انواع سلول های خورشیدی و ویژگی های آنها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

باتری های خورشیدی در بین مردم محبوبیت پیدا می کنند. آنها بر روی سقف خانه ها، وسایل نقلیه نصب می شوند. برخی از آنها حتی برای لوازم الکترونیکی، در ساعت های مچی اقتباس شده اند. در حال حاضر، آنها به یک جایگزین کامل برای انرژی الکتریکی تبدیل شده اند یا به عنوان مکمل عمل می کنند.

چگونه کار می کنند؟

ماژول های خورشیدی مهم ترین عنصر در یک سیستم فتوولتائیک هستند. آنها پانل‌هایی هستند که شامل سلول‌های خورشیدی ساخته شده از سیلیکون هستند.

برای تولید الکتریسیته، همه این اجزا در بلوک‌هایی جمع می‌شوند که سپس با یک فیلم چند لایه پوشانده می‌شوند - این برای آب‌بندی ضروری است. پس از آن، همه چیز در قاب قرار می گیرد. دستگاه بسیار ساده است، اما مونتاژ آن در خانه مشکل ساز خواهد بود. مونتاژ سلول فتوولتائیک توسط خودتان غیرممکن است، چیزی که در مورد پانل نمی توان گفت.

بازدید

باتری های خورشیدی به چند نوع تقسیم می شوند. سه مورد از آنها قابل تشخیص است:

• مونوکریستالی. در فرآیند ساخت آن از ماده ای به شکل سیلیکون خالص استفاده می شود. این مبنا به شما امکان می دهد کارایی بیشتری از کار بگیرید. راندمان در این مورد از 15 تا 20% متغیر است.
• سیلیکون آمورف. در زمان تولید، از یک سیستم استفاده می شود - مرحله تبخیر. سیلیکون با یک لایه محافظ پوشانده شده است. از جمله مزایای سلول های خورشیدی سیلیکونی می توان به هزینه قابل قبولی اشاره کرد که به دلیل فناوری ساده به کار رفته در تولید به دست می آید. چنین سیستم هایی از نظر مساحت بزرگ هستند. راندمان از 5% تا 8% متغیر است.
• پلی کریستال. این سلول خورشیدی بر اساس سیلیکون آمورف تولید می شود. در طول فرآیند تولید کشیده نمی شود. هزینه پایینی دارد. نه تنها در زندگی روزمره، بلکه در صنعت نیز قابل استفاده است. راندمان بین 10 تا 14٪ است.

مزایا و معایب پنل های خورشیدی

پنل های خورشیدی از سلول های فتوولتائیک تشکیل شده اند که انرژی خورشید را در حین کار به برق تبدیل می کنند.

برخی از مزایا شامل نکات زیر است:

1. طراحی کل باتری کاملاً ساده است، هیچ قطعه متحرکی در آن وجود ندارد. کار به طور پایدار و بدون وقفه انجام می شود، سطح اطمینان بالا است.
2. کار نصب سخت نیست. بدون نیاز به نگهداری پرهزینه سیستم.
3. انرژی خورشید بلافاصله به الکتریسیته تبدیل می شود، زمان اضافی لازم نیست.
4. انرژی در طول روز تا زمانی که خورشید وجود دارد تولید می شود. در برخی موارد امکان دریافت برق در زمان ابری وجود دارد اما راندمان کار کاهش می یابد.
5. عمر طولانی است، نه بر حسب سال، بلکه به ده سال اندازه گیری می شود.
6. در فرآیند تولید از مواد سازگار با محیط زیست استفاده می شود که در جامعه امروزی که محیط سختی با محیط زیست دارد بسیار مهم تلقی می شود.

علی رغم همه مزیت ها، ممکن است جنبه های منفی در کار وجود داشته باشد:

1. نیمه هادی های مبتنی بر سیلیکون گران هستند. این ماده عنصر اصلی در کل سیستم در نظر گرفته می شود. این هم بر هزینه خود پانل و هم بر هزینه انرژی دریافتی تأثیر می گذارد.
2. کارایی پایین است. تا به امروز، توان باتری در هر 1 مربع تقریباً 120 وات است. این نشانگر آنقدر ناچیز است که استفاده از برق دریافتی برای وسایل روشنایی در یک اتاق کوچک کاملا غیرممکن است.
3. دریافت برق به طول ساعات روز، شرایط آب و هوایی و فصول بستگی دارد. به عنوان مثال، در زمستان، سطح انرژی دریافتی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این به دلیل آسمان ابری، مه و ساعات کوتاه نور روز است.

کجا می توانم از آن استفاده کنم؟

این پانل ها نه تنها در زندگی روزمره، در فرآیند زندگی، بلکه در صنعت و تولید نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند:

• باتری های خانگی را شارژ می کنندلوازم برقی؛
• شارژ خودروی الکتریکی در حال انجام است؛
• می توان از آنها برای تامین برق کل ساختمان ها استفاده کرد؛
• در برخی موارد امکان استفاده در مناطق خاص وجود دارد؛
• حتی در فضا هم می توانید از آنها انرژی بگیرید.

تمام انرژی تولید شده در طول روز در باتری ها ذخیره می شود و پس از آن دستگاه ها می توانند حتی در تاریکی کار کنند.

اصل عملکرد و دستگاه چیست؟

سلول های خورشیدی بر اساس همان اصل زمانی که برای اولین بار ساخته شدند کار می کنند. این اصل برای همه آشنا است، زیرا در برنامه درسی مدرسه، انجام آزمایشات فیزیکی مورد مطالعه قرار گرفت. ترانزیستور، که پوشش بالایی نداشت، به نور اجازه ورود به اتصالات p و n را می داد.

پس از وصل شدن ولت متر، می توان دید که در لحظه برخورد پرتوهای خورشید، مقدار کمی انرژی آزاد شده است. پیش از این، دانشمندان آزمایشاتی را در محل کار انجام دادند و منطقه انتقال را افزایش دادند. در نتیجه، صفحات خورشیدی ظاهر شدند.

طراحی عناصر منظومه شمسی شامل:

• سطح ساخته شده از شیشه شفاف. بر اوست که پرتوهای خورشید می بارد.
• عینک ها به لبه های سفت پانل متصل می شوند. آنها صفحات ساخته شده از فلز هستند، در حالی که به طور همزمان به عنوان الکترودهای مثبت عمل می کنند.
• عنصر شیمیایی خورشیدی. نوع سیلیکون p.
• سیلیکون نوع n.
• بستر پایینساخته شده از فلز، که برای عمل به عنوان الکترود منفی طراحی شده است.

ارزش دانستن این است که انرژی خورشید را نمی توان در طول روز دریافت کرد. باتری ها قادر به کار در شب نیستند. در زمستان، ساعات نور روز کاهش می یابد. در چنین لحظاتی، دستگاه اصلی نیاز به افزودنی به شکل یک دستگاه ذخیره انرژی دارد.

در بیشتر موارد از باتری الکتریکی استفاده می شود. به پنل متصل می شود و انرژی تولید شده را ذخیره می کند و در نتیجه کار در عصر انجام می شود.

سطح کارایی کاملاً به مواد مورد استفاده بستگی دارد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از سیلیکون تک کریستال، تقریبا 20٪ است، سیلیکون پلی کریستال این رقم را 10٪ کاهش می دهد. سطح کارایی را می توان تحت تأثیر صافی سطح، دمای هوا، محل قرارگیری باتری ها نسبت به خورشید قرار داد.

ارتباط استفاده چیست؟

امروزه، استفاده از مواد سازگار با محیط زیست بیشترین اهمیت را دارد. برق، که در نیروگاه ها - هسته ای، آب، حرارتی - به دست می آید، به طور مداوم گران تر می شود. این به دلیل تولید گران است. لحظه ای که از باتری خورشیدی استفاده می شود، شخص به درستی می تواند خود را مستقل بداند، حتی از دولتی که برق را برای استفاده با هزینه بالا ارائه می دهد.

اگر یک بار مقدار مشخصی پول خرج کنید، می توانید قبض های آب و برق، متر، آب و برق را کاملا فراموش کنید. در لحظه ای که این پانل ها نصب می شوند، کل خانه در حال ترجمه است. این شامل نمی شودفقط نور، بلکه گرمایش، لوله کشی - آب گرم.

آفتاب منبع عالی برق است. و مهمتر از همه، این منبع رایگان، سازگار با محیط زیست و پایان ناپذیر است.

مراحل تولید عناصر بر اساس تک کریستال

بیشتر سلول های خورشیدی با استفاده از سیلیکون پلی کریستالی و تک کریستالی ساخته می شوند. فرآیند تولید به زمان، تلاش و هزینه زیادی نیاز دارد.

مراحل اصلی تولید سیلیکون تک کریستالی عبارتند از:

1. تولید سیلیکون. برای به دست آوردن سیلیکون از ماسه کوارتز استفاده می شود که حاوی مقدار زیادی دی اکسید سیلیکون است. چنین ماسه ای چندین مرحله تصفیه را طی می کند که به شما امکان می دهد اکسیژن را کاملاً از بین ببرید. این به دلیل ذوب شدن در دمای بالا با استفاده از مواد شیمیایی است.
2. دریافت کریستال. پس از تمیز کردن، سیلیکون شفاف می شود. کریستال ها شروع به رشد می کنند تا ساختار را ساده کنند. فرآیند به شرح زیر است: قطعات سیلیکون در یک بوته قرار می گیرند، گرم می شوند و در معرض ذوب قرار می گیرند. نمونه های کریستالی به توده مذاب اضافه می شوند که به طور مساوی در کل سطح توزیع شده و به صورت لایه ای شروع به رشد می کنند. این فرآیند زمان زیادی می برد و منجر به یک کریستال بزرگ و یکنواخت می شود.
3. پردازش. این فرآیند با اندازه گیری و پردازش بیشتر کریستال برای به دست آوردن شکل دلخواه آغاز می شود. هنگام خروجاز بوته، کریستال شکلی گرد دارد که برای استفاده بیشتر ناخوشایند است. برای استفاده از آن باید به شکل مربع باشد. پس از اینکه مواد نهایی با نخ های فولادی پردازش شد، با استفاده از سیم به صفحات یکسان بریده می شود. اندازه صفحات از 0.25 تا 0.3 سانتی متر متغیر است. پس از آن، آنها در معرض تمیز کردن، بررسی عیوب و سطح انرژی قابل تولید هستند.
4. توسعه سلول فتوولتائیک. برای اینکه سیلیکون بتواند انرژی الکتریکی تولید کند، بور همراه با فسفر به آن اضافه می شود. پس از فرآوری، فسفر یک الکترون آزاد از نوع n است و طرف دارای بور حاوی این الکترون ها نیست و دارای نوع p است. بنابراین، یک انتقال بین دو طرف ظاهر می شود.
5. فرایند مونتاژ. در ابتدا، صفحات در یک زنجیره متصل می شوند، و سپس - در یک بلوک. یک صفحه دارای توان متوسط 2 ولت و ولتاژ 0.6 وات است. قدرت باتری کاملاً به تعداد سلول ها بستگی دارد. سطح ولتاژ از ترتیب اتصال به دست می آید. همه عناصر و ماژول ها به صورت موازی به یکدیگر متصل می شوند. تمام سلول ها با یک فیلم خاص پوشیده شده، به سطح شیشه منتقل شده و در یک قاب مستطیلی قرار می گیرند. پس از آماده شدن ماژول، تست می شود. پس از بررسی کامل، آماده استفاده است.

پنل های خورشیدی را می توان به صورت موازی، سری یا موازی به یکدیگر متصل کرد. انتخاب کاملاً به سطح ولتاژی که در این فرآیند نیاز دارید بستگی دارد.

فرایند تولید سیلیکون پلی کریستالی

فرایندتولید یک ماژول بر اساس سیلیکون پلی کریستالی به همان روشی که با سیلیکون تک کریستال انجام می شود. تفاوت فقط در رشد کریستال ها وجود دارد. روش های مختلفی برای این کار وجود دارد، اما در حال حاضر تنها یکی از آنها محبوبیت پیدا کرده است - فرآیند زیمنس. ماهیت کلی روش در این واقعیت نهفته است که سیلان در ابتدا احیا می شود و سیلیکون آزاد رسوب می کند. این کار با برهمکنش با یک مخلوط ویژه که حاوی عناصر هیدروژن و سیلان است و با استفاده از یک رژیم دمایی از 600 تا 1350 درجه سانتیگراد انجام می شود.

فرآیند ساخت سلول های خورشیدی اینگونه عمل می کند.

چگونه یک پنل خورشیدی در خانه بسازیم؟

بسیاری تصور می کنند که مونتاژ سلول های خورشیدی که خودتان انجام دهید بسیار دشوار است، حتی تقریبا غیرممکن است. در واقع همه چیز متفاوت است. تلاش زیادی نیاز خواهد داشت، اما این فرآیند به خودی خود دشوار نیست، همانطور که در ابتدا به نظر می رسد. مشکل اصلی که ممکن است در فرآیند کار با آن مواجه شوید جمع آوری سلول خورشیدی با دستان خود است. اگر به تنهایی موفق به ایجاد چنین مکانیسمی شوید، می توانید نه تنها در مورد امتناع از پرداخت آب و برق، بلکه برای اجرای کسب و کار خود نیز فکر کنید. در حال حاضر، پنل های خورشیدی برای فروش انرژی بازتولید شده توسط آنها بسیار مرتبط هستند. مهمتر از همه، پرداخت در یکی از باثبات ترین ارزها - یورو انجام می شود. آیا تولید سلول های خورشیدی ارزش توجه ندارد؟

برای کار با فتوسل، باید داشته باشیدمهارت و تجربه در این زمینه. اول از همه، این مربوط به لحیم کاری و همچنین احترام به همه عناصر است. برای کار باید یک ابزار لحیم کاری خوب داشته باشید که برای کارهای ظریف مناسب باشد. ایجاد تک کریستال و پلی کریستال به تنهایی کار نخواهد کرد. برای این کار می توانید از جاهای خالی آماده استفاده کنید.

فوتوسل

اولین قدم در کار انتخاب فتوسل های لازم است. برای کارکرد باتری می توان از سیلیکون با پلی و تک سلولی استفاده کرد. مهمترین چیز این است که هنگام کار، سطح عملکرد و تفاوت های ظریف را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، در تک سلولی ها، راندمان بالاتر است، اما در چند سلولی، انرژی قابل توجهی در هوای ابری از دست می رود.

همه سلول ها به کلاس ها تقسیم می شوند. در مجموع چهار مورد از آنها وجود دارد. درجه A دارای بهترین کیفیت و بدون نقص است. این کلاس در کار سازمان ها و شرکت های جامد و بزرگ استفاده می شود. عملکرد بالا است، اما هزینه آن مناسب خواهد بود.

وقتی باتری خود تولید می شود، می توان کلاس B را انتخاب کرد. راندمان کمتر از سلول های قبلی است، در حالی که هزینه آن به طور قابل توجهی متفاوت است. برخی از سازمان‌ها از این کلاس برای تولید باتری برای فروش استفاده می‌کنند که کارایی پایین را توضیح می‌دهد.

برخی افراد هر آنچه را که نیاز دارند از طریق فروشگاه های آنلاین خریداری می کنند. اگر به یک فروشگاه تخصصی مراجعه کنید، می توانید تمام قطعات را یکجا خریداری کنید. سپس دیگر لازم نیست منتظر تحویل باشید.

ست

برای جمع آوری یک سلول خورشیدی، سلول ها به تنهایی کافی نیستند، زیرا آنها باید به نحویمطابق طرح با یکدیگر ارتباط برقرار کنید. این امر مستلزم استفاده از هادی ها و مواد اضافی است. به همین دلیل است که برخی از تولید کنندگان یک کیت آماده را برای خرید ارائه می دهند که در آن تمام مواد مورد نیاز هنگام کار از قبل موجود است.

این مجموعه می تواند تا 72 عنصر، هادی، لاستیک، دیودهای مدار و همچنین یک مداد شامل اسید مخصوص برای لحیم کاری باشد.

برخی کیت ها ممکن است حاوی فتوسل های آماده باشند که هادی ها به آنها لحیم شده اند. برای جمع آوری، فقط کافی است همه چیز را طبق طرح جمع آوری کنید و وصل کنید. این گزینه زمانی بهینه ترین گزینه است که سلول های خورشیدی برای مونتاژ پنل های خورشیدی به صورت دستی متصل شوند. این ماده بسیار کوچک و شکننده است که باعث ایجاد تعدادی مشکلات در فرآیند می شود.

لحیم کاری

در صورتی که همه مواد - عناصر و هادی ها - به طور جداگانه خریداری شوند، کل فرآیند لحیم کاری سلول های خورشیدی به این صورت خواهد بود:

1. هادی ها به طول دلخواه بریده می شوند. بهتر است این کار را طبق الگو انجام دهید.
2. هادی ها به خوبی روی فتوسل قرار گرفته اند.
3. اسید و لحیم در محل لحیم کاری اعمال می شود. برای جلوگیری از جابجایی، می توانید یک جسم سنگین را در یک سر قرار دهید.
4. هادی باید با دقت لحیم شود. از آنجایی که سلول ها کاملاً شکننده هستند، توصیه نمی شود به زور روی آنها عمل کنید.

این کار بسیار پر زحمت است، این یک واقعیت نیست که همه چیز در اولین بار درست پیش خواهد رفت، ممکن است لازم باشد کل فرآیند را چندین بار تکرار کنید. اگر قوانین را مطالعه کنید، می توانید متوجه شویدکه رسوب رسانای نقره برای سه سیکل لحیم کاری طراحی شده است. مواردی وجود دارد که لحیم کاری از قبل روی هادی ها اعمال می شود که سازنده بلافاصله در مورد آن هشدار می دهد. اما بهتر است آن را به صورت اضافی اعمال کنید. در حین کار، چیدن سلول های خورشیدی روی هم ممنوع است، زیرا ممکن است در اثر فشار زیاد آسیب ببینند.

آببندی

مرحله آخر کار، آب بندی تمام عناصر است. اما قبل از انجام این کار، باید به قابلیت اطمینان لحیم کاری توجه کنید. برای این کار از مولتی متر استفاده می شود. بررسی را می توان پس از اتمام کار یا در طول کل فرآیند، پس از لحیم کاری هر عنصر انجام داد.

سیلانت سیلیکونی اغلب برای فرآیند آب بندی استفاده می شود. اول از همه، آن را به اتصالات عناصر، و سپس به کل سطح پانل اعمال می شود. برای چنین کاری می توانید از برس استفاده کنید، اما باید از آن فقط برای مفاصل استفاده کنید، زیرا می توان سلول ها را به راحتی از جای خود جابجا کرد. بعد از اینکه همه چیز خشک شد، می توانید درب آن را ببندید.

انتخاب باتری در خانه

در حال حاضر، می توانید باتری هایی با دو نوع سلول خورشیدی پیدا کنید: تک کریستالی، پلی کریستالی.

هر نوع مزایا و معایبی دارد که قبل از خرید باید از قبل در مورد آنها بدانید.

فرصت های بازار و تولید ثابت نمی ماند، محصولات جدیدی به طور مرتب در فرآیند تولید ظاهر می شوند که از فناوری های مختلفی استفاده می شود. قبل از انتخاب، توصیه می شود به ویژگی ها توجه کنیدسلول های خورشیدی: در سطح کارایی، وجود باتری که قادر به جمع آوری انرژی در ساعات روز و تولید آن در شب است. همه این داده ها از قبل توسط سازنده ارائه شده است، آنها را می توان در یک فروشگاه تخصصی یافت. بهتر است ابتدا اطلاعاتی را در اینترنت بیابید یا با متخصصان صحبت کنید که کدام گزینه بهترین است.