Sumber energi alternatif menjadi semakin relevan setiap hari. Alasannya adalah ramah lingkungan, terbarukan, dan biaya rendah. Energi matahari adalah salah satu sumber energi yang paling menguntungkan. Selama beberapa miliar tahun ke depan, ia akan terus menerangi planet kita, mengeluarkan energi dalam jumlah besar, tidak seperti gas dan minyak. Hari ini kita telah belajar menggunakan sumber ini menggunakan sistem panel surya, namun hanya sedikit orang yang memahaminya prinsip pengoperasian baterai surya. Mari kita cari tahu.

Pertama, Anda perlu memahaminya sistem tenaga surya rumah Ini bukan hanya panel berwarna hitam atau kebiruan yang dipasang di atap rumah. Penerima cahaya ini hanyalah satu dari empat komponen sistem secara keseluruhan, yang meliputi:

Prinsip pengoperasian baterai surya

Baterai surya atau modul surya merupakan elemen kunci dalam sistem catu daya alternatif tenaga surya. Inilah yang mengubah sinar matahari menjadi listrik yang dapat digunakan. Baterai ini didasarkan pada satu kristal silikon buatan, di kedua sisinya diterapkan lapisan boron dan fosfor.

Arus listrik terbentuk dimana terdapat beda potensial atau “+” dan “-”. Lapisan tambahan memenuhi tujuan ini. Mereka biasanya disebut:

• tipe-n atau lapisan dengan kelebihan elektron (fosfor);
• tipe-p atau lapisan yang kekurangan elektron, yang disebut “lubang” (boron);

Ketika foton dari sinar matahari mengenai lapisan tersebut tipe-n, elektron bebas mulai berpindah ke zona tersebut tipe-p menghasilkan listrik atau biasa disebut. persimpangan pn. Sisi tempat jatuhnya sinar matahari sangatlah penting.

Struktur baterai surya

1. sinar matahari;
2. konduktor atas;
3. lapisan tipe-n (fosfor);
4. zona persimpangan p-n;
5. lapisan tipe-p (boron);
6. konduktor bawah;

Kedua sisi baterai surya dilapisi dengan lapisan pelindung untuk mencegah kerusakan mekanis. Sisi atas (cerah) juga dilapisi dengan lapisan anti-reflektif penyerap cahaya, yang meningkatkan tingkat penyerapan cahaya.

Blok atau modul penerima cahaya individual saling terhubung dalam panel, sehingga meningkatkan daya sistem secara keseluruhan.

Saat ini, biaya panel adalah salah satu faktor paling negatif yang menentukan pembelian panel. Payback period di daerah dengan siang hari yang panjang adalah 5-10 tahun, namun seringkali lebih lama. Orang Cina telah berhasil secara signifikan dalam keinginan mereka untuk mengurangi biaya sel surya dengan mengganti silikon kristal tunggal dengan polikristal, tetapi hal ini mempengaruhi efisiensi baterai yang sudah rendah. Efisiensi rata-rata pengoperasian panel surya bervariasi dari 13 hingga 17%. Efisiensi tertinggi yang dicapai sebesar 24%.

Terakhir, film tentang prinsip pengoperasian baterai surya dengan komentar para ahli:

Setiap saat, umat manusia berupaya memanfaatkan manfaat yang diberikan alam semaksimal mungkin. Buktinya adalah penemuan panel surya. Prinsip pengoperasian panel surya cukup sederhana. Berkat mereka, kalkulator kami sebelumnya berfungsi kapan saja sepanjang hari, musim panas dan musim dingin, terlepas dari jenis dan seringnya penggantian baterai. Dunia modern ditandai dengan penggunaan energi matahari di berbagai bidang dan skala, mulai dari tablet modern hingga pesawat terbang. Artikel ini akan memberi tahu Anda tentang cara kerja baterai surya, jenis dan prinsip pengoperasiannya.

• Sedikit sejarah
• Klasifikasi

Sedikit sejarah

Seperti yang Anda ketahui, baterai surya bukanlah penemuan pertama yang memanfaatkan keseluruhan energi matahari sebagai alternatif energi listrik. Upaya pertama untuk menggunakan sinar matahari adalah pembangkit listrik terminal, yang memiliki nama yang lebih umum sebagai “kolektor”. Prinsip pengoperasiannya adalah memanaskan air hingga 100 ° C menggunakan sinar matahari, yang menghasilkan pembangkitan listrik. Pekerjaan kolektor terdiri dari transformasi energi multi-tahap: akumulasi sinar matahari, pendidihan cairan, pembentukan uap, pergerakan mesin uap dan konversi energi panas menjadi energi mekanik.

Berbeda dengan kolektor, baterai surya secara langsung mengubah keluaran sinar matahari menjadi energi listrik. Perlu juga diperhatikan fitur baterai surya seperti penggunaan cahaya daripada panas, yang memungkinkan pembangkitan listrik bahkan di musim dingin.

Saat ini, prinsip pengoperasian perangkat ini didasarkan pada pengubahan aksi sinar menjadi arus listrik (efek fotolistrik) menggunakan semikonduktor khusus, yang membentuk keseluruhan baterai.

Penemu efek fotolistrik adalah tiga fisikawan terkemuka. Fenomena proses semacam itu dijelaskan oleh fisikawan asal Perancis - Alexandre Edmond Becquerel pada tahun 1839. Kemudian, pada tahun 1873, semikonduktor pertama yang menerapkan efek fotolistrik ditemukan oleh insinyur listrik Inggris Willoughby Smith. Dan prinsip pengoperasian, rangkaian baterai surya dijelaskan lebih rinci dan hukum para penemu sebelumnya dikonfirmasi pada tahun 1905 oleh pemenang Hadiah Nobel terkenal di dunia Albert Einstein.

Pengertian dan Dasar-Dasar Transformasi Energi

Perangkat baterai surya terdiri dari pelat yang dilengkapi dengan rantai semikonduktor (fotosel) yang terhubung. Fotosel melakukan fungsi mengubah sinar matahari menjadi arus listrik. Oleh karena itu, untuk memahami prinsip pengoperasian alat ini sebaiknya mempelajari dasar-dasarnya yaitu fotosel.

Fotosel adalah semikonduktor yang mengubah aksi kuanta radiasi elektromagnetik, yang hanya mampu bergerak dengan kecepatan cahaya, menjadi energi listrik. Proses transformasi ini disebut efek fotolistrik, yang muncul akibat pengaruh sinar matahari pada struktur fotosel. Keunikan strukturnya terletak pada heterogenitasnya, yang dibuat dengan menggunakan paduan berbagai bahan dan pengotor untuk mengubah sifat-sifatnya dari sudut pandang fisika dan kimia.

Untuk menghemat tagihan listrik, pembaca kami merekomendasikan Kotak Hemat Listrik. Pembayaran bulanan akan berkurang 30-50% dibandingkan sebelum menggunakan tabungan. Ini menghilangkan komponen reaktif dari jaringan, sehingga mengurangi beban dan, sebagai konsekuensinya, konsumsi arus. Peralatan listrik mengkonsumsi lebih sedikit listrik dan biaya berkurang.

Pengotor yang sama ini menciptakan sambungan negatif dan positif (p-n), yang merupakan dasar pengoperasian dua semikonduktor dan konduktivitas di antara keduanya. Selain metode ini, yang menciptakan heterogenitas dalam struktur fotosel, juga digunakan:

• menggabungkan semikonduktor dengan celah pita berbeda;
• mengubah komposisi kimia fotosel untuk membentuk struktur celah bertingkat;
• kombinasi metode di atas.

Transformasi energi secara langsung bergantung pada sifat fisik dan listrik struktur dan konduktivitas listrik semikonduktor (fotokonduktivitas). Fotosel terdiri dari berbagai jenis elektron dan lapisannya. Elektroda tempat timbulnya muatan adalah tipe negatif, dan karenanya, anoda (penerima) muatan ini adalah tipe positif. Akumulasi energi matahari terjadi dengan cara ini: elektron yang muncul dari lapisan negatif di bawah pengaruh sinar matahari diterima oleh anoda. Meninggalkan lapisan elektron positif, mereka kembali ke lokasi semula. Kemudian langkah-langkah tersebut diulangi. Oleh karena itu, energi Matahari tetap berada di dalam perangkat.

Klasifikasi

Tergantung pada bahan dan metode pembuatannya, jenis sel surya berikut dibedakan: silikon dan film.

Baterai silikon merupakan perangkat yang bahan aktif utamanya adalah silikon. Silikon memiliki ciri kinerja tinggi dibandingkan bahan lain yang digunakan untuk membuat perangkat ini, dan oleh karena itu sangat diminati. Menurut strukturnya, perangkat silikon dibagi menjadi tiga subtipe:

Perangkat film dibagi menjadi beberapa jenis berikut:

• berdasarkan kadmium telurida menggunakan teknologi film;
• berdasarkan paduan tembaga, indium dan selenium, efisiensi perangkat tersebut adalah 16-20%;
• perangkat film polimer yang terbuat dari fotosel organik, efisiensinya 5-6%.

Diagram koneksi panel surya melibatkan penghitungan beban dan pengaturan pengontrol muatan. Skema paling sederhana dapat dipertimbangkan dengan menggunakan contoh lentera taman. Lampu taman seperti itu secara bertahap tersebar luas karena penerangan jalan setapak, halaman rumput, dan petak taman yang terang. Di musim dingin, cahaya dari lentera taman bertenaga surya kurang terang dibandingkan waktu lainnya. Skema masuk dalam hal ini terdiri dari elemen fotosensitif, baterai penyimpanan, dan baterai surya.

Saat ini, pengembangan sedang dilakukan untuk menghasilkan panel surya skala besar di Antartika. Pembangkit listrik semacam itu akan mengumpulkan energi selama enam bulan hari kutub, yang terjadi di wilayah utara pada musim panas, dan di wilayah selatan pada musim dingin. Energi matahari merupakan alternatif yang layak untuk arus listrik, sehingga cakupan penerapannya luas. Baterai yang ditenagai oleh sinar matahari bahkan digunakan untuk memproduksi pesawat ruang angkasa.

Dalam beberapa tahun terakhir, apa yang disebut “energi alternatif” menjadi semakin populer. Perhatian khusus diberikan pada penggunaan radiasi matahari. Hal ini wajar saja, karena jika Anda membuat suatu elemen yang mampu mengubah sinar cahaya menjadi listrik, Anda bisa mendapatkan sumber energi gratis yang tidak ada habisnya. Dan elemen seperti itu telah diciptakan. Itu disebut “fotosel surya” atau “baterai surya”, dan cara kerja baterai surya cukup mudah untuk dipahami.

Prinsip operasi

Hal utama adalah jangan bingung antara baterai fotovoltaik dengan kolektor surya (keduanya sering disebut “panel surya”). Jika prinsip pengoperasian kolektor didasarkan pada pemanasan cairan pendingin, maka fotosel langsung menghasilkan listrik. Pekerjaan mereka didasarkan pada efek fotolistrik, yang terdiri dari pembangkitan arus di bawah pengaruh sinar matahari pada bahan semikonduktor.

Semikonduktor adalah zat yang atomnya mengandung kelebihan jumlah elektron (tipe-n), atau sebaliknya, kekurangan elektron (tipe-p). Dan area struktur elemen p di mana elektron berpotensi ditempatkan disebut “lubang”. Oleh karena itu, fotosel berbasis semikonduktor terdiri dari dua lapisan dengan jenis konduktivitas berbeda.

Bagaimana cara kerja sel surya dengan struktur ini? Sebagai berikut. Lapisan dalam elemen terbuat dari semikonduktor p, lapisan luar yang jauh lebih tipis terbuat dari semikonduktor n. Pada batas lapisan, muncul apa yang disebut “zona transisi pn”, yang terbentuk karena pembentukan muatan volumetrik positif pada lapisan n dan muatan volumetrik negatif pada lapisan p.

Dalam hal ini, penghalang energi tertentu muncul di zona transisi, yang disebabkan oleh perbedaan potensi muatan. Ini mencegah penetrasi pembawa muatan besar, tetapi dengan bebas memungkinkan pembawa muatan kecil melewatinya, dan dalam arah yang berlawanan. Di bawah pengaruh sinar matahari, beberapa foton diserap oleh permukaan unsur dan menghasilkan pasangan “lubang-elektron” tambahan. Artinya, elektron dan lubang berpindah dari satu semikonduktor ke semikonduktor lainnya, memberi mereka tambahan muatan negatif atau positif. Dalam hal ini, beda potensial awal antara lapisan n dan p berkurang, dan arus listrik dihasilkan di sirkuit eksternal.

Fitur struktur

Banyak fotosel modern hanya mempunyai satu sambungan p-n. Dalam hal ini, pembawa muatan yang berpindah secara bebas hanya dihasilkan oleh foton yang energinya lebih besar atau sama dengan lebar “celah” pada batas transisi. Ini berarti bahwa foton dengan tingkat energi yang lebih rendah tidak digunakan, yang pada gilirannya mengurangi efisiensi sel secara signifikan. Untuk mengatasi keterbatasan ini, struktur foto multilayer (biasanya empat lapis) dibuat.

Mereka memungkinkan penggunaan spektrum matahari yang jauh lebih besar dan memiliki produktivitas yang lebih tinggi. Selain itu, fotosel diposisikan sedemikian rupa sehingga sinarnya mengenai persimpangan dengan celah pita terluas terlebih dahulu. Dalam hal ini, lebih banyak foton “intensif energi” yang diserap, sedangkan foton dengan energi lebih sedikit bergerak lebih dalam dan menstimulasi elemen lain.

Jenis panel surya apa yang ada?

Sel surya, yang prinsip pengoperasiannya didasarkan pada efek fotolistrik, telah diciptakan sejak lama. Kesulitan utama dalam produksinya adalah pemilihan bahan yang mampu menghasilkan arus yang cukup kuat. Percobaan pertama dilakukan dengan sel selenium, namun efisiensinya sangat rendah (sekitar 1%). Saat ini, sel surya sebagian besar menggunakan silikon; produktivitas perangkat tersebut sekitar 22%. Selain itu, sampel sel baru terus dikembangkan (misalnya menggunakan galium atau indium arsenida) dengan efisiensi yang lebih tinggi. Efisiensi maksimum panel surya saat ini adalah 44,7%.

Namun unsur-unsur tersebut sangat mahal dan sejauh ini hanya diproduksi di laboratorium. Sel berdasarkan silikon monokristalin atau polikristalin, serta elemen film tipis, telah tersebar luas. Baterai foto berbahan dasar monokristal lebih mahal, namun memiliki kinerja lebih baik, sedangkan polikristal lebih murah, namun karena strukturnya yang heterogen, kurang efisien. Dalam produksi sel film tipis, bukan kristal yang digunakan, melainkan lapisan silikon yang diendapkan pada substrat fleksibel.

Tak jarang, mereka yang tinggal di rumahnya sendiri harus menghadapi pemadaman listrik karena alasan teknis atau keadaan darurat. Masalah seperti itu tidak hanya menimbulkan ketidaknyamanan, tetapi juga banyak masalah, misalnya makanan rusak, tidak mungkin melakukan pekerjaan jika memerlukan penggunaan peralatan listrik. Apa yang harus dilakukan dalam situasi seperti ini? Ada baiknya memasang panel surya, yang memungkinkan Anda menyelesaikan masalah ini secepat mungkin dan hanya dapat memberikan manfaat dan tidak lebih.

Baterai surya (atau panel) adalah baterai (disebut pelat foto) yang mengubah konduktivitasnya dan melepaskan energi saat terkena sinar matahari. Transformasi inilah yang akan memungkinkan struktur perumahan diperkaya dengan listrik yang diperlukan. Biasanya, panel surya tersedia dalam berbagai jenis.

Desain berikut tersedia untuk dijual:

• Monokristalin;
• Polikristalin;
• Amorf.

Setiap desain memiliki kinerja tertentu, yang secara langsung menentukan prinsip pengoperasian dan harga. Pelat dengan daya minimum dianggap sebagai baterai yang dibuat berdasarkan kristal tunggal, dan juga memiliki harga terendah. Pada dasarnya, mereka mencoba menggunakannya dalam kondisi di mana pasokan listrik yang konstan tidak terlalu penting.

Pemilik rumah pribadi dan baterai semacam itu harus hati-hati memastikan bahwa panel fotovoltaik bersih, karena jika sejumlah besar kontaminan seperti salju, kotoran burung, dan bahkan daun kering jatuh pada lapisannya, hal ini akan mengurangi efisiensi pengoperasian dan mengurangi tingkat tegangan yang diberikan. Baterai surya untuk rumah bekerja berdasarkan prinsip khusus.

Yaitu:

1. Energi matahari ditangkap oleh pelat berbahan silikon.
2. Saat dipanaskan, energi dilepaskan.
3. Selanjutnya, elektron diaktifkan, yang memfasilitasi pergerakannya di sepanjang konduktor.
4. Konduktor mengarahkan arus ke rongga baterai, ini membentuk semacam pengisian ulang.
5. Melalui koneksi kabel, arus disuplai ke peralatan rumah tangga.

Prinsip pengoperasian instalasi cukup jelas, tetapi ada baiknya Anda membiasakan diri dengan fitur perawatan baterai dan apakah diperlukan atau tidak. Awalnya, perlu dicatat bahwa baterai surya tidak memiliki bagian yang bergerak sama sekali, karena ini adalah struktur yang tidak bergerak.

Cara merawat baterai surya agar berfungsi

Biasanya, pembersihan lapisan harus dilakukan setiap 7 hari sekali. Para ahli percaya bahwa ini cukup untuk menjaga kondisi optimal pelat dalam bentuk aslinya. Sejumlah prosedur lain juga perlu dilakukan; ini akan memungkinkan panel dioperasikan tanpa masalah, serta menghilangkan pembentukan cacat dan malfungsi.

Wajib:

1. Inspeksi eksternal untuk mengidentifikasi pengencang yang longgar dan pembentukan retakan pada rangka.
2. Membersihkan panel.
3. Periksa kabel daya apakah ada kabel yang terbuka, yang dapat menyebabkan kebakaran.
4. Memantau dan mencatat keadaan indikator otomasi dan instrumentasi.
5. Pelacakan tingkat pengisian daya baterai.
6. Memantau kondisi komponen struktural blok untuk mengidentifikasi formasi korosif.
7. Memeriksa kekuatan casing panel.

Penyesuaian posisi struktur juga diperlukan, tergantung pada waktu dalam setahun, dan pengencangan setiap sambungan berulir. Selain itu, Anda dapat menyiram panel dengan selang menggunakan air mengalir biasa, yang cukup untuk 4 prosedur per tahun.

Anda dapat merakit generator angin yang aman dan efisien dengan tangan Anda sendiri. Seluruh tahapan pekerjaan dijelaskan pada halaman berikut:

Efisiensi panel surya dan parameter lainnya

Panel surya terbuat dari bahan seperti silikon, dan saat membelinya, Anda harus memperhatikan fitur-fitur seperti adanya indikator efisiensi, yang harus melebihi 20%, dan tingkat ketahanan yang tinggi.

Kehadiran kaca tempered, ketahanan terhadap kondisi cuaca paling keras, lapisan polikristalin, jika produk dipasang di daerah dengan suhu panas, sangat diperlukan.

Lapisan monokristalin penting untuk area dengan kondisi iklim yang tidak mendukung. Kompor tenaga surya silikon modern memiliki sejumlah keunggulan. Mereka yang sudah menggunakan instalasi serupa merespons dengan sangat positif.

Produk-produk berikut ini diakui:

• Otonom;
• Hemat biaya maksimal, karena tidak perlu membayar listrik;
• Sangat nyaman digunakan, karena tidak diperlukan penyesuaian;
• Menguntungkan, karena sumber daya diisi ulang secara otomatis;
• Lingkungan;
• Aman;
• Praktis, karena dapat digunakan sebagai cadangan atau utama;
• Sangat tahan lama.

Ada beberapa kelemahan, tetapi dengan latar belakang banyak kualitas positif, kelemahan tersebut dapat disebut tidak signifikan. Ini termasuk biaya tinggi, ketahanan yang rendah terhadap bencana cuaca, kebutuhan untuk menyiapkan lokasi untuk lokasi struktur, pemeliharaan, penurunan produktivitas di musim dingin, kebutuhan untuk modernisasi, jika perlu, peningkatan kapasitas dan, karenanya, produktivitas.

Jenis panel surya

Produk monokristalin diakui sebagai produk paling terjangkau untuk menangkap energi matahari, karena dibuat menggunakan teknologi paling sederhana dan kekuatannya jauh lebih rendah dibandingkan jenis pelat lainnya. Setiap jenis memiliki karakteristiknya sendiri, yang menjadi dasar pemilihannya.

Ada tiga jenis kompor tenaga surya:

• Monokristalin;
• Polikristalin;
• Amorf.

Panel berbahan silikon polikristalin merupakan produk yang paling mahal karena dapat mengakumulasi energi matahari bahkan dalam cuaca mendung dan mendung. Keunikannya adalah produktivitasnya yang tinggi, serta pendinginan lelehan silikon yang lambat. Setelah kanvas benar-benar dingin, kanvas tersebut mengalami perlakuan panas berulang kali.

Pelat ini tersedia dalam warna biru tua.

Jika silikon amorf digunakan untuk membuat pelat, maka ini adalah produk yang tidak diproduksi dalam jumlah banyak. Desain ini sedang dalam tahap penyempurnaan dan modernisasi, karena beberapa model uji telah mulai dijual.

Terbuat dari apakah panel surya?

Banyak pemilik berpikir bahwa jika mereka telah membuat peralatan seperti itu sendiri, maka untuk melakukan ini mereka hanya perlu mengikuti teknologi perakitan sistem, tetapi mereka juga harus memenuhi persyaratan yang tinggi.

Komposisi unsur-unsur penangkap energi matahari sangat sederhana, karena seluruh struktur terdiri dari:

• modul surya;
• Pengendali;
• Baterai;
• Pembalik;
• Konverter utama;
• Seperangkat kabel;
• Perangkat yang mampu memantau pengisian daya baterai;
• Perangkat untuk mengambil daya dari baterai.

Selain itu, pelat mungkin mengandung lapisan gulungan film polimer, yang diperlukan untuk perlindungan dari faktor eksternal. Panel surya dirancang untuk menangkap sinar matahari dan mengubahnya menjadi listrik.

Desain baterai surya dan nuansa desain

Segera setelah semua perlengkapan, bahan, dan peralatan yang diperlukan telah diperoleh, konstruksi sebenarnya dapat dimulai. Siapa pun yang menemukan dan secara mandiri menemukan baterai surya harus memulai dengan desain yang mempertimbangkan poin-poin penting.

Yaitu:

1. Lokasi struktur.
2. Sudut kemiringan produk.
3. Perhitungan daya dukung atap jika pemasangan akan dilakukan pada atap itu sendiri, dan bukan pada dinding atau pondasi rumah.

Sudut aluminium digunakan untuk bingkai, yang ketebalannya harus minimal 35 mm. Volume sel harus benar-benar sesuai dengan jumlah fotosel. Misalnya 835x690 mm. Lubang untuk perangkat keras dibuat di bingkai. Oleskan 2 lapis sealant ke bagian dalam sudut. Bingkai diisi dengan kaca plexiglass, polikarbonat, kaca plexiglass atau bahan lainnya.

Untuk menutup jahitan antara bingkai dan lembaran bahan, Anda perlu menekan lembaran dengan hati-hati di sekeliling keseluruhannya.

Produk dibiarkan di luar ruangan sampai benar-benar kering. Kaca dipasang pada 10 titik, di lubang yang sudah disiapkan sebelumnya, yang harus ditempatkan di sudut bingkai dan di setiap sisi. Sebelum memasang fotosel, Anda perlu membersihkan permukaan dari debu. Selanjutnya, kawat disolder ke ubin, yang kontaknya terlebih dahulu diseka dengan larutan alkohol dan ditempatkan di bawah fluks. Saat bekerja dengan kristal, Anda harus berhati-hati, karena strukturnya terlalu rapuh.

Busbar diletakkan di sepanjang kontak dan dipanaskan secara perlahan menggunakan besi solder. Selanjutnya, pelat harus dibalik dan tindakan yang sama harus dilakukan. Kemudian fotosel diletakkan di permukaan kaca plexiglass dalam bingkai, dan dipasang pada pita pemasangan. Sebagai bahan pengikat, dapat digunakan lem silikon biasa, yang diaplikasikan secara bertitik. Satu tetes saja sudah cukup, karena sangat tahan lama.

Susunan kristal harus dengan celah antara 3-5 mm, sehingga ketika dipanaskan di bawah pengaruh sinar ultraviolet, tidak ada deformasi permukaan. Sangat penting untuk menghubungkan konduktor di sepanjang tepi fotosel ke rongga busbar umum. Kualitas penyolderan diuji menggunakan perangkat khusus. Untuk menyegel panel, sealant diterapkan di antara panel. Lembaran harus ditekan dengan hati-hati untuk memastikan daya rekat maksimum pada kaca. Tepi bingkai juga dilapisi dengan sealant.

Sisi rangka dilengkapi dengan konektor penghubung untuk menghubungkan dioda Schottky. Rangkanya dilapisi kaca untuk perlindungan dan sambungannya juga disegel untuk mencegah masuknya uap air ke dalam struktur. Sisi depan perlu dipernis. Panel dipasang di atap, dinding atau tempat lain yang telah ditentukan sebelumnya.

Efisiensi Panel Surya

Seperti yang telah disebutkan, ada berbagai jenis panel surya dan masing-masing memiliki karakteristik tersendiri. Perlu dicatat bahwa ada juga desain hibrida untuk menangkap energi matahari, namun biayanya jauh lebih tinggi, dan terutama digunakan untuk bangunan industri.

Tentu saja, kualitas dan kinerja baterai surya secara langsung bergantung pada efisiensi fotoselnya, yang dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti:

• Kondisi iklim;
• Cuaca;
• Panjang siang dan malam;
• Keseragaman pencahayaan panel;
• Perubahan suhu udara;
• Adanya kotoran pada plastik;
• Kerugian yang tidak dapat diubah.

Pada dasarnya efisiensi atau dengan kata lain kinerja panel surya secara langsung bergantung pada keseragaman penerangan struktur. Misalnya, jika salah satu sel surya suatu struktur memiliki intensitas pencahayaan yang rendah, berbeda dengan yang lain, hal ini akan menyebabkan distribusi sinar matahari yang tidak merata saat mengenai panel, yang berarti akan terjadi kelebihan beban dan penurunan keseluruhan. keluaran energi.

Untuk mengurangi pengaruh faktor tersebut, dalam beberapa kasus, fotosel yang rusak dimatikan begitu saja.

Untuk memastikan kinerja maksimal dari panel surya, panel surya harus diarahkan langsung ke matahari tergantung waktu dalam setahun. Beberapa pemilik struktur seperti itu lebih suka memasang instalasi khusus yang memungkinkan untuk mengontrol dari jarak jauh atau, dengan kata lain, memutar struktur ke arah yang diinginkan. Ada sistem dengan rotasi otomatis tergantung pada lokasi matahari, yang bergerak pada siang hari secara mandiri tanpa bantuan dari luar sesuai program yang diberikan.

Selain itu, efisiensi produk dapat dipengaruhi oleh adanya debu dan kotoran pada pelat, karena beberapa sel surya menjadi gelap sehingga mulai mendistribusikan energi matahari secara tidak merata, seperti yang dijelaskan sebelumnya. Dijual ada komposisi khusus yang dapat digunakan untuk melapisi permukaan baterai surya sehingga mencegah penumpukan berbagai jenis polutan di dalamnya.

Cara kerja baterai surya (video)

Baterai surya adalah peralatan yang mahal, baik dirakit sendiri atau dibeli dalam keadaan jadi, dan kebutuhan akan perawatan terus-menerus dapat menyebabkan ketidaknyamanan, tetapi begitu Anda berinvestasi pada produk ini, Anda dapat puas dengan kehadiran yang terus-menerus. listrik dan tidak adanya biaya untuk waktu yang lama.

Panel surya dianggap sebagai sumber listrik yang sangat efisien dan ramah lingkungan. Dalam beberapa dekade terakhir, teknologi ini semakin populer di seluruh dunia, memotivasi banyak orang untuk beralih ke energi terbarukan yang murah. Tujuan dari perangkat ini adalah untuk mengubah energi sinar cahaya menjadi arus listrik, yang dapat digunakan untuk memberi daya pada berbagai perangkat rumah tangga dan industri.

Pemerintah di banyak negara mengalokasikan sejumlah besar dana anggaran untuk mensponsori proyek-proyek yang ditujukan untuk mengembangkan pembangkit listrik tenaga surya. Beberapa kota bergantung sepenuhnya pada listrik dari matahari. Di Rusia, perangkat ini sering digunakan untuk menyediakan listrik ke rumah-rumah pedesaan dan rumah-rumah pribadi sebagai alternatif yang sangat baik untuk layanan pasokan energi terpusat. Perlu dicatat bahwa prinsip pengoperasian panel surya untuk rumah cukup rumit. Selanjutnya, mari kita lihat lebih dekat cara kerja panel surya untuk rumah secara detail.

Upaya pertama untuk menggunakan energi matahari untuk menghasilkan listrik dilakukan pada pertengahan abad kedua puluh. Saat itu, negara-negara terkemuka di dunia berupaya membangun pembangkit listrik tenaga panas yang efisien. Konsep pembangkit listrik tenaga panas melibatkan penggunaan sinar matahari terkonsentrasi untuk memanaskan air menjadi uap, yang kemudian memutar turbin generator listrik.

Karena pembangkit listrik tersebut menggunakan konsep transformasi energi, efisiensinya sangat minim. Perangkat modern secara langsung mengubah sinar matahari menjadi arus berkat konsep efek fotolistrik.

Prinsip pengoperasian sel surya modern ditemukan pada tahun 1839 oleh seorang fisikawan bernama Alexandre Becquerel. Pada tahun 1873, semikonduktor pertama ditemukan, yang memungkinkan penerapan prinsip pengoperasian sel surya.

Prinsip operasi

Seperti disebutkan sebelumnya, prinsip operasinya didasarkan pada efek semikonduktor. Silikon adalah salah satu semikonduktor paling efisien yang dikenal umat manusia saat ini.

Ketika sel surya (wafer silikon atas dari unit konverter) dipanaskan, elektron dari atom silikon dilepaskan, setelah itu ditangkap oleh atom wafer bawah. Menurut hukum fisika, elektron cenderung kembali ke posisi semula. Oleh karena itu, elektron dari pelat bawah bergerak sepanjang konduktor (kabel penghubung), melepaskan energinya untuk mengisi baterai dan kembali ke pelat atas.

Efisiensi sel surya yang dibuat menggunakan metode deposisi silikon monokristalin jauh lebih tinggi, karena dalam situasi ini kristal silikon memiliki tepi yang lebih sedikit, yang memungkinkan elektron bergerak dalam garis lurus.

Perangkat

Desain baterai surya sangat sederhana.

Desain perangkat didasarkan pada:

• badan panel;
• blok konversi;
• baterai;
• perangkat tambahan.

Tubuh hanya menjalankan fungsi menyatukan struktur, tidak memiliki kegunaan praktis lainnya.

Elemen utamanya adalah blok konverter. Ini adalah fotosel yang terdiri dari bahan semikonduktor yaitu silikon. Kita dapat mengatakan bahwa baterai surya, yang struktur dan prinsip pengoperasiannya selalu sama, terdiri dari bingkai dan dua lapisan tipis silikon, yang dapat diaplikasikan ke permukaan menggunakan metode monokristalin dan polikristalin.

Biaya baterai, serta efisiensinya, bergantung pada metode penerapan silikon. Jika silikon diterapkan dalam bentuk monokristalin, efisiensi baterai akan setinggi mungkin, begitu pula biayanya.

Jika kita berbicara tentang cara kerja baterai surya, maka kita tidak boleh melupakan baterai. Biasanya, dua baterai digunakan. Yang satu adalah yang utama, yang kedua adalah yang cadangan. Yang utama mengumpulkan listrik, segera mengirimkannya ke jaringan listrik. Yang kedua mengumpulkan kelebihan listrik, dan kemudian mengirimkannya ke jaringan ketika tegangan turun.

Perangkat tambahan termasuk pengontrol yang bertanggung jawab untuk mendistribusikan listrik di jaringan dan antar baterai. Sebagai aturan, mereka beroperasi berdasarkan prinsip rheostat sederhana.

Dioda adalah elemen surya yang sangat penting. Elemen ini dipasang pada setiap bagian keempat blok konverter, melindungi struktur dari panas berlebih akibat tegangan berlebih. Jika dioda tidak dipasang, kemungkinan besar sistem akan gagal setelah hujan pertama.

Bagaimana cara menghubungkan

Seperti disebutkan sebelumnya, desain baterai tenaga surya cukup rumit. Tata letak panel surya yang tepat akan membantu Anda mencapai efisiensi maksimum. Unit konverter perlu dihubungkan menggunakan metode seri paralel, yang memungkinkan Anda memperoleh daya optimal dan tegangan paling efisien dalam jaringan listrik.

Jenis panel surya

Ada beberapa jenis fotosel untuk baterai surya, yang berbeda dalam struktur kristal silikonnya.

Ada tiga jenis fotosel:

• polikristalin;
• monokristalin;
• amorf.

Panel jenis pertama lebih murah, tetapi kurang efisien, karena jika silikon diendapkan secara polikristalin, maka elektron tidak dapat bergerak lurus.

Sel surya monokristalin memiliki efisiensi maksimal yang mencapai 25%. Biaya baterai semacam itu lebih tinggi, tetapi untuk mendapatkan 1 kilowatt, diperlukan area fotosel yang jauh lebih kecil dibandingkan saat menggunakan panel polikristalin.

Sel surya fleksibel terbuat dari silikon amorf, tetapi efisiensinya paling rendah yaitu 4-6%.

Keuntungan dan Kerugian

Keuntungan utama panel surya:

• energi matahari benar-benar gratis;
• memungkinkan Anda menerima listrik ramah lingkungan;
• cepat membayar sendiri;
• instalasi sederhana dan prinsip operasi.

Kekurangan:

• biaya tinggi;
• Untuk memenuhi kebutuhan listrik sebuah keluarga kecil diperlukan fotosel yang cukup luas;
• efisiensi turun secara signifikan dalam cuaca mendung.

Bagaimana mencapai efisiensi maksimum

Saat membeli panel surya untuk rumah Anda, sangat penting untuk memilih desain yang dapat menyediakan daya yang cukup bagi rumah Anda. Efisiensi panel surya dalam cuaca mendung diyakini sekitar 40 W per 1 meter persegi per jam. Faktanya, dalam cuaca berawan, keluaran cahaya di permukaan tanah kira-kira 200 watt per meter persegi, namun 40% sinar matahari adalah radiasi infra merah, yang tidak sensitif terhadap panel surya. Perlu juga dipertimbangkan bahwa efisiensi baterai jarang melebihi 25%.

Terkadang energi dari sinar matahari yang intens bisa mencapai 500 W per meter persegi, namun saat menghitung, ada baiknya memperhitungkan indikator minimum, yang akan membuat sistem catu daya otonom tidak terputus.

Setiap hari matahari bersinar rata-rata selama 9 jam, jika kita mengambil rata-rata tahunan. Dalam satu hari, satu meter persegi permukaan konverter mampu menghasilkan 1 kilowatt listrik. Jika penghuni sebuah rumah mengkonsumsi listrik kurang lebih 20 kilowatt per hari, maka luas minimal panel surya sebaiknya kurang lebih 40 meter persegi.

Namun, indikator konsumsi listrik seperti itu jarang ditemukan dalam praktiknya. Biasanya, warga akan menggunakan hingga 10 kW per hari.

Jika kita berbicara tentang apakah panel surya berfungsi di musim dingin, maka perlu diingat bahwa pada saat ini durasi siang hari sangat berkurang, tetapi jika Anda menyediakan sistem dengan baterai yang kuat, maka energi yang diterima per hari harus cukup. , dengan mempertimbangkan keberadaan baterai cadangan.

Saat memilih baterai tenaga surya, sangat penting untuk memperhatikan kapasitas baterai. Jika panel surya diperlukan untuk beroperasi pada malam hari, maka kapasitas baterai cadangan memegang peranan penting. Perangkat juga harus tahan terhadap pengisian ulang yang sering.

Terlepas dari kenyataan bahwa biaya pemasangan panel surya dapat melebihi 1 juta rubel, biaya tersebut akan terbayar dalam beberapa tahun, karena energi surya benar-benar gratis.

Video

Video kami akan memberi tahu Anda cara kerja baterai surya.