A napelemek típusai és jellemzőik

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A napelemek kezdenek népszerűvé válni a lakosság körében. Házak, járművek tetejére szerelik fel. Némelyiket még elektronikához is adaptálták, karórákba. Jelenleg az elektromos energia teljes értékű alternatívájává váltak, vagy kiegészítőként szolgálnak.

Hogyan működnek?

A napelem modulok a legfontosabb elemei a fotovoltaikus rendszerekben. Ezek olyan panelek, amelyek szilíciumból készült napelemeket tartalmaznak.

Az elektromos áram előállításához ezeket az alkatrészeket tömbökké állítják össze, amelyeket ezután laminált fóliával vonnak be – ez szükséges a tömítéshez. Ezt követően minden a keretbe kerül. Az eszköz meglehetősen egyszerű, de otthoni összeszerelése problémás lesz. Lehetetlen saját kezűleg fotovoltaikus cellát összeállítani, ami a panelről nem mondható el.

Megtekintések

A napelemek több típusra oszthatók. Ezek közül három különböztethető meg:

• Monokristályos. A gyártás során tiszta szilícium formájú anyagot használnak. Ez az alap lehetővé teszi a munka hatékonyságának növelését. A hatékonyság ebben az esetben 15 és 20% között változik.
• Amorf szilícium. A gyártás idején egy rendszert alkalmaznak - a párologtatási fázist. A szilíciumot védőréteg borítja. A szilícium napelemek számos előnye közé tartozik az elfogadható költség, amely a gyártás során alkalmazott egyszerű technológia miatt érhető el. Az ilyen rendszerek nagy területűek. A hatékonyság 5% és 8% között változik.
• Polikristályos. Ezt a napelemet amorf szilícium alapon állítják elő. Nem nyúlik meg a gyártási folyamat során. Alacsony költséggel rendelkezik. Nemcsak a mindennapi életben, hanem az iparban is használható. A hatásfok 10 és 14% között van.

A napelemek előnyei és hátrányai

A napelemek fotovoltaikus cellákból állnak, amelyek működés közben a nap energiáját elektromos árammá alakítják.

Egyes előnyök közé tartoznak a következő pontok:

1. Az akkumulátor teljes kialakítása meglehetősen egyszerű, nincsenek benne mozgó alkatrészek. A munka stabilan és megszakítás nélkül zajlik, a megbízhatóság szintje magas.
2. A telepítési munka nem nehéz. Nincs szükség költséges rendszerkarbantartásra.
3. A napból származó energia azonnal elektromos árammá alakul, nincs szükség további időre.
4. A nap folyamán energia termelődik, amíg a nap jelen van. Egyes esetekben felhős időben is lehet áramot kapni, de a munka hatékonysága csökken.
5. Az élettartam hosszú, nem években, hanem több tíz évben mérik.
6. A gyártási folyamat során környezetbarát anyagokat használnak, ami nagyon fontosnak számít a mai társadalomban, ahol nehéz környezet a környezettel.

Az összes előny ellenére a munkának lehetnek negatív oldalai is:

1. A szilícium alapú félvezetők drágák. Ezt az anyagot az egész rendszer fő elemének tekintik. Ez befolyásolja magának a panelnek a költségét és a kapott energia költségét is.
2. A hatékonyság alacsony. A mai napig az akkumulátor négyzetenkénti teljesítménye körülbelül 120 watt. Ez a mutató annyira jelentéktelen, hogy egy kis helyiségben teljesen lehetetlen a kapott elektromos áramot világítótestekhez felhasználni.
3. Az áramellátás a nappali órák hosszától, az időjárási viszonyoktól és az évszakoktól függ. Például télen a kapott energia szintje jelentősen csökken. Ennek oka a borult ég, a köd és a rövid nappali órák.

Hol tudom használni?

Ezeket a paneleket széles körben használják nemcsak a mindennapi életben, az életfolyamatokban, hanem az iparban és a gyártásban is:

• háztartási akkumulátorokat töltenekelektromos készülékek;
• elektromos autó töltés folyamatban;
• teljes épületek áramellátására használhatók;
• bizonyos esetekben lehetséges bizonyos helyeken használni;
• az űrben is energiát nyerhetsz belőlük.

A nappali órákban keletkező összes energia akkumulátorokban tárolódik, ami után a készülékek sötétben is működhetnek.

Mi a működési elve és az eszköz?

A napelemek ugyanazon az elven működnek, mint az első kifejlesztésükkor. Ez az elv mindenki számára ismert, mivel az iskolai tantervben fizikai kísérletek elvégzésével tanulmányozták. A tranzisztor, amelynek nem volt felső burkolata, lehetővé tette a fény bejutását a p és n csomópontokba.

A voltmérő csatlakoztatása után látható volt, hogy a napsugarak becsapódásának pillanatában kis mennyiségű energia szabadult fel. Korábban a tudósok kísérleteket végeztek munka közben, növelték az átmenetek területét. Ennek eredményeként napelemek jelentek meg.

A Naprendszer elemeinek kialakítása a következőket tartalmazza:

• Felület átlátszó üvegből. Rá esik a nap sugarai.
• A szemüvegek a panel merev széleihez vannak rögzítve. Fémből készült lemezek, amelyek egyidejűleg pozitív elektródákként működnek.
• Szoláris kémiai elem. Szilícium típusú p.
• Szilícium típusú n.
• Alsó hordozófémből készült, amely negatív elektródákként működik.

Érdemes tudni, hogy a nap energiáját nem lehet egész nap fogadni. Az akkumulátorok éjszaka nem működnek. Télen csökken a nappali órák száma. Ilyenkor a fő eszközt egy energiatároló eszköz formájában kell kiegészíteni.

A legtöbb esetben elektromos akkumulátort használnak. Csatlakoztatva van a panelhez és tárolja a megtermelt energiát, ami az esti munkát eredményezi.

A hatékonyság szintje teljes mértékben a felhasznált anyagtól függ. Például egykristályos szilícium használatakor ez csaknem 20%, a polikristályos szilícium 10%-kal csökkenti ezt az értéket. A hatásfok szintjét befolyásolhatja a felület simasága, a levegő hőmérséklete, az akkumulátorok elhelyezkedése a nap felé.

Mi a használat jelentősége?

Ma a környezetbarát anyagok használata a legfontosabb. Az erőművekben nyert villamos energia - nukleáris, víz, termikus - folyamatosan drágul. Ennek oka a drága gyártás. Abban a pillanatban, amikor egy napelemet használnak, az ember joggal tekintheti függetlennek magát, még attól az államtól is, amelyik felfújt áron kínálja az áramot.

Ha egyszer elkölt egy bizonyos összeget, teljesen elfelejtheti a rezsiszámlákat, mérőórákat, rezsiket. A panelek beszerelésének pillanatában az egész ház fordítása folyamatban van. Ide tartozik, hogy nemcsak világítás, de fűtés, vízvezeték - melegvíz is.

A Sunshine kiváló áramforrás. És ami a legfontosabb, ez a forrás ingyenes, környezetbarát és kimeríthetetlen.

Az egykristályon alapuló elemek előállításának lépései

A legtöbb napelem polikristályos és monokristályos szilícium felhasználásával készül. A gyártási folyamat sok időt, erőfeszítést és pénzt igényel.

A monokristályos szilícium fő gyártási lépései a következők:

1. Szilíciumgyártás. A szilícium előállításához kvarchomokot használnak, amely nagy mennyiségű szilícium-dioxidot tartalmaz. Az ilyen homok a tisztítás több szakaszán megy keresztül, ami lehetővé teszi az oxigén teljes eltávolítását. Ennek oka a magas hőmérsékleten, vegyszerekkel történő megolvadás.
2. A kristály megszerzése. Tisztítás után a szilícium átlátszóvá válik. A kristályok növekedni kezdenek, hogy racionalizálják a szerkezetet. A folyamat a következő: a szilíciumdarabokat tégelybe helyezik, felmelegítik és megolvasztják. Az olvadt masszához kristálymintákat adnak, amelyek egyenletesen oszlanak el a teljes felületen, és rétegenként kezdenek növekedni. Ez a folyamat hosszú ideig tart, és nagy, egyenletes kristályt eredményez.
3. Feldolgozás. Ez a folyamat a kristály mérésével és további feldolgozásával kezdődik, hogy megkapja a kívánt formát. Kilépéskora tégelyből a kristály kerek alakú, ami a további felhasználás szempontjából kényelmetlen. Használatához négyzet alakúnak kell lennie. Miután a kész anyagot acélszálakkal megmunkálták, egy huzal segítségével azonos lemezekre vágják. A lemezek mérete 0,25 és 0,3 centiméter között változik. Ezt követően meg kell tisztítani, ellenőrizni kell a hibákat és a termelhető energiaszintet.
4. Fotovoltaikus cella fejlesztése. Annak érdekében, hogy a szilícium elektromos energiát tudjon termelni, foszforos bórt adnak hozzá. A feldolgozás után a foszfor n típusú szabad elektron, és a bórral rendelkező oldal nem tartalmazza ezeket az elektronokat, és p típusú. Így egy átmenet jelenik meg a két oldal között.
5. Összeszerelési folyamat. Kezdetben a lemezeket egy láncba kötik, majd - egy blokkban. Egy lemez átlagos teljesítménye 2 V, feszültsége 0,6 W. Az akkumulátor teljesítménye teljes mértékben a cellák számától függ. A feszültségszint a csatlakozási sorrendből adódik. Minden elem és modul egymással párhuzamosan csatlakozik. Minden sejtet speciális fóliával borítanak, átviszik az üvegfelületre, és téglalap alakú keretbe helyezik. Miután a modul elkészült, tesztelésre kerül. A teljes ellenőrzés után használatra kész.

A napelemek egymással párhuzamosan, sorosan vagy párhuzamosan, sorosan kapcsolhatók. A választás teljes mértékben attól függ, hogy milyen feszültségszintet kell elérnie a folyamat során.

Polikristályos szilícium gyártási folyamata

FeldolgozásA polikristályos szilícium alapú modul gyártása ugyanúgy történik, mint az egykristályos szilícium esetében. A különbség csak a kristályok növekedésében van jelen. Számos módszer létezik erre, de jelenleg csak egy vált népszerűvé - a Siemens eljárás. Az eljárás lényege abban rejlik, hogy a szilánt kezdetben redukálják, és szabad szilíciumot csapnak ki. Ez 600 és 1350 Celsius-fok közötti hőmérsékleti tartományban egy speciális keverékkel való kölcsönhatás útján történik, amely hidrogén és szilán elemeket tartalmaz.

Így működik a napelemek gyártási folyamata.

Hogyan készítsünk napelemet otthon?

Sokan azt feltételezik, hogy a barkácsolt napelemeket meglehetősen nehéz összeszerelni, sőt szinte lehetetlen. Valójában minden más. Ez sok erőfeszítést igényel, de maga a folyamat nem olyan nehéz, mint elsőre tűnik. A fő nehézség, amellyel a munka során találkozhat, a napelem saját kezű gyűjtése. Ha sikerül önállóan létrehoznia egy ilyen mechanizmust, akkor nemcsak a közüzemi díjak fizetésének megtagadására gondolhat, hanem saját vállalkozása megvalósítására is. Jelenleg a napelemek nagyon fontosak az általuk megtermelt energia értékesítése szempontjából. A legfontosabb, hogy a fizetés az egyik legstabilabb valutában – az euróban – történik. A napelemek gyártása nem érdemel figyelmet?

Ahhoz, hogy fotocellákkal dolgozhasson, rendelkeznie kellkészségeket és tapasztalatokat ezen a területen. Mindenekelőtt ez a forrasztásra, valamint az összes elem tiszteletben tartására vonatkozik. A munkához jó forrasztószerszámra van szüksége, amely alkalmas kényes munkára. Nem fog működni egy- és polikristályok önálló létrehozása. Ehhez használhat kész nyersdarabokat.

Fotocellák

A munka első lépése a szükséges fotocellák kiválasztása. Akkumulátoros működéshez poli- és monocellás szilícium használható. A legfontosabb dolog a teljesítmény és az árnyalatok figyelembevétele a munka során. Például az egycellás hatásfok magasabb, a policellákban viszont jelentős energiaveszteség esik felhős időben.

Minden cella osztályokra van osztva. Összesen négy van belőlük. Az A fokozat a legjobb minőségű, hibák nélkül. Ezt az osztályt szilárd és nagy szervezetek, cégek munkájában használják. A teljesítmény magas, de a költségek megfelelőek lesznek.

Saját gyártású akkumulátor esetén B osztály választható. A hatásfok alacsonyabb, mint az előző celláké, miközben a költség jelentősen eltér. Egyes szervezetek ezt az osztályt használják eladásra szánt akkumulátorok gyártásakor, ami megmagyarázza az alacsony hatékonyságot.

Vannak, akik mindent az online áruházakban vásárolnak, amire szükségük van. Ha egy szaküzletbe megy, akkor az összes alkatrészt egyszerre megvásárolhatja. Akkor nem kell várnia a kézbesítésre.

Szettek

A napelem összegyűjtéséhez a cellák önmagukban nem elegendőek, mert valahogy muszájséma szerint kapcsolódjanak egymással. Ehhez vezetők és további anyagok használatára lesz szükség. Emiatt egyes gyártók kész készletet kínálnak vásárlásra, amelyben már minden anyag megtalálható, ami a munkához szükséges lesz.

Ez a készlet legfeljebb 72 elemet, vezetőt, gumiabroncsot, diódát tartalmazhat az áramkörhöz, valamint egy ceruzát, amely tartalmaz egy speciális savat a forrasztáshoz.

Egyes készletek kész fotocellákat tartalmazhatnak, amelyekhez vezetékek vannak forrasztva. A gyűjtéshez elég lesz mindent összegyűjteni a séma szerint és csatlakoztatni. Ez az opció akkor a legoptimálisabb, ha a napelemek összeszereléséhez szükséges napelemeket manuálisan csatlakoztatják. Az anyag nagyon kicsi és törékeny, ami számos problémát okoz a folyamat során.

Forrasztás

Ha az összes anyagot - elemeket és vezetékeket - külön vásárolták meg, akkor a napelemek forrasztásának teljes folyamata így fog kinézni:

1. A vezetékeket a kívánt hosszúságra vágjuk. A legjobb, ha ezt a munkát a sablon szerint végezzük.
2. A vezetők szépen vannak elhelyezve a fotocellán.
3. Savat és forrasztást alkalmaznak a forrasztás helyére. Az elmozdulás elkerülése érdekében nehéz tárgyat helyezhet az egyik végére.
4. A vezetőt óvatosan kell forrasztani. Mivel a sejtek meglehetősen törékenyek, nem ajánlatos erőszakkal hatni rájuk.

Ez a munka nagyon fáradságos, nem tény, hogy elsőre minden rendben lesz, előfordulhat, hogy többször meg kell ismételnie az egész folyamatot. Ha tanulmányozza a szabályokat, megérthetihogy az ezüstvezetők lerakását három forrasztási ciklusra tervezték. Vannak esetek, amikor a forrasztóanyagot előre felhordják a vezetékekre, amire a gyártó azonnal figyelmeztet. De a legjobb, ha ezt kiegészíti. Üzem közben tilos a napelemeket egymásra rakni, mert a nagy nyomás hatására megsérülhetnek.

Tömítés

A munka utolsó szakasza az összes elem tömítése. De mielőtt ezt folytatná, figyelnie kell a forrasztás megbízhatóságára. Ehhez egy multimétert használnak. Az ellenőrzés elvégezhető az összes munka befejezése után vagy a teljes folyamat során, minden egyes elem forrasztása után.

Szilícium tömítőanyagot gyakran használnak a tömítési folyamathoz. Mindenekelőtt az elemek illesztéseire, majd a panel teljes felületére alkalmazzák. Az ilyen munkákhoz használhat ecsetet, de csak ízületekhez kell használni, mivel a cellák könnyen elmozdíthatók a helyükről. Miután minden megszáradt, lecsukhatja a fedelet.

Akkumulátor kiválasztása a házban

Jelenleg kétféle napelemes akkumulátort találhat: monokristályos, polikristályos.

Minden típusnak megvannak az előnyei és hátrányai, amelyekről előre, vásárlás előtt tudnia kell.

A piac és a termelési lehetőségek nem állnak meg, rendszeresen jelennek meg új termékek a gyártási folyamatban, amelyeknek különféle technológiákat alkalmaznak. A választás előtt ajánlatos odafigyelni a jellemzőkrenapelemek: a hatásfok szintjén, a nappali órákban energiát felhalmozni és éjszaka termelni képes akkumulátor meglétén. Mindezeket az adatokat a gyártó előre megadja, ezek szaküzletben találhatók. A legjobb, ha először információt talál az interneten, vagy megvitatja szakértőkkel, hogy melyik megoldás lenne a legjobb.