Tipi di celle solari e loro caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le batterie solari stanno cominciando a guadagnare popolarità tra la popolazione. Sono installati sui tetti di case, veicoli. Alcuni di loro sono stati persino adattati per l'elettronica, negli orologi da polso. Al momento, sono diventati un' alternativa a tutti gli effetti all'energia elettrica o fungono da supplemento.

Come funzionano?

I moduli solari sono l'elemento più importante in un impianto fotovoltaico. Sono un pannello che include celle solari in silicio.

Per generare elettricità, tutti questi componenti sono assemblati in blocchi, che vengono poi ricoperti da una pellicola laminata, necessaria per la sigillatura. Dopodiché, tutto viene posizionato nella cornice. Il dispositivo è abbastanza semplice, ma sarà problematico assemblarlo a casa. È impossibile assemblare una cella fotovoltaica da soli, cosa che non si può dire del pannello.

Viste

Le batterie solari sono divise in diversi tipi. Se ne possono distinguere tre:

• Monocristallino. Nel processo di fabbricazione viene utilizzato un materiale sotto forma di silicio puro. Questa base ti consente di ottenere una maggiore efficienza dal lavoro. L'efficienza in questo caso varia dal 15 al 20%.
• Silicio amorfo. Al momento della produzione viene utilizzato un sistema: la fase di evaporazione. Il silicio è ricoperto da uno strato protettivo. Una serie di vantaggi delle celle solari al silicio includono un costo accettabile, che si ottiene grazie alla semplice tecnologia utilizzata nella produzione. Tali sistemi sono di grandi dimensioni. L'efficienza varia dal 5% all'8%.
• Policristallino. Questa cella solare è prodotta su base di silicio amorfo. Non viene allungato durante il processo di produzione. Ha un costo contenuto. Può essere utilizzato non solo nella vita di tutti i giorni, ma anche nell'industria. L'efficienza è compresa tra 10 e 14%.

Pro e contro dei pannelli solari

I pannelli solari sono costituiti da celle fotovoltaiche che convertono l'energia solare in elettricità durante il funzionamento.

Alcuni dei vantaggi includono i seguenti punti:

1. L'intero design della batteria è abbastanza semplice, non ci sono parti mobili. Il lavoro viene svolto in modo stabile e senza interruzioni, il livello di affidabilità è elevato.
2. Il lavoro di installazione non è difficile. Nessuna costosa manutenzione del sistema richiesta.
3. L'energia del sole viene immediatamente convertita in elettricità, non è richiesto altro tempo.
4. L'energia viene generata durante il giorno finché è presente il sole. In alcuni casi, è possibile ricevere elettricità durante i periodi nuvolosi, ma l'efficienza del lavoro diminuirà.
5. La vita utile è lunga, non si misura in anni, ma in decine di anni.
6. Il processo di produzione utilizza materiali ecocompatibili, che sono considerati molto importanti nella società odierna, dove c'è un ambiente difficile con l'ambiente.

Nonostante tutti i vantaggi, potrebbero esserci aspetti negativi nel lavoro:

1. I semiconduttori a base di silicio sono costosi. Questo materiale è considerato l'elemento principale dell'intero sistema. Influisce sia sul costo del pannello stesso che sul costo dell'energia ricevuta.
2. L'efficienza è bassa. Ad oggi, la potenza della batteria per 1 quadrato è di circa 120 watt. Questo indicatore è così insignificante che è completamente impossibile utilizzare l'elettricità ricevuta per apparecchi di illuminazione in una piccola stanza.
3. Il consumo di elettricità dipende dalla durata delle ore di luce del giorno, dalle condizioni meteorologiche e dalle stagioni. Ad esempio, in inverno, il livello di energia ricevuto è notevolmente ridotto. Ciò è dovuto al cielo nuvoloso, alla nebbia e alle brevi ore di luce del giorno.

Dove posso usarlo?

Questi pannelli sono ampiamente utilizzati non solo nella vita di tutti i giorni, nel processo della vita, ma anche nell'industria e nella produzione:

• caricano le batterie domesticheelettrodomestici;
• Carica elettrica in corso;
• possono essere utilizzati per fornire elettricità a interi edifici;
• in alcuni casi è possibile utilizzare in determinate località;
• puoi ottenere energia da loro anche nello spazio.

Tutta l'energia generata durante le ore diurne viene immagazzinata nelle batterie, dopodiché i dispositivi possono funzionare anche al buio.

Qual è il principio di funzionamento e il dispositivo?

Le celle solari funzionano secondo lo stesso principio di quando furono sviluppate per la prima volta. Questo principio è familiare a tutti, poiché è stato studiato nel curriculum scolastico, conducendo esperimenti fisici. Il transistor, che non aveva il coperchio superiore, consentiva alla luce di entrare nelle giunzioni p e n.

Dopo aver collegato il voltmetro, si poteva vedere che una piccola quantità di energia veniva rilasciata nel momento in cui i raggi del sole colpivano. In precedenza, gli scienziati hanno condotto esperimenti sul lavoro, aumentato l'area per le transizioni. Di conseguenza, sono comparsi i pannelli solari.

Il progetto del sistema solare degli elementi contiene:

• Superficie in vetro trasparente. È su di lei che cadono i raggi del sole.
• Gli occhiali sono attaccati ai bordi rigidi del pannello. Sono piastre di metallo, che agiscono contemporaneamente come elettrodi positivi.
• Elemento chimico solare. Tipo di silicone p.
• Tipo silicone n.
• Substrato inferiorein metallo, progettato per fungere da elettrodo negativo.

Vale la pena sapere che l'energia del sole non può essere ricevuta durante il giorno. Le batterie non sono in grado di funzionare di notte. In inverno, le ore di luce sono ridotte. In questi momenti, il dispositivo principale necessita di un'aggiunta sotto forma di un dispositivo di accumulo di energia.

Nella maggior parte dei casi viene utilizzata una batteria elettrica. È collegato al pannello e immagazzina l'energia generata, con conseguente lavoro la sera.

Il livello di efficienza dipende interamente dal materiale utilizzato. Ad esempio, quando si utilizza il silicio monocristallino, è quasi il 20%, il silicio policristallino riduce questa cifra del 10%. Il livello di efficienza può essere influenzato dalla levigatezza della superficie, dalla temperatura dell'aria, dalla posizione delle batterie al sole.

Qual è la rilevanza dell'uso?

Oggi, l'uso di materiali ecocompatibili è il più rilevante. L'elettricità, che si ottiene nelle centrali elettriche - nucleare, acqua, termica, diventa costantemente più costosa. Ciò è dovuto alla produzione costosa. Nel momento in cui viene utilizzata una batteria solare, una persona può giustamente considerarsi indipendente, anche da uno stato che offre elettricità per l'uso a un costo gonfiato.

Se spendi una certa somma di denaro una volta, puoi dimenticarti completamente di bollette, contatori, utenze. Nel momento in cui questi pannelli sono installati, l'intera casa è in fase di traslazione. Questo include nosolo luce, ma anche riscaldamento, impianto idraulico - acqua calda.

Il sole è un'eccellente fonte di elettricità. E, soprattutto, questa fonte è gratuita, ecologica e inesauribile.

Passaggi nella produzione di elementi basati su un unico cristallo

La maggior parte delle celle solari sono realizzate utilizzando silicio policristallino e monocristallino. Il processo di produzione richiede molto tempo, fatica e denaro.

Le principali fasi di produzione del silicio monocristallino sono:

1. Produzione di silicio. Per ottenere il silicio viene utilizzata sabbia di quarzo, che contiene una grande quantità di biossido di silicio. Tale sabbia passa attraverso diverse fasi di purificazione, che consentono di eliminare completamente l'ossigeno. Ciò è dovuto alla fusione ad alta temperatura con l'uso di sostanze chimiche.
2. Prendere il cristallo. Dopo la pulizia, il silicone diventa trasparente. I cristalli iniziano a crescere per snellire la struttura. Il processo è il seguente: i pezzi di silicio vengono posti in un crogiolo, riscaldati e sottoposti a fusione. Alla massa fusa vengono aggiunti campioni di cristallo, che sono distribuiti uniformemente su tutta la superficie e iniziano a crescere a strati. Questo processo richiede molto tempo, risultando in un cristallo grande e uniforme.
3. Elaborazione. Questo processo inizia con la misurazione e l'ulteriore lavorazione del cristallo per dare la forma desiderata. Quando si escedal crogiolo, il cristallo ha una forma rotonda, scomoda per un ulteriore utilizzo. Per utilizzarlo, deve avere la forma di un quadrato. Dopo che il materiale finito è stato lavorato con fili di acciaio, viene tagliato in lastre identiche usando un filo. La dimensione dei piatti varia da 0,25 a 0,3 centimetri. Successivamente, vengono sottoposti a pulizia, verifica dei difetti e del livello di energia che può essere generato.
4. Sviluppo di celle fotovoltaiche. Affinché il silicio sia in grado di generare energia elettrica, ad esso viene aggiunto boro con fosforo. Dopo l'elaborazione, il fosforo è un elettrone libero di tipo n e il lato con boro non contiene questi elettroni e ha tipo p. Pertanto, appare una transizione tra i due lati.
5. Processo di assemblaggio. Inizialmente, le piastre sono collegate in una catena, quindi - in un blocco. Una piastra ha una potenza media di 2 V e 0,6 W di tensione. La carica della batteria dipende interamente dal numero di celle. Il livello di tensione si ottiene dalla sequenza di collegamento. Tutti gli elementi e i moduli sono collegati in parallelo tra loro. Tutte le celle sono ricoperte da una pellicola speciale, trasferite sulla superficie del vetro e posizionate in una cornice rettangolare. Dopo che il modulo è pronto, viene testato. Dopo un controllo completo, è pronto per l'uso.

I pannelli solari possono essere collegati tra loro in parallelo, in serie o in parallelo in serie. La scelta dipende interamente dal livello di tensione necessario per entrare nel processo.

Processo di produzione del silicio policristallino

ProcessoLa produzione di un modulo a base di silicio policristallino avviene allo stesso modo del silicio monocristallino. La differenza è presente solo nella crescita dei cristalli. Esistono diversi metodi per questo, ma al momento solo uno ha guadagnato popolarità: il processo Siemens. L'intera essenza del metodo sta nel fatto che il silano viene inizialmente ridotto e viene precipitato il silicio libero. Questo viene fatto interagendo con una miscela speciale che contiene gli elementi di idrogeno e silano utilizzando un regime di temperatura che va da 600 a 1350 gradi Celsius.

Così funziona il processo di produzione delle celle solari.

Come realizzare un pannello solare in casa?

Molti tendono a presumere che le celle solari fai-da-te siano piuttosto difficili da assemblare, persino quasi impossibili. In effetti, tutto è diverso. Ci vorrà molto sforzo, ma il processo in sé non è difficile, come sembra inizialmente. La principale difficoltà che potresti incontrare nel processo di lavoro è la raccolta di una cella solare con le tue mani. Se riesci a creare un tale meccanismo da solo, puoi pensare non solo al rifiuto di pagare per le utenze, ma anche all'implementazione della tua attività. Al momento, i pannelli solari sono molto rilevanti per la vendita dell'energia da loro riprodotta. Soprattutto, il pagamento viene effettuato in una delle valute più stabili: l'euro. La produzione di celle solari non merita attenzione?

Per poter lavorare con le fotocellule, devi averecompetenze ed esperienza in questo settore. Prima di tutto, questo riguarda la saldatura, così come il rispetto di tutti gli elementi. Per lavorare, è necessario disporre di un buon strumento di saldatura adatto per lavori delicati. Non funzionerà per creare da soli monocristalli e policristalli. Per questo, puoi usare spazi vuoti già pronti.

Fotocellule

Il primo passo del lavoro è selezionare le fotocellule necessarie. Per il funzionamento a batteria, è possibile utilizzare silicio con poli e monocelle. La cosa più importante è prendere in considerazione il livello di prestazioni e le sfumature durante il lavoro. Ad esempio, nelle monocelle l'efficienza è maggiore, ma nelle policelle si perde molta energia con tempo nuvoloso.

Tutte le celle sono divise in classi. Ce ne sono quattro in totale. Il grado A ha la migliore qualità senza difetti. Questa classe viene utilizzata nel lavoro di organizzazioni solide e di grandi dimensioni, aziende. Le prestazioni sono elevate, ma il costo sarà appropriato.

Quando la batteria è autoprodotta, è possibile selezionare la classe B. L'efficienza è inferiore rispetto alle celle precedenti, mentre il costo è notevolmente diverso. Alcune organizzazioni utilizzano questa classe per la produzione di batterie in vendita, il che spiega la bassa efficienza.

Alcune persone acquistano tutto ciò di cui hanno bisogno nei negozi online. Se vai in un negozio specializzato, puoi acquistare tutti i componenti in una volta. Allora non dovrai aspettare la consegna.

Set

Per raccogliere una cella solare, le celle da sole non saranno sufficienti, poiché in qualche modo devonoconnettersi tra loro secondo lo schema. Ciò richiederà l'uso di conduttori e materiali aggiuntivi. Ecco perché alcuni produttori offrono un kit già pronto per l'acquisto, dove è già presente tutto il materiale necessario per la lavorazione.

Questo set può includere fino a 72 elementi, conduttori, pneumatici, diodi per il circuito, oltre a una matita, che include un acido speciale per la saldatura.

Alcuni kit possono contenere fotocellule già pronte a cui sono saldati i conduttori. Per raccogliere, sarà sufficiente raccogliere tutto secondo lo schema e connettersi. Questa opzione è la più ottimale quando le celle solari per l'assemblaggio dei pannelli solari sono collegate manualmente. Il materiale è molto piccolo e fragile, il che causa una serie di problemi durante il processo.

Saldatura

Nel caso in cui tutto il materiale - elementi e conduttori - sia stato acquistato separatamente, l'intero processo di saldatura delle celle solari sarà simile a questo:

1. I conduttori vengono tagliati alla lunghezza desiderata. È meglio eseguire questo lavoro secondo il modello.
2. I conduttori sono posizionati ordinatamente sulla fotocellula.
3. Acido e saldatura vengono applicati nel luogo di saldatura. Per evitare spostamenti, puoi mettere un oggetto pesante su un'estremità.
4. Il conduttore deve essere saldato con cura. Poiché le cellule sono piuttosto fragili, non è consigliabile agire su di esse con la forza.

Questo lavoro è molto scrupoloso, non è un dato di fatto che tutto funzionerà bene la prima volta, potresti dover ripetere l'intero processo più volte. Se studi le regole, puoi capireche la deposizione di conduttori d'argento è prevista per tre cicli di saldatura. Ci sono casi in cui la saldatura è preapplicata sui conduttori, di cui il produttore avverte immediatamente. Ma è meglio applicarlo in aggiunta. Durante il funzionamento è vietato impilare le celle solari una sopra l' altra, poiché possono danneggiarsi a causa dell' alta pressione.

Sigillatura

La fase finale del lavoro è la sigillatura di tutti gli elementi. Ma prima di procedere con questo, è necessario prestare attenzione all'affidabilità della saldatura. Per questo viene utilizzato un multimetro. Il controllo può essere effettuato al termine di tutti i lavori o durante l'intero processo, dopo aver saldato ogni singolo elemento.

Il sigillante siliconico viene spesso utilizzato per il processo di sigillatura. Prima di tutto viene applicato sulle giunzioni degli elementi, quindi su tutta la superficie del pannello. Per tale lavoro, puoi usare un pennello, ma devi usarlo solo per le articolazioni, poiché è possibile spostare facilmente le celle dalla loro posizione. Dopo che tutto è asciutto, puoi chiudere il coperchio.

Selezione di una batteria in casa

Al momento si possono trovare batterie con due tipi di celle solari: monocristalline, policristalline.

Ogni tipo ha vantaggi e svantaggi operativi, che devi conoscere in anticipo, prima di effettuare un acquisto.

Le opportunità di mercato e di produzione non si fermano, nuovi prodotti compaiono regolarmente nel processo di produzione di cui vengono utilizzate varie tecnologie. Prima di effettuare una scelta, si consiglia di prestare attenzione alle caratteristichecelle solari: sul livello di efficienza, sulla presenza di una batteria in grado di accumulare energia durante le ore diurne e di produrla di notte. Tutti questi dati sono forniti in anticipo dal produttore, possono essere trovati in un negozio specializzato. È meglio prima trovare informazioni su Internet o discutere con specialisti quale opzione sarebbe la migliore.