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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Комплекс массового запуска дронов-камикадзе 25.10.2020 Китайская академия электроники и информационных технологий разработала комплекс Swarm ("Рой"), который позволяет одновременно запускать до 48 беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Дроны могут выполнять как разведывательную, так и ударную функцию. Китайская академия электроники и информационных технологий (CAEIT), дочерняя компания китайской государственной корпорации China Electronics Technology Group Corporation, провела испытания нового комплекса, установленного на колесном шасси. Представлены барражирующие боеприпасы с выдвижными крыльями, камерой и осколочно-фугасными боеголовками - такие дроны могут летать над территорией, пока оператор ищет потенциальные цели, а затем атаковать их. Информации о беспилотниках нет, но, по данным издания, речь идет о первом китайском тактическом дроне CH-901. Такой БПЛА способен проводить в воздухе без посадки до 2 часов и развивать максимальную скорость до 160 км/ч. Swarm может также устанавливать и на вертолеты.

Другие интересные новости:

▪ Thubber: сверхэластичная резина со свойствами металла

▪ Костный гормон подавляет аппетит

▪ Интегральный четырехканальный УНЧ Toshiba TCB701FNG

▪ Изучаются штаны императора

▪ 3-симочный смартфон Explay Atom

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Панургово стадо. Крылатое выражение

▪ статья Какие рыбы демонстрируют гомосексуальное поведение как хитрость для привлечения самок? Подробный ответ

▪ статья Рабочий по хозяйственным работам. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Спектр музыкального сигнала. Часть 8. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Найди монету. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026