Главная >  Потенциал энергии 

 

Солнечные элементы. Как было уже указано, превращение энергии в солнечных элементах (ФЭП) основано на фотовольтаичном эффекте в неоднородных полупроводниковых структурах при влиянии на них солнечного излучения. Сейчас мы не ставим себе цель углубляться в физику этого непростого явления, поэтому коротко опишем практическую сторону дела.

 

Многие из нас не подозревают, что способ получения электроэнергии из солнечного света известен уже около 130 лет. Явление фотоэффекта впервые наблюдал Эдмон Бекерель в 1839г. Это случайное открытие оставалось незамеченным на протяжении 34 лет, и лишь в 1873г. Уилоуби Смит нашел подобный эффект при облучении светом селеновой пластины. И хотя его первые опыты были далеко несовершенны, они ознаменовали собой начало истории полупроводниковых солнечных элементов. В поисках новых источников энергии в лаборатории Бела был изобретенный кремниевый солнечный элемент, который стал предшественником современных солнечных фотопреобразователей. Лишь в начале 50-х годов ХХ столетия солнечный элемент достиг относительно высокой степени совершенства.

 

Напряжение холостого хода, которое генерируется одним элементом, слегка изменяется при переходе от одного элемента к другому в одной партии и от одной фирмы-производителя к другому и составляет примерно 0,6 В (рис. . Эта величина не зависит от размеров элемента. По другому обстоит дело с током. Он зависит от интенсивности света и размера элемента, под которым имеется в виду площадь его поверхности. Элемент размером 100x100 мм в 100 раз превосходит элемент размером 10x10 мм и, отсюда, он при той же освещенности выдаст ток в 100 раз больший. Нагружая элемент, можно построить график зависимости исходной мощности от напряжения, получив что-то подобное изображенному на рис.2.

 

Использовать энергию солнечных элементов можно также как и энергию других источников питания, с той разницей, что солнечные элементы не боятся короткого замыкания. Каждый из них предназначен для поддержания определенной силы тока при заданном напряжении. Но в отличие от других источников тока характеристики солнечного элемента зависят от количества падающего на его поверхность света. Например, набежавшая туча может снизить исходную мощность более чем на 50%. Кроме того отклонения в технологических режимах служат причиной разброса исходных параметров элементов одной партии. Итак, желание обеспечить максимальную отдачу от фотоэлектрических преобразователей приводит к необходимости сортировки элементов по исходным токам. Как наглядный пример вшивой овцы, которая портит все стадо можно привести следующий: в разрыв водопроводной трубы большого диаметра врезать участок трубы с намного меньшим диаметром, в результате водоток резко сократится. Что-то аналогичное происходит и в цепочке из неоднородных по исходными параметрам солнечных элементов. Кремниевые солнечные элементы являются нелинейными устройствами и их обращение нельзя описать простой формулой типа закона Ома. Вместо этогодля объяснения характеристик элемента можно воспользоваться семейством простых для понимания кривых - вольтамперних характеристик (ВАХ).

 

Батареи можно составлять в любой желательной комбинации. Простейшей батареей является цепочка из последовательно включенных элементов. Можно также соединить параллельно цепочки, получив так называемое параллельное соединение.

 

Пиковая мощность отвечает напряжению около 0,47 В. Таким образом, чтобы правильно оценить качество солнечного элемента, а также ради сравнения элементов между собой в одинаковых условиях, необходимо нагрузить его так, чтобы исходное напряжение равнялось 0,47 В. После того, как солнечные элементы подобраны для работы, необходимо их совместить. Серийные элементы оснащены токосъёмными сетками, которые предназначенные для припаивания к ним проводников.

 

В яркий солнечный день элементы нагреваются до 60-70 oС, теряя 0,07-0,09 В каждый. Это и есть основной причиной снижения КПД солнечных элементов, приводя к спаданию напряжения, которое генерируется элементом. КПД обычного солнечного элемента в данное время колеблется в границах 10-16 %. Это значит, что элемент размером 100x100 мм при стандартных условиях может генерировать 1-1,6 Вт. Стандартными условиями для паспортизации элементов во всем мире признаются следующие:
освещенность 1000 Вт/м2,
температура 25oС,
спектр АМ 1,5 (солнечный спектр на широте 45о).

 

Важным моментом работы солнечных элементов является их температурный режим. При нагревании элемента на один градус свыше 25 oС он теряет в напряжении 0,002 В, то есть 0,4 %/градус. На рис.3 приведено семейство кривых ВАХ для температур 25 oС и 60 oС.

 



 

Аналитическая записка. Водні ресурси в Україні. Почему народ не хочет жить по счетчику. Положение об организации услугэнергосервиса для учреждений бюджетнойсферы. Научно.

 

Главная >  Потенциал энергии 

0.0028