбора и превращения этих электронов в полезную энергию необходимы некоторые другие компоненты.

«Металлические проводящие пластины по бокам ячейки собирают электроны и передают их по проводам. В этот момент электроны могут течь, как любой другой источник электричества.» — livescience.com.

По мере того, как все больше и больше их проходит по цепи, вырабатывается электричество постоянного тока, которое можно использовать для полезной работы. Но сначала постоянный ток необходимо преобразовать в переменный ток (AC) для использования в большинстве электрических устройств в вашем доме.

Источник:  DmitriMaruta/iStock

Для этого постоянный ток подается в устройство, называемое солнечным инвертором. Они не только генерируют переменный ток, но и обеспечивают защиту от замыканий на землю для массива панелей.

Будучи в форме переменного тока, электрический ток можно использовать для питания множества электрических устройств в вашем доме. Или, в качестве альтернативы, он может быть отправлен в национальную сеть — обычно за вознаграждение в той или иной форме.

Каждая солнечная панель состоит из нескольких таких фотоэлементов, а фотоэлектрические установки обычно состоят из нескольких панелей, образующих фотоэлектрическую батарею.

Чем больше фотоэлектрических панелей, тем больше массив и тем выше потенциал выработки электроэнергии.

В солнечных панелях закончились электроны?

Проще говоря нет, это невозможно. Это связано с тем, что фотоэлектрические панели работают, высвобождая электроны из «легированных» полупроводниковых материалов внутри ячейки, которые образуют цепь, а затем возвращаются к полупроводникам внутри панели.

То же самое верно для любой электрической цепи. Здесь электроны текут как электрический ток через замкнутый контур.

«Цепи не создают, не уничтожают, не расходуют и не теряют электроны. Они просто переносят электроны по кругу.» — wtamu.edu.

Все устройство под воздействием солнечного света создает электрическую цепь, протекающую в одном направлении через фотоэлектрическое устройство и его вспомогательные компоненты.

Источник:  alexsi/iStock

«Электроны в передней части ячейки собираются сверхтонкими линиями сетки, отпечатанными на передней поверхности ячейки. Они перетекают в более толстые шины (металлические полосы или стержни, используемые для распределения электроэнергии). ), как отдельные автомобили на жилых улицах, все врезающиеся в автостраду, за исключением того, что все они движутся со скоростью, близкой к скорости света!Затем исчерпанные электроны продолжают течь по электрической цепи до тех пор, пока не вернутся обратно в заднюю часть солнечного элемента, где они рекомбинируют с дырами, которые они изначально оставили после себя». — interplaylearning.com. 

«исчерпаны» электроны. Они всегда обтекают созданную цепь в ячейке PV. 

Потенциал напряжения создается фотонами от солнца, которые отдают часть своей энергии на нагрузку цепи.Затем он снова течет обратно в солнечный элемент, и процесс повторяется снова и снова — конечно, до тех пор, пока есть солнечный свет.

Как работают портативные солнечные панели?

Портативные солнечные панели, как следует из названия, представляют собой фотоэлектрические панели, которые можно транспортировать и использовать в качестве мобильных устройств. Они отличаются от более традиционных фотоэлектрических панелей, которые по сравнению с ними тяжелые и громоздкие и, как правило, используются в статической или фиксированной установке.

Их основная функция в основном такая же, как и у больших коммерческих и бытовых массивов.Портативные фотоэлектрические массивы, как правило, более компактны и намного меньше по размеру.

Они также могут поставляться с дополнительными функциями, такими как складная конструкция или подставка, и их общий эстетический вид может сильно различаться.

Они, как правило, имеют меньшую мощность по выработке электроэнергии, чем более крупные фотоэлектрические батареи, и специально предназначены для использования в кемпингах или поездках на автофургонах. Типичные бытовые фотоэлектрические батареи могут генерировать около 30 кВтч электроэнергии в день.

Портативные, с другой стороны, обычно способны генерировать только от 5 до 10% от этого количества.Но поскольку у вас должно быть меньше электрических устройств, если вы не любите таскать с собой 40-дюймовый телевизор и Playstation 4 , этого должно быть более чем достаточно.

Как работают солнечные батареи?