![]() |
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Виды и характеристики солнечных батарей
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники/ Альтернативные источники энергии
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:
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.
▪ журналы Elektronika dla Wszystkich (годовые архивы) ▪ книга Задачи по геометрии. Стереометрия. Шарыгин И.Ф., 1984 ▪ книга Экономичный батарейный супергетеродин. Ганзбург М.Д., 1951 ▪ статья Могут ли дельфины разговаривать? ▪ статья Походная трехдиапазонная дельта ▪ справочник Сервисные режимы телевизоров зарубежных телевизоров. Книга №8
|