แผงโซลาร์เซลล์ทำงานอย่างไร

การออกแบบแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และหลักการทำงานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับวัสดุและเทคโนโลยีที่ทำขึ้น ดังนั้น คุณต้องเข้าใจคุณลักษณะของตัวเลือกหลักเพื่อทำความเข้าใจว่าความแตกต่างคืออะไร และเลือกวิธีแก้ปัญหาที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน ข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง แบตเตอรี่ราคาถูกอาจไม่ตรงตามพารามิเตอร์ที่ประกาศไว้ เนื่องจากมักผลิตขึ้นโดยมีการละเมิดเทคโนโลยี

การออกแบบแผงโซลาร์เซลล์แบบแข็งมาตรฐาน

คำศัพท์

คำศัพท์หลักที่ใช้ในพื้นที่นี้:

1. พลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าที่ได้รับจากแสงอาทิตย์เมื่อใช้แผง
2. ไข้แดด - แสดงจำนวนแสงแดดที่ตกบนพื้นผิวหนึ่งตารางเมตรของพื้นผิวที่ตั้งฉากกับรังสี
3. เซลล์แสงอาทิตย์เป็นโมดูลที่สามารถแปลงแสงแดดเป็นพลังงานไฟฟ้าได้ โดยปกติแล้วจะผลิตพลังงานได้ตั้งแต่ 1 ถึง 2 วัตต์ แต่ก็มีตัวเลือกที่ให้ผลมากกว่าเช่นกัน
4. ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์คือชุดอุปกรณ์ที่แปลงแสงแดดเป็นไฟฟ้า
5. แผงหรือแผงโซลาร์เซลล์เป็นกลุ่มของเซลล์สุริยะที่จัดกลุ่มเป็นโมดูลขนาดใหญ่และเชื่อมต่อในลักษณะอนุกรมหรืออนุกรมขนาน โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่หนึ่งก้อนมีตั้งแต่ 36 ถึง 40 ส่วน
6. อาร์เรย์คือชุดแผงโซลาร์เซลล์ที่เชื่อมต่อกันเพื่อให้กระแสไฟที่ต้องการ
7. โมดูลเฟรม - โครงสร้างในเฟรมอะลูมิเนียม ทนทาน และปิดสนิท
8. องค์ประกอบแบบไร้กรอบเป็นตัวเลือกที่ยืดหยุ่น ซึ่งใช้ในสภาวะที่มีโหลดต่ำ
9. กิโลวัตต์-ชั่วโมง (kW) คือการวัดกำลังไฟฟ้ามาตรฐาน
10. ประสิทธิภาพ (efficiency) - แผงโซลาร์เซลล์ แสดงว่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่กระทบพื้นผิวถูกแปลงเป็นไฟฟ้ามากน้อยเพียงใด โดยปกติตัวบ่งชี้คือ 15-24%
11. การเสื่อมสภาพคือความจุของแผงโซลาร์เซลล์ที่ลดลงซึ่งเกิดขึ้นจากสาเหตุตามธรรมชาติ มันถูกวัดเป็นเปอร์เซ็นต์ของตัวชี้วัดดั้งเดิม
12. โหลดสูงสุดคือเวลาที่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าในปริมาณมากที่สุด
13. ผลึกซิลิกอนเป็นวัตถุดิบในการผลิตแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ตัวเลือกที่ใช้บ่อยและทนทานที่สุดสำหรับวันนี้
14. ซิลิคอนอสัณฐานเป็นองค์ประกอบที่วางอยู่บนพื้นผิวโดยการระเหยและปกคลุมด้วยองค์ประกอบป้องกัน
15. เซมิคอนดักเตอร์คือสารที่สามารถนำกระแสไฟได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ซึ่งรวมถึงวัสดุใหม่ส่วนใหญ่ที่ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์
16. อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงกระแสตรงเป็นกระแสสลับ
17. ตัวควบคุม - ควบคุมแรงดันไฟขาออกจากโมดูลโซลาร์เซลล์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่อย่างเหมาะสม

แผนที่ไข้แดดในอาณาเขตของรัสเซีย

นี่เป็นเพียงเงื่อนไขทั่วไปเท่านั้น มีตัวเลือกเพิ่มเติม แต่การรู้พื้นฐานจะช่วยให้คุณเข้าใจหัวข้อได้ดีขึ้นมาก

หมวดหมู่คุณภาพ

ในการประเมินคุณภาพของแผงโซลาร์เซลล์ ก่อนอื่นต้องหาประเภทของวัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตเซลล์สุริยะก่อน ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ 4 ชั้นเรียนหลัก:

1. เกรดเอ - ตัวเลือกที่ดีที่สุดซึ่งไม่มีความเสียหายและรอยแตก ความสม่ำเสมอของการเติมและความเรียบของพื้นผิวรับประกันประสิทธิภาพสูง ซึ่งมักจะสูงกว่าที่ระบุไว้ในเอกสารประกอบ นอกจากนี้ ตัวเลือกนี้มีอัตราการย่อยสลายต่ำที่สุดและคงประสิทธิภาพที่ดีไว้เป็นเวลานาน
2. เกรดB คุณภาพแย่ลงเล็กน้อย อาจมีข้อบกพร่องบนพื้นผิว แต่ในขณะเดียวกัน บ่อยครั้ง การใช้งานทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิผลเทียบเท่ากับคลาส A ตัวบ่งชี้การเสื่อมสภาพมีลำดับความสำคัญที่แย่กว่านั้น ดังนั้นจึงสูญเสียคุณลักษณะดั้งเดิมไปเร็วขึ้น
3. เกรด C - ตัวเลือกที่อาจมีข้อบกพร่องที่ค่อนข้างร้ายแรง - ตั้งแต่รอยแตกไปจนถึงเศษและความเสียหายอื่น ๆ ในราคาโมดูลดังกล่าวถูกกว่ามาก แต่ประสิทธิภาพไม่เกิน 15% โซลูชันราคาไม่แพงซึ่งเหมาะสำหรับการโหลดขนาดเล็ก
4. เกรดD - โดยพื้นฐานแล้ว นี่คือของเสียที่เหลืออยู่หลังจากการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งไม่ควรใช้ทำแบตเตอรี่ แต่ผู้ผลิตที่ไม่ซื่อสัตย์จำนวนมากโดยเฉพาะจากเอเชียใช้พวกเขาในการผลิต ประสิทธิภาพของตัวเลือกนี้ต่ำมาก

มันจะดีกว่าที่จะเลือกตัวเลือกแรกในกรณีที่รุนแรงตัวเลือกที่สองก็เหมาะสมเช่นกันมีเพียงพวกเขาเท่านั้นที่สามารถให้ประสิทธิภาพตามปกติและจะใช้งานได้นาน

ฟิล์มกันรอยบนแผงโซลาร์เซลล์ต้องมีคุณภาพสูงด้วย

วัสดุเคลือบ EVA เป็นฟิล์มพิเศษที่อยู่ด้านหน้าและใช้งานผิดด้านได้ วัตถุประสงค์หลักคือการปกป้ององค์ประกอบการทำงานจากผลกระทบโดยไม่กระทบต่อแสงแดด ตัวเลือกคุณภาพสูงมีอายุประมาณ 25 ปี ตัวเลือกคุณภาพต่ำ - ตั้งแต่ 5 ถึง 10 ระดับ เป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดความหลากหลายด้วยตาเปล่า ดังนั้นจึงดำเนินการตามราคาได้ง่ายขึ้น - สำหรับตัวเลือกที่ดี มันจะไม่ต่ำ

ตัวอย่างเช่น ในวิดีโอ พวกเขาเข้าใจอย่างชัดเจนว่ากระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไรภายใต้อิทธิพลของแสงแดด

หลักการทำงาน

เป็นการยากที่จะอธิบายคุณลักษณะของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ แต่คุณสามารถเข้าใจประเด็นทั่วไปได้:

1. เมื่อแสงแดดส่องกระทบโฟโตเซลล์ การก่อตัวของคู่อิเล็กตรอน-รูที่ไม่สมดุลเริ่มต้นขึ้นที่นั่น
2. เนื่องจากมีอิเล็กตรอนมากเกินไป พวกมันจึงเริ่มเคลื่อนไปที่ชั้นล่างของเซมิคอนดักเตอร์
3. แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับวงจรภายนอก ขั้วบวกปรากฏขึ้นที่หน้าสัมผัสของชั้น p และขั้วลบปรากฏขึ้นที่หน้าสัมผัสของชั้น n
4. หากแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับโฟโตเซลล์ จะได้รับวงจรอุบาทว์และอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ตลอดเวลาจะทำการประจุแบตเตอรี่ทีละน้อย
5. โมดูลซิลิกอนทั่วไปเป็นเซลล์แยกเดี่ยวที่สามารถสร้างพลังงานจากแสงอาทิตย์บางช่วงเท่านั้น เป็นเพราะเหตุนี้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์จึงต่ำ
6. เพื่อแก้ปัญหา ผู้ผลิตได้พัฒนาตัวเลือกน้ำตก พวกเขาสามารถใช้พลังงานจากรังสีที่แตกต่างกันของสเปกตรัมแสงอาทิตย์สิ่งนี้เพิ่มประสิทธิภาพ แต่เนื่องจากต้นทุนการผลิตสูง ราคาของแผงดังกล่าวจึงสูงขึ้นมาก
7. พลังงานที่ไม่ได้แปลงเป็นไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นความร้อน ดังนั้น แผงโซลาร์เซลล์จึงร้อนถึง 55 องศาระหว่างการทำงาน และแบตเตอรี่เซมิคอนดักเตอร์สูงถึง 180 องศา นอกจากนี้ เมื่อแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ร้อนขึ้น ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์จะลดลง

รูปแบบที่ง่ายที่สุดของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์

อนึ่ง! แผงโซลาร์เซลล์จะมีประสิทธิภาพสูงสุดในวันที่อากาศแจ่มใสในฤดูหนาว เมื่อมีแสงสว่างเพียงพอและอุณหภูมิต่ำจะทำให้พื้นผิวเย็นลง

ทำมาจากอะไร

ในการศึกษาอุปกรณ์ของแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ คุณต้องเข้าใจประเภทหลัก ๆ เนื่องจากเทคโนโลยีการผลิตมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญขึ้นอยู่กับวัตถุดิบที่ใช้:

1. แบตเตอรี่ CdTe. แคดเมียมเทลลูไรด์ใช้ในการผลิตโมดูลฟิล์ม ชั้นหลายร้อยไมโครเมตรก็เพียงพอแล้วที่จะได้ประสิทธิภาพเป็นลำดับ 11% หรือสูงกว่าเล็กน้อย นี่เป็นตัวเลขที่ต่ำอย่างตรงไปตรงมา แต่ในแง่ของพลังงาน 1 วัตต์ ค่าไฟฟ้าถูกกว่าตัวเลือกซิลิกอนแบบเดิมอย่างน้อย 30% แม้ว่าที่จริงแล้วความหลากหลายนี้จะบางและเบากว่ามาก
2. ประเภท CIGS. ตัวย่อหมายความว่าองค์ประกอบประกอบด้วยทองแดง, อินเดียม, แกลเลียมและซีลีเนียม ปรากฎว่าเป็นเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งถูกนำไปใช้ในเลเยอร์เล็ก ๆ แต่ต่างจากตัวเลือกแรกประสิทธิภาพที่นี่มีลำดับความสำคัญสูงกว่าและมีจำนวนถึง 15%
3. ประเภท GaAs และ InP แยกแยะความเป็นไปได้ของการใช้ชั้นบาง ๆ 5-6 ไมครอนในขณะที่ประสิทธิภาพจะอยู่ที่ประมาณ 20% เป็นศัพท์ใหม่ทางเทคโนโลยีในการสกัดไฟฟ้าจากแสงแดดเนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานสูง แบตเตอรี่อาจร้อนจัดได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ แต่เนื่องจากวัสดุหายากในการผลิตทำให้ต้นทุนประเภทนี้สูง
4. แบตเตอรี่ควอนตัมดอท (QDSC). พวกเขาใช้จุดควอนตัมเป็นวัสดุดูดซับสำหรับการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์แทนวัสดุจำนวนมากแบบดั้งเดิม ด้วยคุณสมบัติของการปรับช่องสัญญาณแบบแบนด์ ทำให้สามารถสร้างโมดูลแบบหลายจุดเชื่อมต่อที่ดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
5. ซิลิคอนอสัณฐาน ใช้โดยการระเหยและมีโครงสร้างต่างกัน มันไม่ได้มีประสิทธิภาพสูง แต่พื้นผิวที่เป็นเนื้อเดียวกันดูดซับแสงที่กระจัดกระจายได้เป็นอย่างดี
6. คริสตัลไลน์ ตัวแปรถูกสร้างขึ้นโดยการหลอมซิลิกอนและทำให้เย็นลงภายใต้เงื่อนไขบางประการเพื่อผลิตผลึกแบบทิศทางเดียว หนึ่งในวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดเนื่องจากต้นทุนการผลิตต่ำและตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่ดี
7. ผลึกเดี่ยว องค์ประกอบประกอบด้วยผลึกแข็งที่ตัดเป็นแผ่นบางและเจือด้วยฟอสฟอรัส โซลูชันที่ทนทานที่สุดโดยมีอัตราการย่อยสลายต่ำและอายุการใช้งานอย่างน้อย 30 ปี แต่ส่วนใหญ่มักจะนานกว่า 10-15 ปี

แบตเตอรี่ที่ทำจากแคดเมียมเทลลูไรด์เป็นหนึ่งในแบตเตอรี่ที่ทำกำไรได้มากที่สุดในแง่ของต้นทุนต่อกิโลวัตต์ของไฟฟ้า

อนึ่ง! ประสิทธิภาพของตัวเลือกอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการผลิต จึงต้องมีการชี้แจง

อ่านยัง

ประเภทและวิธีการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์

 

ข้อดีและข้อเสียของแผงโซลาร์เซลล์

แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเองที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกเพื่อตัดสินใจว่าประเภทใดเหมาะสมที่สุด:

1. แผงโมโนคริสตัลไลน์มีประสิทธิภาพสูงสุด ด้วยเหตุนี้ พื้นที่สำหรับการจัดวางโมดูลจึงได้รับการบันทึก มีอายุการใช้งานอย่างน้อย 25 ปีและค่อยๆ สูญเสียพลังงาน ในขณะเดียวกัน พื้นผิวก็ไวต่อสิ่งสกปรกมาก ต้องล้างบ่อยๆ และราคาก็สูงที่สุดในบรรดาตัวเลือกที่ใช้ซิลิกอนทั้งหมด
2. ตัวเลือกคริสตัลไลน์ไม่ดูดซับแสงแดดอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ทำงานได้ดีกว่าในแสงพร่า ในแง่ของอัตราส่วนราคาต่อคุณภาพ พวกเขาทำกำไรได้มากกว่า แต่ใช้พื้นที่มากขึ้นเนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำกว่า
3. แบตเตอรี่ซิลิกอนอสัณฐานสามารถวางได้ทุกที่ รวมทั้งบนผนังของอาคาร เนื่องจากจะดูดซับแสงที่กระจัดกระจายได้ดี ด้วยประสิทธิภาพต่ำจึงมีราคาต่ำจึงสามารถใช้เป็นตัวเลือกที่ประหยัดได้ ในเวลาเดียวกันพวกเขาให้บริการเป็นเวลานานและไม่กลัวการปนเปื้อนบนพื้นผิว
4. ตัวเลือกธาตุหายากมีข้อดีและข้อเสียคล้ายกัน ดังนั้นคุณสามารถพิจารณาร่วมกันได้ ในแง่ของประสิทธิภาพนั้นเหนือกว่าแผงแบบคลาสสิกสามารถนำไปใช้กับฟิล์มได้ซึ่งสะดวก มีช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่า ดังนั้นความร้อนจึงไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงาน แต่เนื่องจากราคาสูงและหายากของโลหะ ตัวเลือกดังกล่าวจึงไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

ตัวเลือกติดผนังช่วยให้งานติดตั้งง่ายขึ้น

ใช้ที่ไหน

ตัวเลือกที่พิจารณาแล้วทั้งหมดสามารถติดตั้งในภาคเอกชนเพื่อรับไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์และประหยัดทรัพยากรพลังงานหรือแม้แต่บรรลุอิสระอย่างสมบูรณ์ สำหรับการใช้งานคุณต้องพิจารณาคำแนะนำง่ายๆ:

1. ตัวเลือกโมโนคริสตัลไลน์และโพลีคริสตัลไลน์ควรวางไว้บนหลังคาหรือบนพื้น โดยก่อนหน้านี้สร้างเฟรมในมุมที่ต้องการขอแนะนำให้ปรับมุมเอียง เพื่อให้คุณสามารถปรับให้เข้ากับดวงอาทิตย์ได้
2. สามารถติดตั้งโมดูลฟิล์มได้ทุกที่ ทั้งบนผนังและบน หลังคา. พวกมันทำงานได้ดีแม้ว่ารังสีจะไม่กระทบพื้นผิวในมุมฉากซึ่งสำคัญมาก
3. ในระดับอุตสาหกรรม แบตเตอรี่แบบฟิล์มยังนิยมใช้เพราะมีราคาถูกและติดตั้งง่าย

ตัวเลือกฟิล์มติดตั้งง่ายกว่าด้วยงานจำนวนมาก

เซลล์แสงอาทิตย์มีหลายประเภท แต่ประมาณ 90% ของตลาดถูกครอบครองโดยรุ่นซิลิกอนแบบดั้งเดิมเนื่องจากราคาต่ำและประสิทธิภาพที่ดี คุณสามารถเลือกโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์ได้ แต่คุณจะต้องใช้เงินเพิ่มขึ้นครึ่งหนึ่งถึงสองเท่า