סוגי תאים סולאריים ומאפייניהם

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

סוללות סולאריות מתחילות לצבור פופולריות בקרב האוכלוסייה. הם מותקנים על גגות בתים, כלי רכב. חלקם אף הותאמו לאלקטרוניקה, בשעוני יד. כרגע, הם הפכו לחלופה מלאה לאנרגיה חשמלית או משמשים כתוספת.

איך הם עובדים?

מודולים סולאריים הם האלמנט החשוב ביותר במערכת פוטו-וולטאית. הם פאנל הכולל תאים סולאריים עשויים סיליקון.

כדי לייצר חשמל, כל הרכיבים הללו מורכבים לבלוקים, אשר מכוסים לאחר מכן בסרט למינציה - זה הכרחי לאיטום. לאחר מכן, הכל מונח במסגרת. המכשיר די פשוט, אבל יהיה בעייתי להרכיב אותו בבית. אי אפשר להרכיב תא פוטו-וולטאי לבד, מה שאי אפשר לומר על הפאנל.

צפיות

סוללות סולאריות מחולקות למספר סוגים. ניתן להבחין בין שלושה מהם:

• מונו-גביש. בתהליך ייצורו, נעשה שימוש בחומר בצורת סיליקון טהור. בסיס זה מאפשר לך לקבל יותר יעילות מהעבודה. היעילות במקרה זה נעה בין 15 ל-20%.
• סיליקון אמורפי. בזמן הייצור משתמשים במערכת - שלב האידוי. הסיליקון מכוסה בשכבת הגנה. מספר יתרונות של תאים סולאריים מסיליקון כוללים עלות מקובלת, המתקבלת הודות לטכנולוגיה הפשוטה המשמשת בייצור. מערכות כאלה הן גדולות בשטחן. היעילות נעה בין 5% ל-8%.
• פוליקריסטלי. תא סולארי זה מיוצר על בסיס סיליקון אמורפי. זה לא נמתח במהלך תהליך הייצור. בעל עלות נמוכה. זה יכול לשמש לא רק בחיי היומיום, אלא גם בתעשייה. היעילות היא בין 10 ל-14%.

היתרונות והחסרונות של פאנלים סולאריים

פאנלים סולאריים מורכבים מתאי פוטו-וולטאיים הממירים אנרגיה מהשמש לחשמל במהלך הפעולה.

חלק מההטבות כוללות את הנקודות הבאות:

1. כל העיצוב של הסוללה די פשוט, אין בה חלקים נעים. העבודה מתבצעת ביציבות וללא הפרעות, רמת האמינות גבוהה.
2. עבודת ההתקנה אינה קשה. אין צורך בתחזוקת מערכת יקרה.
3. אנרגיה מהשמש מומרת מיד לחשמל, אין צורך בזמן נוסף.
4. אנרגיה נוצרת לאורך כל היום כל עוד השמש נוכחת. במקרים מסוימים ניתן לקבל חשמל בשעות מעוננות, אך יעילות העבודה תרד.
5. חיי השירות ארוכים, הם נמדדים לא בשנים, אלא בעשרות שנים.
6. תהליך הייצור משתמש בחומרים ידידותיים לסביבה, מה שנחשב חשוב מאוד בחברה של היום, שבה יש סביבה קשה עם הסביבה.

למרות כל היתרונות, עשויים להיות היבטים שליליים בעבודה:

1. מוליכים למחצה מבוססי סיליקון הם יקרים. חומר זה נחשב למרכיב העיקרי במערכת כולה. זה משפיע הן על עלות הפאנל עצמו והן על עלות האנרגיה המתקבלת.
2. היעילות נמוכה. נכון להיום, הספק הסוללה לכל ריבוע אחד הוא כ-120 וואט. המחוון הזה כל כך חסר חשיבות עד שזה בלתי אפשרי לחלוטין להשתמש בחשמל המתקבל לגופי תאורה בחדר קטן.
3. קבלת חשמל תלויה באורך שעות האור, בתנאי מזג האוויר ובעונות השנה. לדוגמה, בחורף, רמת האנרגיה המתקבלת מופחתת באופן משמעותי. הסיבה לכך היא שמיים מעוננים, ערפילים ושעות אור קצרות.

איפה אני יכול להשתמש בו?

לוחות אלה נמצאים בשימוש נרחב לא רק בחיי היומיום, בתהליך החיים, אלא גם בתעשייה ובייצור:

• הם טוענים סוללות ביתיותמכשירי חשמל;
• טעינת מכונית חשמלית בעיצומה;
• ניתן להשתמש בהם כדי לספק חשמל לבניינים שלמים;
• במקרים מסוימים ניתן להשתמש ביישובים מסוימים;
• אתה יכול לקבל מהם אנרגיה אפילו בחלל.

כל האנרגיה שנוצרת בשעות האור מאוחסנת בסוללות, ולאחר מכן המכשירים יכולים לעבוד גם בחושך.

מהו עקרון הפעולה והמכשיר?

תאים סולאריים פועלים על אותו עיקרון כפי שפותחו לראשונה. עיקרון זה מוכר לכולם, שכן הוא נלמד בתוכנית הלימודים בבית הספר, תוך עריכת ניסויים פיזיים. הטרנזיסטור, שלא היה לו מכסה עליון, אפשר לאור להיכנס לצמתים p ו-n.

לאחר חיבור מד המתח ניתן היה לראות שכמות קטנה של אנרגיה השתחררה ברגע שקרני השמש פגעו. בעבר, מדענים ערכו ניסויים בעבודה, הגדילו את השטח למעברים. כתוצאה מכך, הופיעו פאנלים סולאריים.

העיצוב של מערכת השמש של אלמנטים מכיל:

• משטח עשוי זכוכית שקופה. קרני השמש נופלות עליה.
• משקפיים מחוברים לקצוות הנוקשים של הפאנל. הם לוחות עשויים מתכת, ובו זמנית פועלים כאלקטרודות חיוביות.
• יסוד כימי סולארי. סוג סיליקון ע.
• סוג סיליקון n.
• מצע תחתוןעשויה ממתכת, המיועדת לפעול כאלקטרודות שליליות.

כדאי לדעת שלא ניתן לקבל אנרגיה מהשמש לאורך כל היום. סוללות אינן מסוגלות לתפקד בלילה. בחורף, שעות האור מצטמצמות. ברגעים כאלה, המכשיר הראשי זקוק לתוספת בדמות התקן אחסון אנרגיה.

ברוב המקרים, נעשה שימוש בסוללה חשמלית. הוא מחובר לפאנל ומאחסן את האנרגיה שנוצרת, וכתוצאה מכך עבודה בערב.

רמת היעילות תלויה לחלוטין בחומר המשמש. לדוגמה, כאשר משתמשים בסיליקון חד-גביש, זה כמעט 20%, סיליקון פוליגריסטלי מפחית נתון זה ב-10%. רמת היעילות יכולה להיות מושפעת מהחלקות של פני השטח, טמפרטורת האוויר, מיקום הסוללות לשמש.

מהי הרלוונטיות של השימוש?

היום, השימוש בחומרים ידידותיים לסביבה הוא הרלוונטי ביותר. החשמל, שמתקבל בתחנות כוח - גרעיני, מים, תרמי, הולך ומתייקר. זה נובע מייצור יקר. ברגע שבו נעשה שימוש בסוללה סולארית, אדם יכול בצדק לראות את עצמו עצמאי, אפילו ממדינה המציעה חשמל לשימוש במחיר מופקע.

אם אתה מוציא סכום מסוים של כסף פעם אחת, אתה יכול לשכוח לחלוטין מחשבונות חשמל, מונים, שירותים. ברגע שבו מותקנים לוחות אלו, כל הבית עובר תרגום. זה כולל לארק אור, אבל גם חימום, אינסטלציה - מים חמים.

שמש היא מקור מצוין לחשמל. והכי חשוב, המקור הזה הוא חינמי, ידידותי לסביבה ובלתי נדלה.

צעדים בייצור אלמנטים המבוססים על גביש יחיד

רוב התאים הסולאריים מיוצרים באמצעות סיליקון רב-גבישי וחד-גבישי. תהליך הייצור דורש הרבה זמן, מאמץ וכסף.

שלבי הייצור העיקריים של סיליקון חד-גבישי הם:

1. ייצור סיליקון. על מנת להשיג סיליקון משתמשים בחול קוורץ המכיל כמות גדולה של צורן דו חמצני. חול כזה עובר מספר שלבים של טיהור, המאפשר לך לחסל לחלוטין חמצן. זה נובע מהתכה בטמפרטורה גבוהה באמצעות כימיקלים.
2. מקבלים את הקריסטל. לאחר הניקוי, הסיליקון הופך שקוף. קריסטלים מתחילים לצמוח כדי לייעל את המבנה. התהליך הוא כדלקמן: חתיכות סיליקון מונחות בכור כור היתוך, מחוממות ועושות התכה. למסה המותכת מוסיפים דגימות קריסטל, אשר מפוזרות באופן שווה על פני כל פני השטח ומתחילות לגדול בשכבות. תהליך זה אורך זמן רב, וכתוצאה מכך נוצר גביש גדול ואחיד.
3. עיבוד. תהליך זה מתחיל במדידה ועיבוד נוסף של הגביש כדי לתת את הצורה הרצויה. בעת יציאהמהכור היתוך, הקריסטל בעל צורה עגולה, וזה לא נוח לשימוש נוסף. כדי להשתמש בו, זה חייב להיות בצורת ריבוע. לאחר עיבוד החומר המוגמר עם חוטי פלדה, הוא נחתך לצלחות זהות באמצעות חוט. גודל הלוחות נע בין 0.25 ל-0.3 סנטימטרים. לאחר מכן, הם נתונים לניקוי, בדיקת פגמים ורמת האנרגיה שניתן להפיק.
4. פיתוח תא פוטו-וולטאי. כדי שסיליקון יוכל לייצר אנרגיה חשמלית, מוסיפים לו בורון עם זרחן. לאחר העיבוד, זרחן הוא אלקטרון חופשי מסוג n, והצד עם בורון אינו מכיל אלקטרונים אלו ויש לו סוג p. לפיכך, מופיע מעבר בין שני הצדדים.
5. תהליך הרכבה. בתחילה, הלוחות מחוברים בשרשרת, ולאחר מכן - בבלוק. לצלחת אחת יש הספק ממוצע של 2 וולט ומתח של 0.6 וואט. כוח הסוללה תלוי לחלוטין במספר התאים. רמת המתח מתקבלת מרצף החיבור. כל האלמנטים והמודולים מחוברים זה לזה במקביל. כל התאים מכוסים בסרט מיוחד, מועברים למשטח הזכוכית וממוקמים במסגרת מלבנית. לאחר שהמודול מוכן, הוא נבדק. לאחר בדיקה מלאה, הוא מוכן לשימוש.

פאנלים סולאריים יכולים להיות מחוברים זה לזה במקביל, בסדרה או במקביל בסדרה. הבחירה תלויה לחלוטין באיזו רמת מתח אתה צריך לקבל בתהליך.

תהליך ייצור של סיליקון פולי-גביש

תהליךייצור מודול המבוסס על סיליקון פולי-גבישי מתבצע באותו אופן כמו עם סיליקון חד גבישי. ההבדל קיים רק בצמיחה של גבישים. ישנן מספר שיטות לכך, אך כרגע רק אחת צברה פופולריות - תהליך סימנס. כל מהות השיטה טמונה בעובדה שבתחילה מצטמצם הסילאן ומושקע סיליקון חופשי. זה נעשה על ידי אינטראקציה עם תערובת מיוחדת המכילה את יסודות המימן והסילאן תוך שימוש במשטר טמפרטורה שנע בין 600 ל-1350 מעלות צלזיוס.

כך עובד תהליך הייצור של תאים סולאריים.

איך להכין פאנל סולארי בבית?

רבים נוטים להניח שתאים סולאריים בשיטת עשה זאת בעצמך הם די קשים להרכבה, אפילו כמעט בלתי אפשריים. למעשה, הכל שונה. זה ייקח הרבה מאמץ, אבל התהליך עצמו לא קשה, כפי שהוא נראה בתחילה. הקושי העיקרי שאתה עלול להיתקל בו בתהליך העבודה הוא איסוף תא סולארי במו ידיך. אם אתה מצליח ליצור מנגנון כזה בעצמך, אתה יכול לחשוב לא רק על סירוב לשלם עבור שירותים, אלא גם על יישום העסק שלך. נכון לעכשיו, פאנלים סולאריים רלוונטיים מאוד למכירת אנרגיה המופקת על ידם. והכי חשוב, התשלום מתבצע באחד המטבעות היציבים ביותר – האירו. האם ייצור תאים סולאריים לא שווה תשומת לב?

כדי לעבוד עם תאי פוטו, אתה צריךכישורים וניסיון בתחום זה. קודם כל, זה נוגע להלחמה, כמו גם כבוד לכל האלמנטים. כדי לעבוד צריך כלי הלחמה טוב שמתאים לעבודה עדינה. זה לא יעבוד ליצור יחידים ופולי-גבישים בעצמך. לשם כך, אתה יכול להשתמש בריקים מוכנים.

Photocells

השלב הראשון בעבודה הוא בחירת תאי הצילום הדרושים. להפעלת סוללה, ניתן להשתמש בסיליקון עם פולי ומונו-תאים. הדבר החשוב ביותר הוא לקחת בחשבון את רמת הביצועים והניואנסים בעת העבודה. לדוגמה, במונו-תאים, היעילות גבוהה יותר, אך בפולי-תאים, אנרגיה משמעותית אובדת במזג אוויר מעונן.

כל התאים מחולקים למחלקות. יש ארבעה מהם בסך הכל. לדרגה A יש את האיכות הטובה ביותר ללא פגמים. שיעור זה משמש בעבודה של ארגונים סולידיים וגדולים, חברות. הביצועים גבוהים, אבל העלות תהיה הולמת.

כאשר הסוללה מיוצרת עצמית, ניתן לבחור בדרגה B. היעילות נמוכה יותר מהתאים הקודמים, בעוד שהעלות שונה משמעותית. ארגונים מסוימים משתמשים במעמד זה בעת ייצור סוללות למכירה, מה שמסביר את היעילות הנמוכה.

יש אנשים שקונים כל מה שהם צריכים דרך חנויות מקוונות. אם אתה הולך לחנות מתמחה, אתה יכול לקנות את כל הרכיבים בבת אחת. אז לא תצטרך לחכות למשלוח.

Sets

כדי לאסוף תא סולארי, תאים לבדם לא יספיקו, מכיוון שהם חייבים איכשהולהתחבר זה לזה לפי התוכנית. זה ידרוש שימוש במוליכים וחומרים נוספים. לכן חלק מהיצרנים מציעים ערכה מוכנה לרכישה, שבה כבר קיים כל החומר שיידרש בעת העבודה.

סט זה יכול לכלול עד 72 אלמנטים, מוליכים, צמיגים, דיודות למעגל, וכן עיפרון, הכולל חומצה מיוחדת להלחמה.

ערכות מסוימות עשויות להכיל תאי פוטו מוכנים אליהם מולחמים מוליכים. כדי לאסוף, זה יספיק רק לאסוף הכל לפי התוכנית ולהתחבר. אפשרות זו היא האופטימלית ביותר כאשר התאים הסולאריים להרכבת פאנלים סולאריים מחוברים באופן ידני. החומר קטן מאוד ושביר, מה שגורם למספר בעיות בתהליך.

הלחמה

במקרה שכל החומר - אלמנטים ומוליכים - נרכשו בנפרד, אז כל תהליך הלחמת תאים סולאריים ייראה כך:

1. מוליכים נחתכים לאורך הרצוי. עדיף לעשות את העבודה הזו לפי התבנית.
2. המוליכים ממוקמים בצורה מסודרת על תא הפוטו.
3. חומצה והלחמה מוחלים על מקום ההלחמה. כדי למנוע תזוזה, אתה יכול לשים חפץ כבד בקצה אחד.
4. יש להלחים את המוליך בזהירות. מכיוון שהתאים שבריריים למדי, לא מומלץ לפעול עליהם בכוח.

העבודה הזו מאוד קפדנית, זו לא עובדה שהכל יסתדר כשורה בפעם הראשונה, ייתכן שיהיה עליך לחזור על כל התהליך מספר פעמים. אם תלמד את הכללים תוכל להביןשתצהיר מוליכי כסף מיועד לשלושה מחזורי הלחמה. ישנם מקרים בהם הלחמה מוחלת מראש על המוליכים, אשר היצרן מזהיר מיד. אבל עדיף ליישם אותו בנוסף. בזמן ההפעלה, אסור לערום תאים סולאריים זה על גבי זה, מכיוון שהם עלולים להינזק עקב לחץ גבוה.

איטום

השלב האחרון של העבודה הוא איטום של כל האלמנטים. אבל לפני שתמשיך עם זה, אתה צריך לשים לב לאמינות ההלחמה. לשם כך משתמשים במולטימטר. הבדיקה יכולה להתבצע לאחר סיום כל העבודה או במהלך כל התהליך, לאחר הלחמת כל אלמנט בודד.

איטום סיליקון משמש לעתים קרובות לתהליך האיטום. קודם כל, זה מוחל על המפרקים של האלמנטים, ולאחר מכן על פני הלוח כולו. עבור עבודה כזו, אתה יכול להשתמש במברשת, אבל אתה צריך להשתמש בו רק עבור המפרקים, שכן אפשר בקלות להזיז את התאים ממקומם. אחרי שהכל יבש, אפשר לסגור את המכסה.

בחירת סוללה בבית

כרגע, אתה יכול למצוא סוללות עם שני סוגים של תאים סולאריים: חד גבישי, רב גבישי.

לכל סוג יש יתרונות וחסרונות בפעולה, שעליכם לדעת עליהם מראש, לפני ביצוע רכישה.

הזדמנויות השוק והייצור אינן עומדות במקום, מוצרים חדשים מופיעים באופן קבוע בתהליך הייצור שלהם נעשה שימוש בטכנולוגיות שונות. לפני בחירה, מומלץ לשים לב למאפייניםתאים סולאריים: ברמת היעילות, בנוכחות סוללה המסוגלת לצבור אנרגיה בשעות היום ולהפיק אותה בלילה. כל הנתונים הללו מסופקים מראש על ידי היצרן, ניתן למצוא אותם בחנות מתמחה. עדיף תחילה למצוא מידע באינטרנט או לדון עם מומחים איזו אפשרות תהיה הטובה ביותר.