Comment fonctionnent les panneaux solaires

La conception d'une batterie solaire et le principe de son fonctionnement dépendent des matériaux et de la technologie dont elle est faite. Par conséquent, vous devez comprendre les caractéristiques des principales options afin de comprendre quelles sont leurs différences et de choisir la solution appropriée à utiliser. Toutes les données sont pertinentes pour les produits de haute qualité, les batteries bon marché peuvent ne pas répondre aux paramètres déclarés, car elles sont souvent fabriquées avec des violations de la technologie.

Conception de panneaux solaires rigides standard.

Terminologie

Les principaux termes utilisés dans ce domaine :

1. L'énergie solaire est l'électricité qui est obtenue à partir du soleil lors de l'utilisation de panneaux.
2. Insolation solaire - montre la quantité de lumière solaire qui tombe sur un mètre carré d'une surface située perpendiculairement aux rayons.
3. Les cellules photovoltaïques sont des modules capables de convertir la lumière du soleil en énergie électrique. Habituellement, ils produisent de 1 à 2 watts d'énergie, mais il existe également des options plus productives.
4. Une installation photovoltaïque est un ensemble d'équipements qui convertit la lumière du soleil en électricité.
5. Les panneaux ou panneaux solaires sont un groupe de cellules photovoltaïques regroupées en un grand module et connectées en série ou en série-parallèle. Typiquement, une batterie comprend de 36 à 40 segments.
6. Un réseau est une série de panneaux solaires connectés pour fournir la quantité de courant souhaitée.
7. Modules de cadre - structures dans un cadre en aluminium, durables et étanches.
8. Les éléments sans cadre sont des options flexibles, ils sont utilisés dans des conditions de charges plus faibles.
9. Le kilowattheure (kW) est une mesure standard de la puissance électrique.
10. Efficacité (efficacité) - panneaux solaires. Montre combien d'énergie solaire qui frappe la surface est convertie en électricité. Habituellement, l'indicateur est de 15 à 24%.
11. La dégradation est une diminution de la capacité des panneaux solaires due à des causes naturelles. Il est mesuré en pourcentage des indicateurs originaux.
12. Les charges de pointe sont les moments où la plus grande quantité d'électricité est nécessaire.
13. Le silicium cristallin est la matière première pour la fabrication de panneaux solaires. L'option la plus courante et la plus durable pour aujourd'hui.
14. Le silicium amorphe est une composition déposée en surface par évaporation et recouverte d'une composition protectrice.
15. Les semi-conducteurs sont des substances qui peuvent conduire le courant dans certaines conditions. Cela inclut la plupart des nouveaux matériaux utilisés dans la fabrication des panneaux solaires.
16. Un onduleur est un dispositif de conversion du courant continu en courant alternatif.
17. Contrôleur - régule la tension de sortie des modules solaires pour charger correctement les batteries.

Carte de l'insolation sur le territoire de la Russie.

Ce ne sont que les termes les plus courants, il existe des options supplémentaires. Mais même connaître les bases vous aidera à mieux comprendre le sujet.

Catégories de qualité

Pour évaluer la qualité d'un panneau solaire, il faut tout d'abord connaître la classe de matières premières utilisées pour la fabrication des cellules photovoltaïques. L'efficacité et la durée de vie des produits finis en dépendent. 4 cours principaux :

1. Classe A - la meilleure option, dans laquelle il n'y a aucun dommage ni fissure. L'uniformité du remplissage et la douceur de la surface garantissent des performances élevées, souvent même supérieures à celles indiquées dans la documentation. De plus, cette option présente le taux de dégradation le plus faible et conserve longtemps de bonnes performances.
2. Catégorie B légèrement moins bonne qualité, il peut y avoir des défauts sur la surface. Mais en même temps, le plus souvent, l'utilisation permet d'obtenir des produits comparables en efficacité à la classe A. Les indicateurs de dégradation sont d'un ordre de grandeur pire, ils perdent donc plus rapidement leurs caractéristiques d'origine.
3. Classe C - une option dans laquelle il peut y avoir des défauts assez graves - des fissures aux éclats et autres dommages. À un prix, de tels modules sont beaucoup moins chers, mais leur efficacité ne dépasse pas 15%. Une solution peu coûteuse qui convient aux petites charges.
4. Classe D - en substance, il s'agit des déchets restant après la fabrication des cellules photovoltaïques, qui ne doivent pas être utilisés pour fabriquer des batteries. Mais de nombreux fabricants peu honnêtes, notamment asiatiques, les utilisent en production. Les performances de cette option sont extrêmement faibles.

Il vaut mieux choisir la première option, dans les cas extrêmes, la seconde convient également.Seuls eux peuvent fournir une efficacité normale et serviront longtemps.

Le film de protection des panneaux solaires doit également être de haute qualité.

Le matériau de stratification EVA est un film spécial qui se trouve sur la face avant et peut être utilisé sur le mauvais côté. L'objectif principal est de protéger les éléments de travail contre les effets néfastes sans interférer avec la lumière du soleil. Les options de haute qualité durent environ 25 ans, celles de mauvaise qualité - de 5 à 10. Il est impossible de déterminer la variété à l'œil nu, il est donc plus facile de partir du prix - pour les bonnes options, il ne sera pas bas.

Dans la vidéo, par exemple, ils comprennent clairement comment un courant électrique apparaît sous l'influence de la lumière du soleil.

Principe d'opération

Il est assez difficile d'expliquer les caractéristiques de la batterie solaire, mais vous pouvez comprendre les points généraux :

1. Lorsque la lumière du soleil frappe les cellules photoélectriques, la formation de paires électron-trou hors d'équilibre commence là.
2. En raison de l'excès d'électrons, ils commencent à se déplacer vers la couche inférieure du semi-conducteur.
3. La tension est appliquée au circuit externe. Un pôle positif apparaît au contact de la couche p et un pôle négatif apparaît au contact de la couche n.
4. Si une batterie est connectée aux photocellules, un cercle vicieux est alors obtenu et des électrons en mouvement constant assurent une charge progressive de la batterie.
5. Les modules de silicium conventionnels sont des cellules à jonction unique qui ne peuvent générer de l'énergie qu'à partir d'un certain spectre de lumière solaire. C'est pour cette raison que l'efficacité de l'équipement est faible.
6. Pour résoudre le problème, les fabricants ont développé des options en cascade, ils peuvent prendre l'énergie de différents rayons du spectre solaire.Cela augmente l'efficacité, mais en raison du coût de production élevé, le prix de ces panneaux est beaucoup plus élevé.
7. L'énergie qui n'est pas convertie en électricité se transforme en chaleur, de sorte que les panneaux solaires chauffent jusqu'à 55 degrés pendant le fonctionnement et les batteries à semi-conducteurs jusqu'à 180. De plus, à mesure que la batterie solaire chauffe, l'efficacité de la batterie solaire diminue.

Le schéma le plus simple de la batterie solaire.

D'ailleurs! Les panneaux solaires sont plus efficaces les jours d'hiver clairs, lorsqu'il y a suffisamment de lumière et que la basse température refroidit la surface.

De quoi sont-ils faits

Pour étudier le dispositif d'une batterie solaire, vous devez comprendre les principales variétés, car la technologie de production présente des différences importantes en fonction des matières premières utilisées:

1. Piles CdTe. Le tellurure de cadmium est utilisé dans la fabrication de modules de film. Une couche de plusieurs centaines de micromètres suffit pour obtenir un rendement de l'ordre de 11% ou un peu plus. C'est un chiffre franchement bas, mais en termes de puissance de 1 watt, le coût de l'électricité est au moins 30% moins cher que les options traditionnelles au silicium. Malgré le fait que cette variété est beaucoup plus fine et plus légère.
2. Type CIGS. L'abréviation signifie que la composition comprend du cuivre, de l'indium, du gallium et du sélénium. Il s'avère un semi-conducteur, qui est également appliqué dans une petite couche, mais contrairement à la première option, le rendement est ici d'un ordre de grandeur supérieur et s'élève à 15%.
3. Types GaAs et InP distingue la possibilité d'appliquer une couche mince de 5-6 microns, tandis que l'efficacité sera d'environ 20%. C'est un nouveau mot dans les technologies pour extraire l'électricité de la lumière du soleil.En raison des températures de fonctionnement élevées, les batteries peuvent devenir très chaudes sans perte de performance. Mais en raison du fait que des matériaux de terres rares sont utilisés dans la production, le coût de ce type est élevé.
4. Piles à points quantiques (QDSC). Ils utilisent des points quantiques comme matériau absorbant pour convertir l'énergie solaire au lieu des matériaux en vrac traditionnels. En raison des caractéristiques du réglage de la bande interdite, il est possible de fabriquer des modules multi-jonctions qui absorbent l'énergie solaire plus efficacement.
5. Silicium amorphe appliqué par évaporation et a une structure hétérogène. Il n'a pas un rendement élevé, mais une surface homogène absorbe très bien même la lumière diffusée.
6. Polycristallin des variantes sont réalisées en faisant fondre du silicium et en le refroidissant dans certaines conditions pour produire des cristaux unidirectionnels. L'une des solutions les plus courantes en raison du faible coût de production et de bons indicateurs d'efficacité.
7. Monocristallin les éléments sont constitués de cristaux solides découpés en fines lamelles et dopés au phosphore. La solution la plus durable avec de faibles taux de dégradation et une durée de vie d'au moins 30 ans, mais le plus souvent de 10 à 15 ans de plus.

Les batteries au tellurure de cadmium sont parmi les plus rentables en termes de coût par kilowatt d'électricité.

D'ailleurs! L'efficacité de l'une ou l'autre option dépend de la technologie de production, elle doit donc être clarifiée.

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Types et méthodes d'installation de panneaux solaires

 

Avantages et inconvénients des panneaux solaires

Chaque type a ses propres caractéristiques qui doivent être prises en compte lors du choix afin de décider quel type est le mieux adapté :

1. Les panneaux monocristallins ont le rendement le plus élevé et, grâce à cela, la zone de placement des modules est économisée. Ils durent au moins 25 ans et perdent lentement de la puissance. Dans le même temps, la surface est très sensible à la saleté, elle doit être lavée fréquemment. Et le prix est le plus élevé de toutes les options à base de silicium.
2. Les options polycristallines n'absorbent pas les rayons du soleil aussi efficacement, mais fonctionnent mieux en lumière diffuse. En termes de rapport qualité-prix, ils sont plus rentables, mais ils prennent plus de place en raison d'une efficacité moindre.
3. Les batteries au silicium amorphe peuvent être placées n'importe où, y compris sur les murs des bâtiments, car elles absorbent bien la lumière diffusée. Avec une faible efficacité, ils ont un prix bas, ils peuvent donc être utilisés comme une option économique. En même temps, ils servent longtemps et n'ont pas si peur de la contamination de surface.
4. Les options de terres rares ont des avantages et des inconvénients similaires, vous pouvez donc les considérer ensemble. En termes d'efficacité, ils sont supérieurs aux panneaux classiques, ils peuvent être appliqués sur le film, ce qui est pratique. Ils ont une plage de température plus large, de sorte que le chauffage n'affecte pas l'efficacité du travail. Mais en raison du prix élevé et de la rareté des métaux, ces options ne sont pas largement utilisées.

L'option murale simplifie le travail d'installation.

Où sont-ils utilisés

Toutes les options envisagées peuvent être installées dans le secteur privé afin de recevoir de l'électricité du soleil et d'économiser les ressources énergétiques ou même d'atteindre une autonomie complète. Quant à l'utilisation, vous devez tenir compte de quelques recommandations simples :

1. Les options monocristallines et polycristallines sont mieux placées sur le toit ou sur le sol, après avoir préalablement construit le cadre à l'angle souhaité.Il est souhaitable que l'angle d'inclinaison soit régulé, afin que vous puissiez vous adapter au soleil.
2. Les modules de film peuvent être placés n'importe où, à la fois sur les murs et sur les toits. Ils fonctionnent bien même si les rayons ne frappent pas la surface à angle droit, ce qui est très important.
3. À l'échelle industrielle, les batteries à film sont également préférées car moins chères et plus faciles à installer.

Les options de film sont plus faciles à installer avec de grandes quantités de travail.

Il existe plusieurs variétés de cellules solaires, mais environ 90 % du marché est occupé par les modèles traditionnels au silicium en raison de leur faible prix et de leurs bonnes performances. Vous pouvez choisir l'une des solutions de semi-conducteurs, mais vous devrez alors dépenser une fois et demie à deux fois plus d'argent.