Күн батареяларының түрлері және олардың сипаттамалары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Күн батареялары халық арасында танымал бола бастады. Олар үйлердің, көліктердің шатырларына орнатылады. Олардың кейбіреулері тіпті электроникаға, қол сағаттарына бейімделген. Қазіргі уақытта олар электр энергиясына толыққанды балама болды немесе қосымша ретінде әрекет етеді.

Олар қалай жұмыс істейді?

Күн модульдері фотоэлектрлік жүйедегі ең маңызды элемент болып табылады. Олар кремнийден жасалған күн батареяларын қамтитын панель.

Электр энергиясын өндіру үшін осы компоненттердің барлығы блоктарға жиналады, содан кейін олар ламинатталған пленкамен жабылады - бұл тығыздау үшін қажет. Осыдан кейін бәрі кадрға орналастырылады. Құрылғы өте қарапайым, бірақ оны үйде жинау қиын болады. Фотоэлектрлік элементті өз бетіңізше құрастыру мүмкін емес, оны панель туралы айту мүмкін емес.

Көрулер

Күн батареялары бірнеше түрге бөлінеді. Олардың үшеуін ажыратуға болады:

• Монокристалдық. Оны өндіру процесінде таза кремний түріндегі материал қолданылады. Бұл негіз жұмыстан тиімдірек алуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда тиімділік 15-20% аралығында өзгереді.
• Аморфты кремний. Өндіріс кезінде жүйе қолданылады - булану кезеңі. Кремний қорғаныс қабатымен жабылған. Кремний күн батареяларының бірқатар артықшылықтары өндірісте қолданылатын қарапайым технологияның арқасында алынатын қолайлы құнын қамтиды. Мұндай жүйелер аумақта үлкен. Тиімділігі 5%-дан 8%-ға дейін өзгереді.
• Поликристалды. Бұл күн батареясы аморфты кремний негізінде жасалған. Өндіріс процесінде ол созылмайды. Төмен құны бар. Оны күнделікті өмірде ғана емес, өнеркәсіпте де қолдануға болады. Тиімділігі 10-14% арасында.

Күн батареяларының артықшылықтары мен кемшіліктері

Күн батареялары жұмыс кезінде күн энергиясын электр энергиясына түрлендіретін фотоэлектрлік элементтерден тұрады.

Артықшылықтардың кейбірі келесі тармақтарды қамтиды:

1. Батареяның дизайны өте қарапайым, оның ішінде қозғалатын бөліктер жоқ. Жұмыс тұрақты және үзіліссіз жүргізілуде, сенімділік деңгейі жоғары.
2. Орнату жұмысы қиын емес. Қымбат жүйеге техникалық қызмет көрсету қажет емес.
3. Күннің энергиясы бірден электр энергиясына айналады, қосымша уақыт қажет емес.
4. Энергия күн бар болғанша күні бойы өндіріледі. Кейбір жағдайларда бұлтты уақытта электр қуатын алуға болады, бірақ жұмыс тиімділігі төмендейді.
5. Қызмет мерзімі ұзақ, ол жылдармен емес, ондаған жылдармен өлшенеді.
6. Өндіріс процесінде экологиялық таза материалдар пайдаланылады, бұл қазіргі қоғамда өте маңызды болып саналады, мұнда қоршаған ортамен қиын орта бар.

Барлық артықшылықтарға қарамастан, жұмыста жағымсыз жақтары болуы мүмкін:

1. Кремний негізіндегі жартылай өткізгіштер қымбат. Бұл материал бүкіл жүйенің негізгі элементі болып саналады. Бұл панельдің өзіндік құнына да, алынған энергия құнына да әсер етеді.
2. Тиімділік төмен. Бүгінгі күні 1 шаршыға батарея қуаты шамамен 120 ватт құрайды. Бұл көрсеткіштің мардымсыздығы сонша, алынған электр қуатын шағын бөлмедегі жарықтандыру құрылғыларына пайдалану мүлдем мүмкін емес.
3. Электр қуатын алу күннің ұзақтығына, ауа райы жағдайына және жыл мезгілдеріне байланысты. Мысалы, қыста алынған энергия деңгейі айтарлықтай төмендейді. Бұл бұлт, тұман және күндізгі жарықтың қысқа болуына байланысты.

Оны қайда қолдануға болады?

Бұл панельдер күнделікті өмірде, өмір процесінде ғана емес, сонымен қатар өнеркәсіп пен өндірісте де кеңінен қолданылады:

• олар тұрмыстық батареяларды зарядтайдыэлектр құрылғылары;
• электромобильді зарядтау орындалуда;
• оларды бүкіл ғимараттарды электрмен қамтамасыз ету үшін пайдалануға болады;
• кейбір жағдайларда белгілі бір елді мекендерде пайдалануға болады;
• олардан ғарышта да энергия алуға болады.

Тәуліктік уақытта өндірілетін барлық энергия батареяларда сақталады, содан кейін құрылғылар қараңғыда да жұмыс істей алады.

Жұмыс принципі мен құрылғысы қандай?

Күн батареялары алғаш жасалған кездегідей принцип бойынша жұмыс істейді. Бұл принцип барлығына таныс, өйткені ол мектеп бағдарламасында физикалық эксперименттер жүргізе отырып зерттелген. Жоғарғы қақпағы жоқ транзистор жарықтың p және n түйіспелеріне енуіне мүмкіндік берді.

Волтметрді қосқаннан кейін күн сәулесі түскен сәтте аздаған энергия бөлінетінін көруге болатын. Бұрын ғалымдар жұмыста эксперименттер жүргізді, ауысу алаңын ұлғайтты. Нәтижесінде күн батареялары пайда болды.

Күн жүйесінің элементтерінің конструкциясы мыналарды қамтиды:

• Мөлдір шыныдан жасалған беті. Күннің сәулелері оған түседі.
• Көзілдірік панельдің қатты жиектеріне бекітілген. Олар бір уақытта оң электродтар ретінде әрекет ететін металдан жасалған пластиналар.
• Күн химиялық элементі. Кремний түрі p.
• Кремний түрі n.
• Төменгі негізметаллдан жасалған, ол теріс электродтар ретінде әрекет етуге арналған.

Күннің энергиясын күні бойы алуға болмайтынын білген жөн. Батареялар түнде жұмыс істей алмайды. Қыста күндізгі жарық уақыты қысқарады. Мұндай сәттерде негізгі құрылғыға қуат сақтау құрылғысы түріндегі қосымша қажет.

Көп жағдайда электр батареясы пайдаланылады. Ол панельге қосылып, өндірілген энергияны сақтайды, нәтижесінде кешке жұмыс істейді.

Тиімділік деңгейі толығымен пайдаланылған материалға байланысты. Мысалы, бір кристалды кремнийді пайдаланған кезде ол 20% дерлік, поликристалды кремний бұл көрсеткішті 10% төмендетеді. Тиімділік деңгейіне бетінің тегістігі, ауа температурасы, батареялардың күнге қарай орналасуы әсер етуі мүмкін.

Қолданудың маңыздылығы қандай?

Бүгінгі таңда экологиялық таза материалдарды пайдалану ең өзекті болып табылады. Электр станцияларында алынатын электр энергиясы – атом, су, жылу, үнемі қымбаттауда. Бұл қымбат өндіріске байланысты. Күн батареясын пайдаланған кезде адам өзін электр қуатын жоғары бағамен ұсынатын мемлекеттен де тәуелсіз деп санай алады.

Егер белгілі бір соманы бір рет жұмсасаңыз, коммуналдық төлемдерді, есептегіштерді, коммуналдық қызметтерді мүлдем ұмытуға болады. Бұл панельдер орнатылған кезде бүкіл үй аударылып жатыр. Бұған жоқтек жарық, сонымен қатар жылыту, сантехника - ыстық су.

Күн сәулесі - электр энергиясының тамаша көзі. Ең бастысы, бұл көз тегін, экологиялық таза және сарқылмас.

Бір кристалға негізделген элементтерді өндіру қадамдары

Күн батареяларының көпшілігі поликристалды және монокристалды кремний арқылы жасалған. Өндіріс процесі көп уақытты, күш пен ақшаны қажет етеді.

Монокристалды кремнийді өндірудің негізгі қадамдары:

1. Кремний өндірісі. Кремний алу үшін кварц құмы пайдаланылады, оның құрамында кремний диоксиді көп. Мұндай құм тазартудың бірнеше сатысынан өтеді, бұл оттегін толығымен жоюға мүмкіндік береді. Бұл химиялық заттардың көмегімен жоғары температурада балқумен байланысты.
2. Хрустальды алу. Тазалаудан кейін кремний мөлдір болады. Құрылымды ретке келтіру үшін кристалдар өсе бастайды. Процесс келесідей: кремний бөліктері тигельге салынып, қыздырылады және балқытуға ұшырайды. Кристалл үлгілері балқытылған массаға қосылады, олар бүкіл бетке біркелкі таралады және қабаттарда өсе бастайды. Бұл процесс ұзақ уақыт алады, нәтижесінде үлкен, біркелкі кристал болады.
3. Өңдеу. Бұл процесс қажетті пішінді беру үшін кристалды өлшеу және одан әрі өңдеуден басталады. Шығу кезіндетигельден кристалдың дөңгелек пішіні бар, бұл одан әрі пайдалану үшін ыңғайсыз. Оны пайдалану үшін ол шаршы түрінде болуы керек. Дайын материал болат жіптермен өңделгеннен кейін, ол сым арқылы бірдей пластиналарға кесіледі. Пластиналардың өлшемі 0,25-тен 0,3 сантиметрге дейін өзгереді. Осыдан кейін олар тазалауға, ақаулардың бар-жоғына және жасалуы мүмкін энергия деңгейіне тексеріледі.
4. Фотоэлектрлік элементтердің дамуы. Кремнийдің электр энергиясын өндіре алуы үшін оған фосфоры бар бор қосылады. Өңдеуден кейін фосфор n типті бос электрон болып табылады, ал боры бар жағында бұл электрондар жоқ және p типті болады. Осылайша, екі жақ арасында ауысу пайда болады.
5. Жинау процесі. Бастапқыда плиталар тізбекте, содан кейін - блокта біріктіріледі. Бір пластинаның орташа қуаты 2 В және кернеуі 0,6 Вт. Батарея қуаты толығымен ұяшықтар санына байланысты. Кернеу деңгейі қосылу реттілігінен алынады. Барлық элементтер мен модульдер бір-біріне параллель қосылған. Барлық ұяшықтар арнайы пленкамен жабылып, шыны бетіне ауыстырылады және төртбұрышты жақтауға орналастырылады. Модуль дайын болғаннан кейін ол сынақтан өтеді. Толық тексеруден кейін ол пайдалануға дайын.

Күн панельдерін бір-біріне параллельді, тізбектей немесе параллельді тізбектей қосуға болады. Таңдау процесте қандай кернеу деңгейін алу керек екеніне байланысты.

Поликристалды кремнийді өндіру процесі

ПроцессПоликристалды кремний негізіндегі модульді өндіру монокристалды кремниймен бірдей жүзеге асырылады. Айырмашылық тек кристалдардың өсуінде болады. Бұл үшін бірнеше әдістер бар, бірақ қазіргі уақытта тек біреуі ғана танымал болды - Siemens процесі. Әдістің бүкіл мәні силанның бастапқыда азаюында және бос кремнийдің тұнбаға түсуінде жатыр. Бұл 600-ден 1350 градус Цельсийге дейінгі температура режимін пайдаланып, құрамында сутегі мен силан элементтері бар арнайы қоспамен әрекеттесу арқылы жасалады.

Күн батареяларын жасау процесі осылай жұмыс істейді.

Үйде күн батареясын қалай жасауға болады?

Көбісі өз қолыңызбен күн батареяларын құрастыру өте қиын, тіпті мүмкін емес деп есептейді. Негізінде бәрі басқаша. Бұл көп күш жұмсайды, бірақ процестің өзі бастапқыда көрінгендей қиын емес. Жұмыс процесінде туындауы мүмкін негізгі қиындық - өз қолыңызбен күн батареясын жинау. Егер сіз осындай механизмді өз бетіңізше жасай алсаңыз, онда сіз коммуналдық қызметтерді төлеуден бас тарту туралы ғана емес, сонымен қатар өз бизнесіңізді жүзеге асыру туралы да ойлай аласыз. Қазіргі уақытта күн панельдері олар өндіретін энергияны сату үшін өте өзекті болып табылады. Ең бастысы, төлем ең тұрақты валюталардың бірі – еуромен жүзеге асырылады. Күн батареяларының өндірісі назар аударуға тұрарлық емес пе?

Фотоэлементтермен жұмыс істеу үшін сізде болуы керекосы саладағы дағдылар мен тәжірибе. Ең алдымен, бұл дәнекерлеуге, сондай-ақ барлық элементтерді құрметтеуге қатысты. Жұмыс істеу үшін сізде нәзік жұмысқа жарамды жақсы дәнекерлеу құралы болуы керек. Бір және поликристалдарды өз бетімен жасау жұмыс істемейді. Ол үшін дайын бланкілерді пайдалануға болады.

Фотоклеткалар

Жұмыстағы бірінші қадам - қажетті фотоэлементтерді таңдау. Батареямен жұмыс істеу үшін поли- және моноэлементтері бар кремнийді пайдалануға болады. Ең бастысы - жұмыс істеу кезінде өнімділік пен нюанс деңгейін ескеру. Мысалы, моноклеткаларда тиімділік жоғарырақ, бірақ поликлеткаларда бұлтты ауа-райында айтарлықтай энергия жоғалады.

Барлық ұяшықтар сыныптарға бөлінген. Олардың барлығы төртеуі бар. А сыныбы ақаусыз ең жақсы сапаға ие. Бұл класс қатты және ірі ұйымдардың, компаниялардың жұмысында қолданылады. Өнімділік жоғары, бірақ құны орынды болады.

Батарея өздігінен өндірілген кезде, В класын таңдауға болады. Тиімділігі алдыңғы ұяшықтарға қарағанда төмен, ал құны айтарлықтай ерекшеленеді. Кейбір ұйымдар бұл сыныпты аккумуляторларды сатуға шығарғанда пайдаланады, бұл төмен тиімділікті түсіндіреді.

Кейбір адамдар интернет-дүкендер арқылы өзіне қажет нәрсенің бәрін сатып алады. Мамандандырылған дүкенге барсаңыз, барлық компоненттерді бірден сатып алуға болады. Сонда жеткізуді күтудің қажеті жоқ.

Жинақтар

Күн батареясын жинау үшін тек жасушалар жеткіліксіз, өйткені олар қандай да бір жолмен қажетсызба бойынша бір-бірімен байланыстыру. Бұл өткізгіштер мен қосымша материалдарды пайдалануды талап етеді. Сондықтан кейбір өндірушілер сатып алу үшін дайын жиынтықты ұсынады, мұнда жұмыс кезінде қажет материалдың бәрі бар.

Бұл жинақта 72 элементке дейін, өткізгіштер, шиналар, тізбекке арналған диодтар, сондай-ақ дәнекерлеуге арналған арнайы қышқылды қамтитын қарындаш болуы мүмкін.

Кейбір жинақтарда өткізгіштер дәнекерленген дайын фотоэлементтер болуы мүмкін. Жинау үшін бәрін схемаға сәйкес жинап, қосу жеткілікті. Бұл опция күн батареяларын құрастыруға арналған күн батареялары қолмен қосылған кезде ең оңтайлы болып табылады. Материал өте кішкентай және нәзік, бұл процесте бірқатар проблемаларды тудырады.

Дәнекерлеу

Егер барлық материал - элементтер мен өткізгіштер бөлек сатып алынған болса, күн батареяларын дәнекерлеудің бүкіл процесі келесідей болады:

1. Өткізгіштер қажетті ұзындыққа кесіледі. Бұл жұмысты үлгі бойынша орындаған дұрыс.
2. Өткізгіштер фотоэлементке ұқыпты орналастырылған.
3. Дәнекерлеу орнына қышқыл мен дәнекер қолданылады. Ауыстыруды болдырмау үшін бір ұшына ауыр зат қоюға болады.
4. Өткізгішті мұқият дәнекерлеу керек. Жасушалар өте нәзік болғандықтан, оларға күшпен әсер ету ұсынылмайды.

Бұл жұмыс өте қиын, бәрі бірінші рет орындалатыны шындық емес, бүкіл процесті бірнеше рет қайталау қажет болуы мүмкін. Ережелерді зерттесеңіз, түсінуге боладыкүміс өткізгіштерді тұндыру үш дәнекерлеу цикліне арналған. Өндіруші дереу ескертетін өткізгіштерге дәнекерлеуді алдын ала қолдану жағдайлары бар. Бірақ оны қосымша қолданған дұрыс. Жұмыс кезінде күн батареяларын бір-бірінің үстіне қоюға тыйым салынады, себебі олар жоғары қысымның әсерінен зақымдалуы мүмкін.

Тығыздау

Жұмыстың соңғы кезеңі - барлық элементтерді тығыздау. Бірақ мұны жалғастырмас бұрын, дәнекерлеудің сенімділігіне назар аудару керек. Ол үшін мультиметр қолданылады. Тексеруді барлық жұмыс аяқталғаннан кейін немесе бүкіл процесс барысында, әрбір жеке элементті дәнекерлеуден кейін жүргізуге болады.

Тығыздау процесінде кремний тығыздағыш жиі қолданылады. Ең алдымен, ол элементтердің түйіспелеріне, содан кейін бүкіл панель бетіне қолданылады. Мұндай жұмыс үшін сіз щетканы қолдануға болады, бірақ оны тек буындар үшін пайдалану керек, өйткені ұяшықтарды орнынан оңай жылжытуға болады. Барлығы құрғағаннан кейін қақпақты жабуға болады.

Үйдегі батареяны таңдау

Қазір сіз екі түрлі күн батареялары бар батареяларды таба аласыз: монокристалды, поликристалды.

Әр түрдің артықшылықтары мен кемшіліктері бар, оларды сатып алмас бұрын алдын ала білу керек.

Нарық пен өндіріс мүмкіндіктері бір орында тұрмайды, өндіріс процесінде әртүрлі технологиялар қолданылатын жаңа өнімдер үнемі пайда болады. Таңдау жасамас бұрын, сипаттамаларға назар аудару ұсыныладыкүн батареялары: тиімділік деңгейінде, күндізгі уақытта энергияны жинап, түнде өндіруге қабілетті батареяның болуы туралы. Барлық осы деректерді өндіруші алдын ала ұсынады, оларды мамандандырылған дүкеннен табуға болады. Ең алдымен интернеттен ақпаратты табыңыз немесе мамандармен қай нұсқа жақсырақ болатынын талқылаған дұрыс.