Soorten zonnecellen en hun kenmerken

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Zonnebatterijen beginnen aan populariteit te winnen onder de bevolking. Ze zijn geïnstalleerd op de daken van huizen, voertuigen. Sommigen van hen zijn zelfs aangepast voor elektronica, in polshorloges. Op dit moment zijn ze een volwaardig alternatief voor elektrische energie geworden of fungeren ze als aanvulling.

Hoe werken ze?

Zonnemodules zijn het belangrijkste element in een fotovoltaïsch systeem. Het is een paneel met zonnecellen gemaakt van silicium.

Om elektriciteit op te wekken, worden al deze componenten samengevoegd tot blokken, die vervolgens worden bedekt met een gelamineerde film - dit is nodig voor het afdichten. Daarna wordt alles in het frame geplaatst. Het apparaat is vrij eenvoudig, maar het zal problematisch zijn om het thuis te monteren. Het is onmogelijk om zelf een fotovoltaïsche cel te monteren, wat niet gezegd kan worden over het paneel.

Beelden

Zonnebatterijen zijn onderverdeeld in verschillende typen. Er zijn er drie te onderscheiden:

• Monokristallijn. Bij het fabricageproces wordt een materiaal in de vorm van puur silicium gebruikt. Deze basis stelt u in staat om meer efficiëntie uit uw werk te halen. Het rendement varieert in dit geval van 15 tot 20%.
• Amorf silicium. Op het moment van productie wordt een systeem gebruikt - de verdampingsfase. Silicium is bedekt met een beschermende laag. Een aantal voordelen van siliciumzonnecellen zijn onder meer een acceptabele kostprijs, die wordt verkregen door de eenvoudige technologie die bij de productie wordt gebruikt. Dergelijke systemen zijn groot in oppervlakte. Efficiëntie varieert van 5% tot 8%.
• Polykristallijn. Deze zonnecel wordt geproduceerd op basis van amorf silicium. Het wordt niet uitgerekt tijdens het productieproces. Heeft lage kosten. Het kan niet alleen in het dagelijks leven worden gebruikt, maar ook in de industrie. Het rendement ligt tussen 10 en 14%.

Voor- en nadelen van zonnepanelen

Zonnepanelen bestaan uit fotovoltaïsche cellen die tijdens bedrijf energie van de zon omzetten in elektriciteit.

Enkele van de voordelen omvatten de volgende punten:

1. Het hele ontwerp van de batterij is vrij eenvoudig, er zitten geen bewegende delen in. Er wordt stabiel en zonder onderbreking gewerkt, de betrouwbaarheid is hoog.
2. Installatiewerk is niet moeilijk. Geen kostbaar systeemonderhoud nodig.
3. Energie van de zon wordt direct omgezet in elektriciteit, er is geen extra tijd voor nodig.
4. Energie wordt gedurende de dag opgewekt zolang de zon aanwezig is. In sommige gevallen is het mogelijk om elektriciteit te ontvangen tijdens bewolkte tijden, maar de efficiëntie van het werk zal afnemen.
5. De levensduur is lang, het wordt niet gemeten in jaren, maar in tientallen jaren.
6. Het productieproces maakt gebruik van milieuvriendelijke materialen, wat als zeer belangrijk wordt beschouwd in de huidige samenleving, waar sprake is van een moeilijke omgeving met het milieu.

Ondanks alle voordelen, kunnen er negatieve aspecten aan het werk zijn:

1. Op silicium gebaseerde halfgeleiders zijn duur. Dit materiaal wordt beschouwd als het belangrijkste element in het hele systeem. Het beïnvloedt zowel de kosten van het paneel zelf als de kosten van de ontvangen energie.
2. Efficiëntie is laag. Tot op heden is het batterijvermogen per 1 vierkant ongeveer 120 watt. Deze indicator is zo onbeduidend dat het volkomen onmogelijk is om de ontvangen elektriciteit te gebruiken voor verlichtingsarmaturen in een kleine kamer.
3. Het verkrijgen van elektriciteit is afhankelijk van de lengte van de daglichturen, weersomstandigheden en seizoenen. In de winter wordt bijvoorbeeld het ontvangen energieniveau aanzienlijk verminderd. Dit komt door een bewolkte lucht, mist en korte daglichturen.

Waar kan ik het gebruiken?

Deze panelen worden veel gebruikt, niet alleen in het dagelijks leven, in het proces van het leven, maar ook in de industrie en productie:

• ze laden huishoudelijke batterijen opelektrische apparaten;
• opladen van elektrische auto bezig;
• ze kunnen worden gebruikt om hele gebouwen van elektriciteit te voorzien;
• in sommige gevallen is het mogelijk om op bepaalde plaatsen te gebruiken;
• je kunt er zelfs in de ruimte energie van krijgen.

Alle energie die overdag wordt opgewekt, wordt opgeslagen in batterijen, waarna de apparaten zelfs in het donker kunnen werken.

Wat is het werkingsprincipe en het apparaat?

Zonnecellen werken volgens hetzelfde principe als toen ze voor het eerst werden ontwikkeld. Dit principe is iedereen bekend, omdat het werd bestudeerd in het schoolcurriculum en fysieke experimenten uitvoerde. De transistor, die geen bovenklep had, liet licht door in de p- en n-overgangen.

Nadat de voltmeter was aangesloten, was te zien dat er een kleine hoeveelheid energie vrijkwam op het moment dat de zonnestralen erop kwamen. Eerder voerden wetenschappers experimenten uit op het werk, vergrootten ze het gebied voor overgangen. Als resultaat verschenen er zonnepanelen.

Het ontwerp van het zonnestelsel van elementen bevat:

• Oppervlak gemaakt van transparant glas. Op haar vallen de zonnestralen.
• Glazen zijn bevestigd aan de stijve randen van het paneel. Het zijn platen van metaal, die tegelijkertijd als positieve elektroden fungeren.
• Zonne scheikundig element. Siliciumtype p.
• Silicium type n.
• Ondergrondgemaakt van metaal, dat is ontworpen om als negatieve elektroden te fungeren.

Het is de moeite waard om te weten dat energie van de zon niet de hele dag kan worden ontvangen. Batterijen kunnen 's nachts niet functioneren. In de winter worden de daglichturen verminderd. Op zulke momenten heeft het hoofdapparaat een toevoeging nodig in de vorm van een energieopslagapparaat.

In de meeste gevallen wordt een elektrische batterij gebruikt. Deze wordt aangesloten op het paneel en slaat de opgewekte energie op, waardoor er 's avonds gewerkt wordt.

Het niveau van efficiëntie hangt volledig af van het gebruikte materiaal. Bij gebruik van monokristallijn silicium is dat bijvoorbeeld bijna 20%, polykristallijn silicium verlaagt dit cijfer met 10%. Het efficiëntieniveau kan worden beïnvloed door de gladheid van het oppervlak, de temperatuur van de lucht, de locatie van de batterijen ten opzichte van de zon.

Wat is de relevantie van het gebruik?

Tegenwoordig is het gebruik van milieuvriendelijke materialen het meest relevant. Elektriciteit, die wordt verkregen bij elektriciteitscentrales - nucleair, water, thermisch, wordt steeds duurder. Dit komt door de dure productie. Op het moment dat een zonnebatterij wordt gebruikt, kan een persoon zichzelf met recht als onafhankelijk beschouwen, zelfs van een staat die elektriciteit aanbiedt voor gebruik tegen te hoge kosten.

Als je eenmaal een bepaald bedrag uitgeeft, kun je de energierekeningen, meters en nutsvoorzieningen volledig vergeten. Op het moment dat deze panelen geplaatst worden, wordt de hele woning vertaald. Dit omvat nietalleen licht, maar ook verwarming, sanitair - warm water.

Zonneschijn is een uitstekende bron van elektriciteit. En het belangrijkste is dat deze bron gratis, milieuvriendelijk en onuitputtelijk is.

Stappen in de productie van elementen op basis van een enkel kristal

De meeste zonnecellen zijn gemaakt van polykristallijn en monokristallijn silicium. Het productieproces kost veel tijd, moeite en geld.

De belangrijkste productiestappen voor monokristallijn silicium zijn:

1. Siliciumproductie. Om silicium te verkrijgen wordt kwartszand gebruikt, dat een grote hoeveelheid siliciumdioxide bevat. Dergelijk zand doorloopt verschillende zuiveringsstadia, waardoor je zuurstof volledig kunt elimineren. Dit komt door het smelten bij hoge temperatuur met behulp van chemicaliën.
2. Het kristal halen. Na reiniging wordt het silicium transparant. Kristallen beginnen te groeien om de structuur te stroomlijnen. Het proces is als volgt: stukjes silicium worden in een kroes geplaatst, verwarmd en onderworpen aan smelten. Aan de gesmolten massa worden kristalmonsters toegevoegd, die gelijkmatig over het hele oppervlak worden verdeeld en in lagen beginnen te groeien. Dit proces duurt lang, wat resulteert in een groot, uniform kristal.
3. Verwerking. Dit proces begint met het opmeten en verder verwerken van het kristal om de gewenste vorm te geven. Bij het verlatenuit de smeltkroes heeft het kristal een ronde vorm, wat onhandig is voor verder gebruik. Om het te gebruiken, moet het de vorm hebben van een vierkant. Nadat het afgewerkte materiaal met staaldraad is verwerkt, wordt het met een draad tot identieke platen gesneden. De grootte van de platen varieert van 0,25 tot 0,3 centimeter. Daarna worden ze schoongemaakt, gecontroleerd op defecten en de hoeveelheid energie die kan worden opgewekt.
4. Ontwikkeling van fotovoltaïsche cellen. Om ervoor te zorgen dat silicium elektrische energie kan opwekken, wordt er boor met fosfor aan toegevoegd. Na verwerking is fosfor een vrij elektron van type n, en de kant met boor bevat deze elektronen niet en heeft type p. Er verschijnt dus een overgang tussen de twee kanten.
5. Montageproces. Aanvankelijk zijn de platen in een ketting verbonden en vervolgens - in een blok. Eén plaat heeft een gemiddeld vermogen van 2 V en 0,6 W aan spanning. Het batterijvermogen is volledig afhankelijk van het aantal cellen. Het spanningsniveau wordt verkregen uit de aansluitvolgorde. Alle elementen en modules zijn parallel aan elkaar geschakeld. Alle cellen zijn bedekt met een speciale film, overgebracht naar het glasoppervlak en in een rechthoekig frame geplaatst. Nadat de module gereed is, wordt deze getest. Na een volledige controle is het klaar voor gebruik.

Zonnepanelen kunnen parallel, in serie of parallel in serie met elkaar worden verbonden. De keuze hangt volledig af van welk spanningsniveau je nodig hebt om in het proces te komen.

Productieproces van polykristallijn silicium

ProcesDe productie van een module op basis van polykristallijn silicium gebeurt op dezelfde manier als bij monokristallijn silicium. Het verschil is alleen aanwezig in de groei van kristallen. Hier zijn verschillende methoden voor, maar op dit moment is er maar één aan populariteit gewonnen - het Siemens-proces. De hele essentie van de methode ligt in het feit dat het silaan aanvankelijk wordt gereduceerd en vrij silicium wordt neergeslagen. Dit wordt gedaan door interactie met een speciaal mengsel dat de elementen waterstof en silaan bevat met een temperatuurregime van 600 tot 1350 graden Celsius.

Zo werkt het productieproces van zonnecellen.

Hoe maak je thuis een zonnepaneel?

Velen hebben de neiging om aan te nemen dat doe-het-zelf-zonnecellen vrij moeilijk te monteren zijn, zelfs bijna onmogelijk. In feite is alles anders. Het zal veel moeite kosten, maar het proces zelf is niet moeilijk, zoals het in eerste instantie lijkt. De grootste moeilijkheid die u tijdens het werk kunt tegenkomen, is het verzamelen van een zonnecel met uw eigen handen. Als het u lukt om zelf een dergelijk mechanisme te creëren, kunt u niet alleen nadenken over het weigeren om voor nutsvoorzieningen te betalen, maar ook over de implementatie van uw eigen bedrijf. Op dit moment zijn zonnepanelen zeer relevant voor de verkoop van door hen gereproduceerde energie. Het belangrijkste is dat de betaling wordt gedaan in een van de meest stabiele valuta's - de euro. Is de productie van zonnecellen geen aandacht waard?

Om met fotocellen te kunnen werken, moet je beschikken overvaardigheden en ervaring op dit gebied. Dit betreft in de eerste plaats het solderen, maar ook respect voor alle elementen. Om te kunnen werken heb je een goed soldeergereedschap nodig dat geschikt is voor delicaat werk. Het zal niet werken om zelf enkel- en polykristallen te maken. Hiervoor kunt u kant-en-klare blanco's gebruiken.

Fotocellen

De eerste stap in het werk is het selecteren van de benodigde fotocellen. Voor batterijvoeding kan silicium met poly- en monocellen worden gebruikt. Het belangrijkste is om bij het werken rekening te houden met het prestatieniveau en de nuance. In monocellen is de efficiëntie bijvoorbeeld hoger, maar in polycellen gaat er veel energie verloren bij bewolkt weer.

Alle cellen zijn onderverdeeld in klassen. Het zijn er in totaal vier. Grade A heeft de beste kwaliteit zonder gebreken. Deze klasse wordt gebruikt in het werk van solide en grote organisaties, bedrijven. De prestatie is hoog, maar de kosten zullen passend zijn.

Wanneer de batterij zelf wordt geproduceerd, kan worden gekozen voor klasse B. Het rendement is lager dan bij de vorige cellen, terwijl de kosten aanzienlijk verschillen. Sommige organisaties gebruiken deze klasse bij het vervaardigen van batterijen voor de verkoop, wat de lage efficiëntie verklaart.

Sommige mensen kopen alles wat ze nodig hebben via online winkels. Als u naar een speciaalzaak gaat, kunt u alle componenten in één keer kopen. Dan hoef je niet te wachten op de bezorging.

Sets

Om een zonnecel te verzamelen, zijn cellen alleen niet genoeg, omdat ze op de een of andere manier moetenvolgens het schema met elkaar in verbinding staan. Dit vereist het gebruik van geleiders en extra materialen. Dat is de reden waarom sommige fabrikanten een kant-en-klare kit te koop aanbieden, waarin al het materiaal dat nodig is tijdens het werken al aanwezig is.

Deze set kan maximaal 72 elementen, geleiders, banden, diodes voor het circuit bevatten, evenals een potlood met een speciaal zuur om te solderen.

Sommige sets kunnen kant-en-klare fotocellen bevatten waarop geleiders zijn gesoldeerd. Om te verzamelen, volstaat het om alles volgens het schema te verzamelen en te verbinden. Deze optie is het meest optimaal wanneer de zonnecellen voor het monteren van zonnepanelen handmatig worden aangesloten. Het materiaal is erg klein en kwetsbaar, wat een aantal problemen veroorzaakt tijdens het proces.

Solderen

In het geval dat al het materiaal - elementen en geleiders - afzonderlijk is gekocht, ziet het hele proces van het solderen van zonnecellen er als volgt uit:

1. Geleiders worden op de gewenste lengte gesneden. Het is het beste om dit werk te doen volgens de sjabloon.
2. De geleiders zijn netjes op de fotocel geplaatst.
3. Zuur en soldeer worden aangebracht op de soldeerplaats. Om verplaatsing te voorkomen, kunt u een zwaar voorwerp aan het ene uiteinde plaatsen.
4. De geleider moet zorgvuldig worden gesoldeerd. Omdat de cellen nogal kwetsbaar zijn, wordt het niet aanbevolen om er met geweld op in te gaan.

Dit werk is erg nauwgezet, het is geen feit dat alles de eerste keer goed zal werken, het kan zijn dat je het hele proces meerdere keren moet herhalen. Als je de regels bestudeert, kun je het begrijpendat de afzetting van zilvergeleiders is ontworpen voor drie soldeercycli. Er zijn gevallen waarin soldeer vooraf op de geleiders wordt aangebracht, waarvoor de fabrikant onmiddellijk waarschuwt. Maar het is het beste om het extra toe te passen. Tijdens bedrijf is het verboden om zonnecellen op elkaar te stapelen, omdat deze door hoge druk kunnen worden beschadigd.

Verzegeling

De laatste fase van het werk is het afdichten van alle elementen. Maar voordat u hiermee verder gaat, moet u letten op de betrouwbaarheid van het solderen. Hiervoor wordt een multimeter gebruikt. De controle kan worden uitgevoerd na voltooiing van alle werkzaamheden of tijdens het gehele proces, na het solderen van elk afzonderlijk element.

Siliconenkit wordt vaak gebruikt voor het afdichtingsproces. Allereerst wordt het aangebracht op de voegen van de elementen en vervolgens op het gehele paneeloppervlak. Voor dergelijk werk kunt u een borstel gebruiken, maar u hoeft deze alleen voor gewrichten te gebruiken, omdat het mogelijk is om de cellen gemakkelijk van hun plaats te verplaatsen. Nadat alles droog is, kunt u het deksel sluiten.

Een batterij in huis selecteren

Momenteel kun je batterijen vinden met twee soorten zonnecellen: monokristallijn, polykristallijn.

Elk type heeft voor- en nadelen, die u van tevoren moet weten voordat u een aankoop doet.

Markt- en productiemogelijkheden staan niet stil, er verschijnen regelmatig nieuwe producten in het productieproces waarvan verschillende technologieën worden gebruikt. Alvorens een keuze te maken, is het raadzaam om aandacht te besteden aan de kenmerkenzonnecellen: op het vlak van efficiëntie, op de aanwezigheid van een batterij die overdag energie kan verzamelen en 's nachts kan produceren. Al deze gegevens worden vooraf verstrekt door de fabrikant, ze zijn te vinden in een gespecialiseerde winkel. Het is het beste om eerst informatie op internet te zoeken of met specialisten te bespreken welke optie het beste is.