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:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Насекомые не любят запаха чистого тела 25.09.2024 Летний сезон ассоциируется с яркими солнечными днями, прогулками на природе и отдыхом у воды. Однако наряду с этими радостями неизбежно появляется и обратная сторона - насекомые, особенно комары, которые могут доставить немало неудобств. Эти насекомые активны не только в лесах и местах с повышенной влажностью, но и в городских парках, особенно около водоемов в вечерние часы. Их укусы не только вызывают зуд и раздражение, но и могут быть опасными, так как некоторые виды комаров являются переносчиками серьезных заболеваний. Существует множество способов защититься от комаров, и репелленты - одно из самых популярных решений. Однако, как показывают новые исследования, обычный дезодорант может оказаться столь же эффективным средством защиты. Исследователи установили, что запах чистого тела, обработанного дезодорантом, способен отпугивать насекомых, снижая риск укусов. Главный фактор, привлекающий комаров, - это запах тела человека. Комары обладают острой чувствительностью и могут улавливать этот аромат на расстоянии до 100 метров. Основным компонентом, привлекающим их, является запах пота, особенно если человек активно потеет. Именно потовые выделения являются "сигналом" для комаров о том, что поблизости находится потенциальная жертва. Для подтверждения этой гипотезы группа международных ученых провела эксперимент. Участники исследования предоставили образцы пота с различных участков тела - подмышек, рук и ног. Эти образцы затем анализировались на предмет привлекательности для малярийного комара. Оказалось, что наиболее привлекательными для насекомых были образцы, взятые с рук и ног, в то время как пот из подмышечных впадин оказался менее интересен для комаров. Ученые выдвинули теорию, что дезодорант, использованный на подмышках, мог смешаться с выделениями пота и снизить его привлекательность для насекомых. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи попросили добровольцев пользоваться в течение нескольких дней средствами личной гигиены, такими как дезодорант для ног и мыло для рук. После повторного анализа пота оказалось, что комары значительно меньше интересуются запахом тех участков кожи, которые были обработаны дезодорантом или мылом. Исследователи детально изучили состав применяемых дезодорантов и обнаружили, что основное вещество, отпугивающее комаров, - это изопропилтетрадеканоат. Именно этот компонент подавлял привлекательность человеческого запаха для насекомых, снижая количество комаров, прилетающих на этот запах, на 56%. Таким образом, регулярное использование средств личной гигиены, таких как дезодоранты и мыло, не только улучшает самочувствие и внешний вид, но и может стать эффективной защитой от комаров. Чистое тело, обработанное подобными средствами, теряет свою привлекательность для насекомых, что может быть полезно в летний период, когда риск столкновения с комарами особенно высок. В итоге можно сделать вывод, что дезодоранты и другие гигиенические средства с определенными химическими компонентами могут стать альтернативой репеллентам, помогая людям защититься от укусов комаров естественным образом. Это открытие не только расширяет наши знания о поведении насекомых, но и открывает новые возможности для создания средств защиты от комаров на основе повседневных средств ухода.

Другие интересные новости:

▪ Магнитом по инфаркту

▪ Графен станет дешевле

▪ Раскрытие генетической истории неандертальцев

▪ Глобальное исследование пресной воды

▪ Кислородно-ионная батарея

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инструкции по эксплуатации. Подборка статей

▪ статья Pinnacle Studio. Руководство пользователя. Искусство видео

▪ статья Каким редким словом воспользовался владелец музея для избавления от медленных посетителей? Подробный ответ

▪ статья Очистка плодоовощей и картофеля. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Сернистое крашение ткани и пряжи. Простые рецепты и советы

▪ статья Ремонт DVB-T2 тюнера Globo GL50. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026