Виды и характеристики солнечных батарей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечная батарея состоит из отдельных элементов, соединенных последовательно-параллельно (рис. 1.3, 1.4).

Элементы применяются в портативных устройствах радиоэлектронной техники, для миниатюрных светильников (на светодиодах) и зарядных устройств сотовых телефонов.

Прототипом современных солнечных элементов являют фотоумножители (ФЭУ).

Фотоумножители

Фотоумножители, обладающие высоким усилением и быстродействием, получили широкое распространение в дозиметрических приборах, использующих сцинтилляторы - вещества, реагирующие на проникающую в них ионизирующую частицу вспышкой света.

Рис1 3. Элемент с наименованием EL44. Напряжение 1,6 В, ток 25 мА.

Рис.1.4. Элемент RS5415.5. Напряжение 1,2 В, ток 22 мА

Параметры некоторых фотоумножителей отечественного производства приведены в табл 1.3.

Таблица 1.3. Фотоумножители

Процесс преобразования световой (photons) энергии в электрическую (voltage) называется PV-эффект. Он был открыт в 1954 году, когда ученые обнаружили, 4to кремний (этот элемент - основа обыкновенного песка) создает электрическую энергию, когда его освещают солнечным светом. Вскоре солнечные элементы стали применять для питания электронной аппаратуры космических спутников и небольших электронных устройств таких, как калькуляторы и наручные часы.

Когда аккумулятор для зарядки подсоединяется к солнечной панели, обычно в цепь необходимо включать контроллер для предупреждения перезаряда. Эта схема использует параллельный способ подключения. При этом способе солнечная панель всегда подключена к аккумулятору через последовательный диод. Когда солнечная панель заряжает аккумулятор до желаемого максимального напряжения, схема параллельно солнечной панели подключает нагрузочный резистор, чтобы поглощать избыточную мощность с солнечной панели.

Функция полезной мощности, отдаваемой солнечной батареей в нагрузку, зависит от вырабатываемого напряжения, которое в свою очередь зависит от инсоляции - то есть от интенсивности солнечного света - и температуры самой батареи. Работа йа кривой зависимости ток/напряжение где-либо еще кроме точки максимальной получаемой мощности, приводит к снижению эффективности работы и потере доступной энергии. Следовательно, контроль точки максимальной мощности является необходимой функцией в передовых системах управления источниками солнечной энергии, так как это может увеличить практическую эффективность часто на 30% и более.

Системы, получающие энергию от возобновляемых источников, таких как солнечные батареи или ветровые генераторы, обычно накапливают энергию в аккумуляторах, а затем отдают ее в нагрузку. Часто, оба этих процесса происходят независимо. Периодическое вычисление оставшегося заряда аккумулятора гарантирует хорошую и продолжительную его работу, то же относится и к контролю тока, отдаваемого аккумулятором в нагрузку. Текущий заряд батареи вычисляется исходя из ее ранее вычисленного заряда, плюс полученная энергия при заряде или минус энергия, отданная в нагрузку.

Фотоэлектрический преобразователь

ФЭП применяются в условиях хорошей освещенности.

Различают несколько типов солнечных кремневых батарей; самый эффективный тип (ФЭП) изготавливают из монокристаллического кремния. КПД таких (ФЭП) доходит до 24%.

Распространенные ФЭП на основе монокристаллов имеют эффективность до 17,5%. Срок эксплуатации практически неограничен, помимо незначительного потемнения технологического полимера, одновременно являющегося герметиком для фотопластин; исходя из этого срок эксплуатации может достигать четверти века.

Времена, когда солнечные панели были очень громоздкими, хрупкими и нежными, постепенно уходят в прошлое и производители предлагают все более экстремальные варианты этих экологических источников энергии.

ФЭП из поликристаллического кремния имеют максимальный КПД до 15%, срок эксплуатации приближенный к сроку эксплуатации монокристаллического кремния. Себестоимость поликристаллического кремния незначительно ниже монокристаллического.

Электронных устройств на основе фотоэлементов очень много. Причем миниатюрные фотоэлементы, такие, как представлены на рис. 1.3 и 1.4 имеют малую мощность и, соответственно, малую стоимость. Однако, в радиолюбительских разработках уместно применять эти недорогие фотоэлементы и даже составлять из них солнечные батареи небольшой мощности. Как один из примеров рассмотрим устройство фонарика с "солнечным" элементом.

О модулях солнечных батарей

Модули солнечных батарей конструктивно реализуются в виде монолитного ламината спаянных монокристаллических элементов.

Каркасная солнечная батарея выполнена в виде панели, заключенной в каркас из алюминиевого профиля. Панель представляет собой фотоэлектрический генератор, состоящий из стеклянной плиты с заламинированными на ней элементами.

К внутренней стороне корпуса модуля прикреплен диодный блок, под крышкой которого размещены электрические контакты, предназначенные для подключения модуля.

Бескаркасные модули представляют собой ламинат на алюминии, стеклотекстолите, а также - без всякой подложки. Солнечные элементы расположены между двумя слоями ламинирующей пленки ЭВА (этил-винил-ацетат). Лицевая сторона защищена оптически прозрачной пленкой типа ПЭТ (полиэтилентерефталат), а тыльная - либо подложкой (стеклотекстолит, алюминий), либо той же пленкой ПЭТ без дополнительных требований к оптическим характеристикам.

Солнечные батареи сохраняют работоспособность:

• в диапазоне температур от -50°C до +75°C;
• атмосферном давлении 84-106,7 кПа;
• относительной влажности до 100%;
• дождя интенсивностью 5мм/мин;
• снеговой или гололедно-ветровой нагрузки до 2000 Па.

Солнечная батарея являет собой, прежде всего, законченный фотоэлектрический преобразователь, который был рассмотрен выше, его технические характеристики справедливы как для отдельных элементов, так и для солнечных батарей.

Автор: Кашкаров А.П.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Тексты набираются лишь движением глаз 26.09.2002 Благодаря разработке британских ученых Д. Уарда и Д. Маккея из Кембриджского университета, стало возможным набирать тексты любой сложности без всякой клавиатуры одним лишь движением глаз. Система работает следующим образом. Специальная камера, установленная на мониторе компьютера, фиксирует положение зрачка глаза пользователя, который скользит взглядом по списку букв и символов на экране. В момент остановки взгляда на одном из них программа определяет его по положению зрачка. Программа может проводить логическую оценку вводимого текста, определять, какой символ или слово будут введены далее, а также исправлять ошибки. По утверждению разработчиков системы, с ее помощью можно печатать до 35 слов в минуту.

Другие интересные новости:

▪ Память HBM2E с пропускной способностью 460 ГБ/с

▪ Starship против космического мусора

▪ Удары астероидов по Земле

▪ Эталонный антенный модуль от Imec для 60-ГГц точек доступа

▪ Муравей с радиомаяком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Транзистор. История изобретения и производства

▪ статья Как появились профсоюзы? Подробный ответ

▪ статья Бухгалтер материального учета офиса. Должностная инструкция

▪ статья Экономичный электронный кот. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Химический холод. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025