Sådan fungerer solpaneler

Solpanelets opbygning og funktionsprincip afhænger af de materialer og den teknologi, som det er fremstillet af. Derfor er det nødvendigt at forstå funktionerne i de vigtigste muligheder for at forstå, hvad deres forskelle er, og vælge den rette løsning til brug. Alle data er relevante for kvalitetsprodukter, idet billige batterier måske ikke opfylder de angivne parametre, da de ofte er fremstillet med uregelmæssigheder i teknologien.

Standardudformning af et stift solpanel.

Terminologi

De vigtigste begreber på dette område er:

1. Solenergi - elektricitet, der fås fra solen, når der anvendes paneler.
2. Solindstråling - angiver, hvor meget sollys der modtages pr. kvadratmeter overflade vinkelret på strålerne.
3. Fotovoltaiske celler - moduler, der kan omdanne sollys til elektrisk energi. Producerer typisk 1 til 2 watt energi, men der findes også modeller med højere ydeevne.
4. Solcelleanlæg - et sæt udstyr, der omdanner lys fra solen til elektricitet.
5. Solceller eller paneler er en gruppe solceller, der er samlet i et stort modul og forbundet i serie eller serie-parallel. Et enkelt batteri indeholder typisk 36 til 40 segmenter.
6. Array - flere solpaneler, der er forbundet for at opnå den nødvendige mængde strøm.
7. Indrammede moduler - strukturer i en aluminiumsramme, der er robuste og lufttætte.
8. Celler uden ramme - fleksible versioner, der anvendes i applikationer med lavere belastninger.
9. Kilowatt-time (kW) - en standardmåling af elektrisk effekt.
10. Effektivitet (virkningsgrad) - af solpaneler. Angiver, hvor meget solenergi, der rammer overfladen, der bliver omdannet til elektricitet. Normalt er tallet 15-24 %.
11. Nedbrydning - reduktion af solcellekapaciteten, der opstår på grund af naturlige årsager. Målt som en procentdel af de oprindelige værdier.
12. Spidsbelastninger er de tidspunkter, hvor der er behov for den største mængde elektricitet.
13. Krystallinsk silicium er råmaterialet til solpaneler. Den mest almindelige og langtidsholdbare løsning i dag.
14. Amorft silicium - sammensætning, der påføres overfladen ved fordampning og forsegles med en beskyttende belægning.
15. Halvledere - stoffer, der kan lede en strøm under visse betingelser. Dette omfatter de fleste af de nye materialer, der anvendes til fremstilling af solceller.
16. Inverter - en anordning, der konverterer jævnstrøm til vekselstrøm.
17. Controller - regulerer udgangsspændingen fra solcellemodulerne for at oplade batterierne korrekt.

Kort over solindstråling i Rusland.

Dette er kun de mest almindelige udtryk, der findes flere muligheder. Men selv hvis du kender det grundlæggende, vil det hjælpe dig til at forstå emnet meget bedre.

Kategorier af kvalitet

For at vurdere kvaliteten af et solcellepanel skal man først og fremmest finde ud af, hvilken kvalitet af råmateriale der er brugt til at fremstille solcellerne. Dette er afgørende for det færdige produkts effektivitet og levetid. Der er fire hovedklasser:

1. Kategori A - Den bedste kvalitet, som er fri for skader og revner. Fyldets homogenitet og overfladens glathed garanterer en høj ydeevne, som ofte er endnu højere end angivet i dokumentationen. Desuden har denne variant den laveste nedbrydningsgrad og opretholder en god ydeevne over en lang periode.
2. Karakter B er af lidt lavere kvalitet og kan have overfladefejl. Den anvendes dog ofte til at fremstille et produkt, hvis ydeevne er sammenlignelig med kvalitet A. Nedbrydningskoefficienten er meget lavere, og derfor mister den hurtigere sine oprindelige egenskaber.
3. Karakter C - en mulighed, hvor der kan være ret alvorlige defekter, fra revner til splinter og andre skader. Disse moduler er meget billigere i pris, men deres effektivitet er aldrig mere end 15 %. En billig løsning, der er velegnet til små belastninger.
4. Karakter D - Det er i bund og grund affaldsmateriale fra fremstillingen af solceller, som ikke bør bruges til at fremstille batterier. Men mange mindre hæderlige producenter, især i Asien, bruger dem i produktionen. Denne mulighed er meget dårlig.

Det er bedre at vælge den første mulighed, men i en nødsituation kan den anden også bruges. Kun de vil være i stand til at yde normal effektivitet og vare længe.

Beskyttelsesfilm på solpaneler bør også være af høj kvalitet.

EVA-lamineringsmateriale er en speciel film, der er placeret på forsiden og kan bruges på bagsiden. Hovedformålet er at beskytte driftselementerne mod skadelige påvirkninger uden at forstyrre sollyset. Kvalitetsvarianter holder ca. 25 år, mens varianter af dårlig kvalitet holder 5-10 år. Det er umuligt at definere en slags med øjet, og derfor er det nemmere at bedømme ud fra prisen - gode varianter har ikke lave priser.

I videoen forklares den elektriske strøm grafisk ved hjælp af et eksempel på eksponering for sollys.

Sådan fungerer det

Det er svært at forklare, hvordan et solpanel fungerer, men der kan dog nævnes nogle generelle punkter:

1. Når sollyset rammer solcellerne, dannes der elektron-hulpar, som ikke er i ligevægt, i cellerne.
2. Overskuddet af elektroner får dem til at bevæge sig til det nederste lag af halvlederen.
3. Der skabes en spænding i det eksterne kredsløb. Den positive pol opstår ved p-lagets kontakt og den negative pol ved n-lagets kontakt.
4. Hvis en batteripakke er forbundet med solcellerne, opstår der en ond cirkel, og de konstant bevægende elektroner giver en gradvis opladning af batteriet.
5. Konventionelle silikonemoduler er celler med en enkelt overgang, som kun kan generere energi fra et bestemt spektrum af sollys. Det er grunden til, at udstyrets effektivitet er lav.
6. For at løse problemet har producenterne udviklet kaskadeversioner, som kan trække energi fra forskellige stråler i solspektret. Det øger effektiviteten, men på grund af de høje produktionsomkostninger er prisen på sådanne paneler meget højere.
7. Den energi, der ikke omdannes til elektricitet, bliver omdannet til varme, så solpaneler bliver op til 55 grader varme, og halvlederpaneler bliver op til 180 grader varme i processen. Og jo varmere det bliver, desto mindre bliver solpanelets effektivitet.

Det enkleste diagram af et solpanel.

Forresten! Solpaneler er mest effektive på klare vinterdage, hvor der er masser af lys, og hvor de lave temperaturer afkøler overfladen.

Hvad er solpaneler lavet af

For at studere opbygningen af et solpanel skal du forstå de vigtigste sorter, da produktionsteknologien har betydelige forskelle afhængigt af de anvendte råmaterialer:

1. CdTe-batterier. Cadmiumtellurid anvendes til fremstilling af filmmoduler. Et lag på nogle få hundrede mikrometer er tilstrækkeligt til at opnå en effektivitet på ca. 11 % eller lidt højere. Men målt i watt pr. watt er det mindst 30 % billigere end traditionelle siliciumalternativer. Og det er et meget tyndere og lettere alternativ.
2. CIGS-typen. Forkortelsen betyder, at det indeholder kobber, indium, gallium og selen. Den resulterende halvleder påføres også i et lille lag, men i modsætning til den første variant er effektiviteten her en størrelsesorden højere, nemlig 15 %.
3. GaAs og InP typer er i stand til at deponere et tyndt lag på 5-6 μm og har en effektivitet på omkring 20 %. Dette er et nyt ord inden for teknologier til produktion af elektricitet fra sollys. Takket være deres høje driftstemperaturer kan batterierne opvarmes til et højt niveau uden at miste deres ydeevne. Men da der anvendes sjældne jordarters materialer i produktionen, er prisen for denne type høj.
4. Kvantepunktbatterier (QDSC). De bruger kvantepunkter i stedet for traditionelle bulkmaterialer som absorberende materiale til konvertering af solenergi. Ved at justere båndgabene er det muligt at fremstille moduler med flere bindinger, der absorberer solenergi mere effektivt.
5. Amorft silicium påføres ved fordampning og har en heterogen struktur. Den er ikke særlig effektiv, men den homogene overflade er meget god til at absorbere selv spredt lys.
6. Polykrystallinsk varianter, der fremstilles ved at smelte silicium og afkøle det under bestemte betingelser for at opnå ensrettede krystaller. En af de mest almindelige løsninger på grund af den billige produktion og den gode effektivitet.
7. Monokrystallinsk celler består af enkeltkrystaller, der er skåret i tynde plader og legeret med fosfor. Den længstvarende løsning, som har en lav nedbrydningsgrad og en levetid på mindst 30 år, men oftest 10-15 år længere.

Cadmiumtelluridbatterier er blandt de mest rentable med hensyn til omkostningerne pr. kilowatt elektricitet.

Forresten! Effektiviteten af den ene eller den anden variant afhænger af produktionsteknologien, så det er nødvendigt at afklare den.

Læs også

Typer og installationsmetoder for solpaneler

 

Fordele og ulemper ved solpaneler

Hver type har sine egne egenskaber, som er værd at overveje, når man skal vælge den bedst egnede type:

1. Monokrystallinske paneler har den højeste virkningsgrad og sparer dermed på modulpladsen. De har en levetid på mindst 25 år og er langsomme til at miste kraft. Samtidig er overfladen meget følsom over for snavs og skal rengøres ofte. Og prisen er den højeste af alle siliciumbaserede varianter.
2. Polykrystallinske varianter absorberer ikke solens stråler så effektivt, men fungerer bedre i diffust lys. De giver mere værdi for pengene, men fylder mere på grund af deres lavere effektivitet.
3. Amorfe siliciumbatterier kan placeres hvor som helst, herunder på vægge i bygninger, fordi de absorberer diffust lys godt. Med deres lave effektivitet har de en lav pris, så de kan bruges som en økonomisk løsning. Samtidig holder de længe og er ikke så bange for overfladeforurening.
4. Sjældne jordarters varianter har samme fordele og ulemper, så de kan betragtes sammen. De er bedre end klassiske paneler med hensyn til effektivitet og kan påføres på film, hvilket er praktisk. De har et større temperaturområde, så opvarmning påvirker ikke ydeevnen. Men på grund af den høje pris og metallernes sjældenhed anvendes disse muligheder ikke i massevis.

Muligheden for vægmontering forenkler installationsarbejdet.

Hvor skal du bruge

Alle de undersøgte muligheder kan installeres i den private sektor for at få elektricitet fra solen og spare på energiomkostningerne eller endda for at opnå fuld autonomi. Der er nogle enkle retningslinjer for brugen, som du skal overveje:

1. Monokrystallinske og polykrystallinske varianter installeres bedst på taget eller på jorden med en ramme, der er konstrueret i den rigtige vinkel på forhånd. Vinklen skal helst være justerbar, så du kan tilpasse dig solen.
2. Filmmodulerne kan placeres overalt, både på vægge og på tage. De fungerer godt, selv om strålerne ikke når overfladen i den rigtige vinkel, hvilket er meget vigtigt.
3. Industrien foretrækker folieradiatorer, da de er billigere og lettere at installere.

Filmversioner er lettere at installere til store mængder arbejde.

Der findes flere forskellige typer solpaneler, men ca. 90 % af markedet er optaget af traditionelle siliciummodeller på grund af deres lave pris og gode ydeevne. Du kan også vælge en af halvlederløsningerne, men så skal du bruge halvanden til to gange så mange penge.