Fotovoltaikus modulok (fem) - napelemek
A fotovoltaikus rendszerek (FES) építésének fő alkotóeleme a fényelektromos modul (FEM).
A kristályos szilícium a fő forma, amelyben szilíciumot használnak fotoelektromos átalakítók és szilárdtest elektronikus készülékek gyártásához sík technológiával. Aktívan növekvő használata szilícium, mint egy vékony film (epitaxiális réteg) kristályos és amorf struktúrákat különböző hordozókon.
A kristályos szilíciumot polikristályos szilikon átkristályosításával állítják elő, amely nem kevert vagy kevert módon, kristályos szilíciummal. Az átkristályosítást az ismert eljárások egyikével végezzük. A leggyakoribb módszer a Czochralski, amely egy olvasztótégelybe irányított kristályosodás irányát mutatja be. Kevésbé az övezeti olvadás módszerét használják a legtisztább kristályok eléréséhez a maximális fajlagos elektromos ellenállással és a kisebbségi töltéshordozók élettartamával.
Az átkristályosítás módjától függően a következőket különböztetjük meg:
1. monokristályos szilíciumhengeres, 400 mm átmérőjű szilikon mono- és polikristályos szerkezetek, a Czochralski módszerrel nyert;
2. Szilícium monokristályos olvasztótégely - hengeres, szilícium monokristályos szerkezetű, legfeljebb 150 mm átmérőjű rudacskák, amelyek keresztkötésmentes zónaolvadással készülnek;
3. polikristályos szilícium - téglalap alakú tömbök, amelyeket nagy téglalap alakú tégelyekben (konténerek) kapnak irányított kristályosítással. Amikor a kristályosodás hőmérséklete szilícium olvadék a tégelyt (konténer), hogy a magassága fokozatosan csökkentjük, ezáltal krisztallitok nőnek az egyik irányba, fokozatosan arra kényszerítve proliferáló és kisebb krisztallitok. Az ilyen módon termesztett polikristály szemcsemérete elérheti az 5-10 mm-es növekedési irányra merőleges szakaszt. A kapott blokkok levágja, hogy távolítsa el a szélei tartalmazó részecskék a tégely-bélés, és az így kapott blokk négyzetekre vágott prizmák a méretei 100x100 mm, 125x125 mm, 150x150 mm, 170h170 mm, 200x200 mm, attól függően, hogy az alkalmazott technológia.
A fény vagy a napenergia villamos energiává történő közvetlen átalakítására szolgáló eszközöket fotocelláknak nevezik (az angol Photovoltaics, a görög fotók fényéből és az elektromotoros erőegység névleges feszültségéből). A napfény villamos energiává alakul át félvezető anyagból, például szilíciumból készült fotocellákon, amelyek a napfény hatása alatt elektromos áramot termelnek. Fénycsövek csatlakoztatása a modulokhoz, és ezek egymásba kapcsolásához. Építhet nagy fotovoltaikus állomásokat, napelemeket.
A kristályos szilícium alapú fotovillamos rendszerek hatékonysága jelenleg körülbelül 14%, de az egyes fotocellák 20% -os vagy nagyobb hatékonyságot érhetnek el. A mono-, polikristályos és amorf formák közötti különbség a szilícium atomok szervezése a kristályban. A különböző FE-k különböző hatékonysággal rendelkeznek a fényenergia átalakításában. A mono- és polikristályos elemek majdnem ugyanolyan hatékonyságúak, mint az amorf szilícium alapú fotocelláknál.
Az FE-ben van egy hátsó érintkező és két réteg különböző vezetőképességű szilícium. Fent van egy rács fém érintkezők és egy antireflektív antireflection bevonat, amely az FE egy jellegzetes kék árnyalat.
A legegyszerűbb napelemek egymás után csatlakoztatott elemek lánca. Ezeket a láncokat párhuzamosan csatlakoztathatja, így egy úgynevezett soros párhuzamos kapcsolatot eredményezhet. Ezzel párhuzamosan csak azonos feszültségű láncokat (vonalzókat) csatlakoztathatunk, miközben áramukat a Kirchhoff törvénye szerint összegezzük.
A szolár-fotovoltaikus modul elektromos paramétereit különálló napelemként ábrázolták egy volt-amper görbe formájában standard körülmények között (Standard Test Conditions), azaz napsugárzás 1000 W / m2, 25 ° C hőmérséklet és 45 ° szélességi tartományban (AM1.5).
A napelem modul alumínium profilból (vagy műanyag alapon) készült keretbe zárva van. A panel egy fényelektromos generátor, amely egy üveglap, a hátsó oldalán, amely a két tömítő réteg (lamináló) Films napelemek villamosan összekötve fém sínek. A tömítőfólia alsó rétege védett filmrétegen védi a külső hatásokat. A modulház belsejébe egy modul csatlakozik, amely a modul csatlakoztatására szolgál.
A szilícium napelemek nemlineáris eszközök, és viselkedésük nem írható le egyszerű képlet szerint, mint az Ohm törvénye. Ehelyett, az elem jellemzőinek megmagyarázásához könnyen érthető görbék családját használhatjuk - volt-amper jellemzők (VAC)
Az egyik elem által generált üresjárati feszültség némileg változik egyik elemről a másikra egy tételben és egy gyártó cégről a másikra, és körülbelül 0,6V. Ez az érték nem függ az elem méretétől. A helyzet eltér a jelenlegi helyzettől. A fény intenzitásától és az elem méretétől függ, amelyen a felület felülete értendő.
A 100 * 100 mm méretű elem 100-szor nagyobb, mint a 10 * 10 mm-es elem, és ennek következtében ugyanaz a megvilágítás 100-szor nagyobb áramot eredményez.
Egy elem betöltése, a teljesítményt és a feszültséget ábrázoljuk, a 2. ábrán látható I-V karakterisztikát kapjuk
Csúcsteljesítmény felel meg feszültsége körülbelül 0,47 V. Így annak érdekében, hogy megfelelően értékelje a minősége a napelem, valamint az összehasonlítás kedvéért elemek egymáshoz az azonos körülmények között, úgy kell terhelni, hogy a kimeneti feszültség 0,47 V. Miután a napenergia elemeket választanak a munkához, meg kell forrasztani őket. A soros elemek áramkollektoros rácsokkal vannak felszerelve, amelyek a hozzájuk tartozó vezetékek forrasztására szolgálnak.
Az elemeket bármely kívánt kombinációban készíthetjük. A legegyszerűbb elem a sorba illesztett elemek lánca. A láncokat párhuzamosan is csatlakoztathatja, így egy úgynevezett soros párhuzamos kapcsolatot eredményezhet.
Meg kell jegyezni, hogy a modul üresjárati feszültsége kevéssé függ a megvilágítástól, míg a rövidzárlati áram és ennek megfelelően a működési áram közvetlenül arányos a megvilágítással.
A napelemek működésének fontos pontja a hőmérsékleti rendszer. Ha az elemet egy fokkal 25 ° C fölé melegítik (szilícium esetében), akkor mindegyik 0,0021 V-t veszít, azaz 0,4% / fok. A 3. ábra a görbék családját mutatja az I-V görbékhez, 25 ° C és 60 ° C hőmérsékletre.
Világos, napos napon az elemeket 60-70oC-ra fűtik, 0,07-0,09V-os veszteséggel. Ez a fő oka a napelemek hatékonyságának csökkentésében, ami a modul által generált feszültségcsökkenést eredményezi.
A napelemek hőmérsékletének csökkentése a ideális 25 ° C-hoz viszonyítva a feszültség növekedéséhez vezet.
A fotoelektromos modul feszültségváltozása a következő képlet segítségével számítható ki:
ahol 0,0021 a hőmérsékleti együttható;
ϫТ = Т-25, Т - az elem hőmérséklete;
N- az elemek száma.
A görbe metszéspontját a feszültség tengelyével üresjárati feszültségnek nevezzük - Uxx, az áramerősség tengelyének metszéspontja az Ik rövidzárlati áram.
A modul maximális teljesítményét a legmagasabb teljesítmény az STC (Standart Test Conditions).
A maximális teljesítménynek megfelelő feszültséget a maximális teljesítményfeszültségnek (üzemi feszültség - Up) és a megfelelő áramnak - a maximális áramerősségnek (üzemi áram - Ip) kell nevezni.
A 36 elemből álló modul működési feszültsége tehát 25 ° C-on körülbelül 16 ... 17V.
Az akkumulátornak az akkumulátor töltés-kisütőjének veszteségeinek kompenzálása érdekében szükséges egy ilyen feszültséghatár az akkumulátor teljes töltése (14,4 V) feszültségéhez képest. Meg kell jegyezni, hogy a modul üresjárati feszültsége kevéssé függ a megvilágítástól, míg a rövidzárlati áram és ennek megfelelően a működési áram közvetlenül arányos a megvilágítással.
Így, fűtés közben a tényleges üzemi körülmények között, a modulok melegítjük 60-70 ° C hőmérsékleten, ami megfelel az elmozdulás a munkapont feszültség, például, egy modul egy üzemi feszültség 17V - 17V egy értéket 13,7-14,4V (0,38 -0,4 V elemenként).
Válasszon egy fotóelektromos modult, amely a boltban található