A napelemeket 1954-ben kezdték gyártani. Eleinte fotovoltaikus cellák voltak, amelyek félvezető szilíciumon alapultak. Sokkal később kifejlesztették az amorf napelemek előállításának technológiáját. A napelemeket nem teljesen gyártják, hanem olyan egyedi elemekből állítják össze, amelyek a fényt villamos energiává alakítják.

Modern kis méretű napelem

Az egységes fotovoltaikus félvezető átalakító a legtisztább szilícium fémből készül. Leggyakrabban a tisztítás technológiai folyamatában a kristályos szilíciumot több tíz milliméter átmérőjű henger formájában nyerik. A hengerből korongokat vágnak ki, amelyek vastagsága milliméter töredéke.

A szilíciumkorongokat ötvözzük, különféle szennyeződésekkel, mind fémes, mind nem fémes anyagokkal, a felületükön. Ebben az esetben különböző szilárdságú elektronokkal telített zónák, n-vezetőképességgel (elektronikus) és p-vezetőképességű „lyukak” képződnek a szilícium ostyában.

Lásd még: A szaunaprojekt a sikeres építkezés kulcsa

A "lyukak" olyan fémek, amelyekből az elektronok egy részét adagolt szennyeződésekkel eltávolították és p-vezetőképességet kaptak, azaz. pozitív, és egy elektronfelesleggel rendelkező fém n-vezetőképességű, azaz negatív vagy elektronikus.

Szilícium PVC szerkezet

A szennyeződések, azok összetétele, alkalmazási sorrendjük, vastagságuk és még sok más kombinációja. A lemez vastagságában pn csomópontokat vagy heteros csatlakozásokat kapunk. Ezeknek a folyamatoknak eredményeként a félvezető ostyák fényre besugárzva képesek elektromos áram előállítására. Így jöttek létre a fotovoltaikus konverterek (PV konverterek).

A 21. század első évtizedének végére az ipari szilícium napelemek hatékonysága a gyártótól függően 28-30% -ot ért el. Ez az érték jelentősen (akár 20-22% -kal) csökkenti a napfénytől való fűtést, amely nélkül lehetetlen.

Leírás

Ekkor már a harmadik generáció képviseli őket. A második előnye az alacsony költség, ugyanolyan kristályteljesítmény mellett, mint a modulok. Ezért éppen ők terjedtek el. A szilícium előállításukhoz tízszer kevesebbet igényel.

A harmadik generációhoz tartozó modelleket az élettartam és a megnövekedett hatékonyság jellemzi, elérve a 12% -ot.

Fontos: fotovoltaikus modulok A vékonyfilm-modulokat tekintik a tömeges gyártás fő jelöltjének, amely a közeljövőben lehetséges, annak ellenére, hogy hiányosságok vannak és az a tény, hogy napjainkban a kristályos analógok tartják a vezető szerepet (a piac 80% -a).

Amorf panelek generációi

Nagyon hamar az amorf filmmodulok gyors fejlődése megváltoztathatja a jelenlegi piaci helyzetet.

Ma három generáció képviseli őket:

• az első magában foglalja az egy kereszteződésűeket, amelyek hátránya a rövid élettartam volt: 10 éves működés után romlottak. Emellett hatékonyságuk rendkívül alacsony volt – 5%;
• azonosak, de kétszeres hatékonysággal (8%) és hosszabb működési idővel;
• a harmadik generációs eszközök meglehetősen versenyképesek az analógokkal, mivel meglehetősen magas hatékonysággal rendelkeznek – körülbelül 12%. Sokkal tovább fognak élni, mint elődeik.

Rajtuk kívül vannak olyan kombinált lehetőségek, amelyek mind kristályos, mind amorf elemeket alkotnak. Költségük azonban magas, ezért nem kaptak széles körű felhasználást.

A monokristályos panelek jellemzői

A monokristályos rendszer több tucat napelemből áll, egyetlen panelbe egyesítve. A kristályokat növesztéssel nyerjük – Chohalsky-módszer szerint. Mindegyik üvegszálas alapra van rögzítve, amely véd a portól és a nedvességtől. Az elem anyaga tisztított szilícium. A fényérzékeny sejtek egy irányba vannak orientálva, ami miatt a monokristályos panelek hatékonysága magasabb, mint a polikristályosaké. Más funkciók:

a folyamatos működés időtartama – legalább 20 év;

Lásd még: Egyszerű útmutató arról, hogyan lehet wc-t építeni az országban

Az egykristályok hatékonysága átlagosan 20-22% (a vett villamos energia veszteségeit leszámítva), egyes esetekben – akár 20%;

az abszorpciós ráta magasabb, mint a polikristályos panelekben;

A monokristályos rendszerek egyetlen hátránya a magasabb költség, azonban beszerzésük költségei gyorsan megtérülnek

Helyhiány esetén, amikor rendkívül fontos elérni a maximális energiamennyiséget minden négyzetméterről, egy ilyen megoldás előnyösebb.

Előnyök

A vékonyfilm-amorf panelek számos előnnyel rendelkeznek kristályos társaikkal szemben:

• a legjobb teljesítmény magas üzemi hőmérsékleteken. Kevésbé függenek a fűtéstől, ezért meleg időben hatékonyabbak, mint kristályosak. Nyilvánvaló, hogy melegítéskor elveszítik az energiát, de nem annyira, mint a szokásos napelemek, amelyekben 20% -kal csökkenthető.

Képesek villamos energiát termelni gyenge fényviszonyok között, ezért hatékonyabbak, mint kristályos társaik, esős időben, alkonyatkor és havazáskor.

Az amorf rendszerek továbbra is áramot termelnek, amikor a klasszikus kristályos szerkezetek abbahagyják az áramtermelést. 20% -kal többet termelnek belőle, mint társaik.

• rejtett telepítés engedélyezése;
• költsége kevesebb, mert a termelési költségek alacsonyak. Az egyes wattok kedvező költségeit a jelentős beruházások infúziója is magyarázza, amely lehetővé teszi számukra a termelés növelését és az ár csökkentését;
• nagy rugalmasság és alacsony vastagság megkönnyíti a telepítést, javítást és karbantartást;
• kevésbé függ az árnyékolástól és az elülső felület szennyeződésétől, miközben a szilícium teljesítménye ettől 25% -kal csökken;
• Minimális hibák. A kérdéses modulok létrehozásának folyamata nagyon egyszerű. Mivel nincs szükség forrasztásra a modulok egymáshoz csatlakoztatásához (azonnal egyetlen szerkezetté alakulnak), a késztermékekben kevesebb a hiba.

A hátrányok, mint látható, több, mint átfedik a panelek előnyeit.

Kiválasztási ajánlások

Szóval szüksége van egy napelemre a nyaralójához. Mi a fontos, vagy mire kell figyelni a naperőmű megszervezése érdekében?

1. Napelemek. A fő cél a nap energiájának átalakítása elektromos energiává. Az otthoni erőmű teljesítménye közvetlenül függ a számuktól. Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb, annál szélesebb a lehetősége ennek az akkumulátornak. Jellemzően a nyaralók számára a felhasználók 2-4 modulból álló készleteket vásárolnak, amelyek mindegyike 200 watt alatti teljesítményű. Vannak kézművesek, akik az elemeket egyes elemekből és alkatrészekből állítják össze. Egy ilyen panel is remekül működne. Igaz, ez a hobbi sok időt fog igénybe venni. Ezért jobb kész modulokat rendelni és vásárolni. Így időt takaríthat meg, és a vásárolt termékekre garancia van.
   

2. Inverter. Átalakítja a panelek egyenáramát a szokásos váltakozó árammá, 220 V feszültséggel.
   

3. Elemekre van szükség a felesleges napenergia tárolásához. Jelentősen segíthetnek sürgősségi áramkimaradás vagy napsütés esetén is. A felhalmozott energiafelesleg ebben az esetben az inverterbe kerül. Az elemek száma a napelemek számától függően változhat
   

4. A huzalok, a különféle típusú csatlakozók és a csatlakozók úgy vannak kialakítva, hogy az összes elemet egyetlen hálózatba kapcsolják.

Általában, ha egy személy napelemeket akar használni az országban, az összes elem megvásárolható egy készletben a szaküzletekben, vagy az interneten megrendelhető.

Lásd még: Hogyan készítsünk üvegházat saját kezűleg – lépésről lépésre és fotópéldák

Vannak kész készletek. Például, ha a napi villamosenergia-igény nem haladja meg az 5 kW-ot, van egy meghatározott „Tájház”. Ez egy jó lehetőség vidéki vagy vidéki házakhoz. A márciustól októberig tartó nyaraló időszakra háza kizárólag a nap energiájának köszönhetően működhet. Természetesen az ilyen típusú készletek télen is működhetnek, de a központi elektromos hálózat kiegészítéseként.

Az amorf modulok hátrányai

Az amorf szilícium napelemek fő negatív tulajdonságának az alacsony hatékonyságot tekintik, ami fele a szilícium analógokét (ideális körülmények között).

Ezenkívül más hátrányaik is vannak:

• sokkal nagyobb, mint az analógok, méretek;
• mindkét oldalán üveggel védve jelentős össztömegre tesznek szert. A hátrányt egyébként a technológia fejlődésének köszönhetően fokozatosan kiegyenlítik.

A szilícium paneleknek nincs kevesebb hátránya.

A napelemek előnyei és hátrányai

Most beszéljünk az otthoni naprendszerek előnyeiről és hátrányairól.

profik

1. Ez egy kimeríthetetlen és széles körben elérhető energiaforrás. A nap mindig ott van, és nem fog eltűnni a közeljövőben. Ha a nap végre eltűnik, akkor a világon senki sem fog nagyon aggódni azon, hogy hol talál áramot.
2. A szélenergia-generátorokhoz képest a panelek teljesen csendesek.
3. Maguk a panelek tartósak.
4. Hosszú (25-30 év) élettartam.
5. Miután egyszer telepített egy ilyen rendszert, nem lesz gondja attól, hogy az áramszolgáltató eljön és elvágja házát az áramellátástól, vagy hirtelen emelkedni fognak a szolgáltatások árai.
6. Mindig növelheti a heliosztáció erejét. Természetesen itt a fő kérdés a tér. De mindenesetre az ilyen rendszerek modularitása lehetővé teszi, hogy bármikor új paneleket vegyen fel és tápláljon a rendszerbe.
7. Fontos tényező a megtakarítás. A meglévő rögzített csatlakozással a panelek lehetővé teszik az energiaköltségek csökkentését.
8. Függetlenség a központosított áramellátástól. Különösen igaz ez a külvárosi településekre, ahol a fény hirtelen és hosszú ideig kikapcsol.
9. Lesz egy másik ember, aki valóban megőrzi a légkör tisztaságát – ez az ökológia szempontjából egy teljesen tiszta eszköz.

hátrányai

Be kell vallanom, hogy a napelemes rendszerek hátrányai is vannak:

1. Nem tudja biztosítani a megszakítás nélküli működést. Míg nyáron a napaktivitás nagyon magas, télen az ilyen rendszerek hatástalanok. A felhők és az alacsony felhők is befolyásolják e rendszerek teljesítményét. Ezért szükségessé válik a naprendszer másolása hagyományos áramforrással vagy hibrid napelemek használata. Ne feledkezzen meg arról a területről, ahol az ilyen rendszereket használni fogják. A napenergia aktivitása a különböző területeken teljesen más. Ezért a napelemek telepítését nagymértékben ki kell igazítani, figyelembe véve a nyaraló helyét.
2. A legnagyobb hátrányt a nagy kezdeti pénzügyi költségek jelentik. A megtérülési idő pedig meglehetősen ellentmondásos kérdés, és nem teljesen egyértelmű.
3. Alacsony hatékonyság. Szintén fájó pont. Egy négyzetméterről csak 120 wattot távolítanak el. Ez a teljesítmény még egy laptop futtatásához sem elegendő. Még a legjobb panelek is 15-20% -os hatékonysággal rendelkeznek.
4. A hatékony munkavégzéshez segítő technológiára van szükség. Elemek, inverter, vezérlő. Ezenkívül tanácsos mindezeket a berendezéseket a dachához egy külön helyiségben elhelyezni, jó szellőzéssel.

Természetesen a fő kérdés az, hogy mennyire drága egy ilyen áramellátási rendszer elrendezése, sőt a nyaraló körülményeire is alkalmazható? A szakemberek és csak az ilyen rendszerek tulajdonosainak tapasztalatai alapján a teljes szerkezet 5-7 éven belül megtérülhet. Ez az időszak csaknem a felére csökken azokban a régiókban, ahol nagy az egész napos aktivitás. Nyilvánvaló, hogy kevés függ a panelektől. A fő kérdés az, hogy mennyi napenergia jut a panelekhez. Itt élvezik a lengőpanel rendszerek előnyeit. Minél több nap éri a paneleket, annál gyorsabban térül meg az akkumulátor.

Másrészt figyelembe kell venni, hogy a világipar nem áll helyben, hanem folyamatosan fejlődik. Ez állandó tendenciához vezet az ilyen struktúrák költségeinek csökkentésére.

Idővel tehát egy ilyen vásárlás jó befektetés azoknak a nyári lakosoknak, akik meg akarják és engedhetik meg maguknak, hogy spóroljanak a villanyszámlák fizetésén.

A szilícium készülékek hátrányai

Ez az anyag nagyon drága, mivel a kívánt tisztítási fok eléréséhez több tisztítási szakaszon kell keresztülmennie. Vágásakor nagy mennyiségű hulladék – forgács válik.

Ezenkívül a fény hatására nem minden energia alakul át elektromos energiává: részben visszaverődik a felszínről, másik része anélkül, hogy abszorbeálódna vagy átalakulna, "kívülről" halad.

Ajánljuk:

• A napelemek éjszaka és felhős időben működnek
• Monokristályos napelemek: összehasonlítás analógokkal, előnyök, ár – TOP-6
• Vékonyrétegű napelemek: előnyök és hátrányok, ár, jellemzők

Ezenkívül termikus rezgésekhez vezethet a kristályrácsban, és a rekombinációs folyamatra fordíthatja, azaz az elektronok "lyukakkal" történő megsemmisítése, amely hőelvezetéssel jár.

Mindez negatívan befolyásolja a FEP hatékonyságát, 15% -ra (ritka esetekben akár 22% -ra) csökkenti.

A napelemek munkájának megértése

Nem írjuk le teljes egészében a napenergia villamos energiává alakításának teljes eljárását, e téma keretein belül nem fogjuk. De el kell mondani néhány pontot.

A napelemek fő eleme a szilícium. Amikor a napáramlás eltalálja a szilícium felületét, a lemez egyik széléből szabad elektronokat ütnek ki, amelyek a panel hátsó oldalán lévő szabad terek felé mozognak. Így keletkezik elektromos áram.

Marad, hogy összegyűjtse, és a vezetékek mentén oda küldje, ahol erre szükség van.

Egy ilyen lemez képes feltölteni egy kis zseblámpát. Nos, természetesen annak érdekében, hogy fedezni lehessen egy vidéki ház szükséges felszerelésének áramigényét, több ilyen lemezre van szükség.

Felhasználási kör

Lásd még: Fém kályha: követelmények, típusok, barkácsolási technológia

Az ilyen típusú szolármodulok használata ajánlott, ha:

• magas felhők;
• forró idő, amikor a modulokat 60 fokig melegítik;
• nincsenek korlátozások a szerkezet területére és tömegére vonatkozóan;
• ha szükséges, integráció közvetlenül az épületbe.

Ezenkívül amorf napelemeket lehet beépíteni az ablaknyílásokba (üveg helyett), és felszerelni az épület homlokzatára, ami korlátlan lehetőségeket nyit meg a tervezők előtt. De az elemeknek bizonyos fokú átlátszósággal kell különbözniük (a szemüveg esetében ez 5-20%, anélkül, hogy elveszítené az áramtermelés százalékát).

Gyártás

Csak félig tisztított szilícium alkalmas félvezető átalakító gyártására. Alakja általában csak henger alakú, amelynek átmérője csak tíz milliméter.

A legvékonyabb, mikron vastagságú korongokra vágják, amelyeket ezután ötvöznek, fémeket és egyéb szennyeződéseket visznek fel a felületre.

A szilícium ostyában olyan régiók alakulnak ki, amelyek különböző módon "lyukakkal" és elektronokkal telítettek. Más szavakkal, a "lyuk" p-vezetőképesség és az n-vezetőképesség elektronikus.

A lyukak olyan fémek, amelyekből az elektronokat a szennyeződések részben eltávolítják; ez a "pozitív" sáv vagy p-vezetőképesség.

A kompozíció kombinálásával a lerakódott rétegek sorrendjét és vastagságát, hetero- vagy pn-csatlakozásokat kapjuk, azaz a lemezek fénnyel besugározva képesek elektromos energiát kibocsátani.

Ezen az elven hozták létre az első FET-eket – fotoelektromos konvertereket, amelyek hatékonysága normál körülmények között csaknem 30% -ot, magas hőmérsékleten pedig körülbelül 22% -ot ért el.

Amorf PVC gyártása

A fő réteg alapanyaga a szilán-szilícium-hidrogén (SiH4). A szilícium hidrogénnel történő kezelése után hidrogénezett szilíciumot kapunk.

Zárt kamrában a szilánt elektromos fénykisülésnek teszik ki, mielőtt az amorf szilíciumra felviszik. Párolgó szilícium gőzök rakódnak le az aljzaton. A réteg mikron vastag.

Mivel a termelés hulladékmentes, a késztermékek költségei alacsonyak. A modulok több négyzetméteres területtel készülhetnek.

A hidrogénezés félvezető tulajdonságokat ér el a legfinomabb filmekben.