Tipos de células solares e suas características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

As baterias solares estão começando a ganhar popularidade entre a população. Eles são instalados nos telhados de casas, veículos. Alguns deles até foram adaptados para eletrônicos, em relógios de pulso. No momento, eles se tornaram uma alternativa completa à energia elétrica ou atuam como um complemento.

Como funcionam?

Os módulos solares são o elemento mais importante em um sistema fotovoltaico. Eles são um painel que inclui células solares feitas de silício.

Para gerar eletricidade, todos esses componentes são montados em blocos, que são então cobertos com um filme laminado - isso é necessário para a vedação. Depois disso, tudo é colocado no quadro. O dispositivo é bastante simples, mas será problemático montá-lo em casa. É impossível montar uma célula fotovoltaica sozinho, o que não pode ser dito sobre o painel.

Visualizações

As baterias solares são divididas em vários tipos. Três deles podem ser distinguidos:

• Monocristalino. No processo de sua fabricação, é utilizado um material na forma de silício puro. Essa base permite que você obtenha mais eficiência no trabalho. A eficiência neste caso varia de 15 a 20%.
• Silicio amorfo. No momento da produção, é usado um sistema - a fase de evaporação. O silício é coberto com uma camada protetora. Uma série de vantagens das células solares de silício incluem um custo aceitável, que é obtido devido à tecnologia simples utilizada na produção. Tais sistemas são grandes em área. A eficiência varia de 5% a 8%.
• policristalino. Esta célula solar é produzida em uma base de silício amorfo. Não é esticado durante o processo de fabricação. Tem um custo baixo. Pode ser usado não apenas na vida cotidiana, mas também na indústria. A eficiência está entre 10 e 14%.

Prós e contras dos painéis solares

Os painéis solares são compostos por células fotovoltaicas que convertem a energia do sol em eletricidade durante a operação.

Alguns dos benefícios incluem os seguintes pontos:

1. Todo o design da bateria é bastante simples, não há partes móveis nela. O trabalho é realizado de forma estável e sem interrupção, o nível de confiabilidade é alto.
2. O trabalho de instalação não é difícil. Não é necessária manutenção dispendiosa do sistema.
3. A energia do sol é imediatamente convertida em eletricidade, não é necessário tempo adicional.
4. A energia é gerada ao longo do dia enquanto o sol estiver presente. Em alguns casos, é possível receber eletricidade durante períodos nublados, mas a eficiência do trabalho diminuirá.
5. A vida útil é longa, não é medida em anos, mas em dezenas de anos.
6. O processo de produção utiliza materiais ecologicamente corretos, o que é considerado muito importante na sociedade atual, onde há um ambiente difícil com o meio ambiente.

Apesar de todas as vantagens, pode haver aspectos negativos no trabalho:

1. Os semicondutores à base de silício são caros. Este material é considerado o elemento principal em todo o sistema. Afeta tanto o custo do próprio painel quanto o custo da energia recebida.
2. A eficiência é baixa. Até o momento, a potência da bateria por 1 quadrado é de aproximadamente 120 watts. Este indicador é tão insignificante que é completamente impossível usar a eletricidade recebida para luminárias em uma pequena sala.
3. A obtenção de eletricidade depende da duração das horas do dia, das condições climáticas e das estações do ano. Por exemplo, no inverno, o nível de energia recebido é significativamente reduzido. Isso se deve ao céu nublado, neblina e poucas horas de luz do dia.

Onde posso usar?

Estes painéis são amplamente utilizados não apenas na vida cotidiana, no processo da vida, mas também na indústria e na produção:

• carregam baterias domésticasaparelhos elétricos;
• carga de carro elétrico em andamento;
• podem ser usados para fornecer eletricidade a prédios inteiros;
• em alguns casos é possível usar em certas localidades;
• você pode obter energia deles mesmo no espaço.

Toda a energia gerada durante o dia é armazenada em baterias, após as quais os dispositivos podem funcionar mesmo no escuro.

Qual é o princípio de funcionamento e dispositivo?

As células solares funcionam com o mesmo princípio de quando foram desenvolvidas. Este princípio é familiar a todos, pois foi estudado no currículo escolar, realizando experimentos físicos. O transistor, que não tinha tampa superior, permitia que a luz entrasse nas junções p e n.

Depois que o voltímetro foi conectado, pôde-se ver que uma pequena quantidade de energia foi liberada no momento em que os raios do sol atingiram. Anteriormente, os cientistas realizavam experimentos no trabalho, aumentavam a área para transições. Como resultado, os painéis solares apareceram.

O desenho do sistema solar de elementos contém:

• Superfície de vidro transparente. É sobre ela que os raios do sol caem.
• Os óculos são fixados nas bordas rígidas do painel. São placas feitas de metal, atuando simultaneamente como eletrodos positivos.
• Elemento químico solar. Tipo de silicone p.
• Tipo de silício n.
• Substrato inferiorfeito de metal, projetado para atuar como eletrodos negativos.

Vale a pena saber que a energia do sol não pode ser recebida ao longo do dia. As baterias não são capazes de funcionar à noite. No inverno, as horas de luz do dia são reduzidas. Nesses momentos, o dispositivo principal precisa de um complemento na forma de um dispositivo de armazenamento de energia.

Na maioria dos casos, uma bateria elétrica é usada. Ele é conectado ao painel e armazena a energia gerada, resultando em trabalho à noite.

O nível de eficiência depende inteiramente do material utilizado. Por exemplo, ao usar silício monocristalino, é quase 20%, o silício policristalino reduz esse número em 10%. O nível de eficiência pode ser afetado pela suavidade da superfície, a temperatura do ar, a localização das baterias ao sol.

Qual é a relevância do uso?

Hoje, o uso de materiais ecologicamente corretos é o mais relevante. A eletricidade, que é obtida em usinas de energia - nuclear, hídrica, térmica, está se tornando cada vez mais cara. Isto é devido à produção cara. No momento em que uma bateria solar é usada, uma pessoa pode legitimamente se considerar independente, mesmo de um estado que oferece eletricidade para uso a um custo inflacionado.

Se você gastar uma certa quantia de dinheiro uma vez, você pode esquecer completamente as contas de serviços públicos, medidores, serviços públicos. No momento em que esses painéis são instalados, toda a casa está sendo transladada. Isso inclui nãoapenas luz, mas também aquecimento, encanamento - água quente.

Sunshine é uma excelente fonte de eletricidade. E o mais importante, esta fonte é gratuita, ecológica e inesgotável.

Passos na produção de elementos baseados em um único cristal

A maioria das células solares são feitas de silício policristalino e monocristalino. O processo de produção requer muito tempo, esforço e dinheiro.

As principais etapas de produção do silício monocristalino são:

1. Produção de silício. Para obter silício, é utilizada areia de quartzo, que contém uma grande quantidade de dióxido de silício. Essa areia passa por várias etapas de purificação, o que permite eliminar completamente o oxigênio. Isso se deve ao derretimento em alta temperatura usando produtos químicos.
2. Pegando o cristal. Após a limpeza, o silicone fica transparente. Os cristais começam a crescer para agilizar a estrutura. O processo é o seguinte: pedaços de silício são colocados em um cadinho, aquecidos e submetidos à fusão. Amostras de cristal são adicionadas à massa fundida, que são distribuídas uniformemente por toda a superfície e começam a crescer em camadas. Esse processo leva muito tempo, resultando em um cristal grande e uniforme.
3. Processamento. Este processo começa com a medição e posterior processamento do cristal para dar a forma desejada. Ao sairdo cadinho, o cristal tem uma forma redonda, o que é inconveniente para uso posterior. Para usá-lo, ele deve ter a forma de um quadrado. Depois que o material acabado foi processado com fios de aço, ele é cortado em chapas idênticas usando um fio. O tamanho das placas varia de 0,25 a 0,3 centímetros. Depois disso, eles são submetidos à limpeza, verificação de defeitos e do nível de energia que pode ser gerado.
4. Desenvolvimento de célula fotovoltaica. Para que o silício seja capaz de gerar energia elétrica, é adicionado boro com fósforo. Após o processamento, o fósforo é um elétron livre do tipo n, e o lado com boro não contém esses elétrons e possui o tipo p. Assim, surge uma transição entre os dois lados.
5. Processo de montagem. Inicialmente, as placas são conectadas em uma cadeia e depois - em um bloco. Uma placa tem uma potência média de 2 V e 0,6 W de tensão. A energia da bateria depende inteiramente do número de células. O nível de tensão é obtido a partir da sequência de conexão. Todos os elementos e módulos são conectados em paralelo entre si. Todas as células são cobertas com um filme especial, transferidas para a superfície do vidro e colocadas em uma moldura retangular. Após o módulo estar pronto, ele é testado. Após uma verificação completa, está pronto para uso.

Os painéis solares podem ser ligados uns aos outros em paralelo, em série ou em paralelo em série. A escolha depende inteiramente do nível de tensão que você precisa obter no processo.

Processo de produção de silício policristalino

ProcessoA produção de um módulo baseado em silício policristalino é realizada da mesma forma que com silício monocristalino. A diferença está presente apenas no crescimento dos cristais. Existem vários métodos para isso, mas no momento apenas um ganhou popularidade - o processo da Siemens. Toda a essência do método reside no fato de que o silano é inicialmente reduzido e o silício livre é precipitado. Isso é feito interagindo com uma mistura especial que contém os elementos de hidrogênio e silano usando um regime de temperatura que varia de 600 a 1350 graus Celsius.

É assim que funciona o processo de fabricação de células solares.

Como fazer um painel solar em casa?

Muitos tendem a supor que as células solares do tipo "faça você mesmo" são muito difíceis de montar, quase impossíveis. Na verdade, tudo é diferente. Vai exigir muito esforço, mas o processo em si não é difícil, como parece inicialmente. A principal dificuldade que você pode encontrar no processo de trabalho é a coleta de uma célula solar com suas próprias mãos. Se você conseguir criar esse mecanismo por conta própria, poderá pensar não apenas em se recusar a pagar por serviços públicos, mas também na implementação de seu próprio negócio. No momento, os painéis solares são muito relevantes para a venda da energia por eles reproduzida. Mais importante ainda, o pagamento é feito em uma das moedas mais estáveis - o euro. A produção de células solares não merece atenção?

Para trabalhar com fotocélulas, você precisa terhabilidades e experiência nesta área. Em primeiro lugar, isso diz respeito à soldagem, bem como ao respeito por todos os elementos. Para trabalhar, você precisa ter uma boa ferramenta de solda adequada para trabalhos delicados. Não funcionará para criar cristais únicos e policristais por conta própria. Para isso, você pode usar espaços em branco prontos.

Fotocélulas

O primeiro passo do trabalho é selecionar as fotocélulas necessárias. Para operação com bateria, pode-se usar silício com poli e monocélulas. O mais importante é levar em conta o nível de desempenho e as nuances ao trabalhar. Por exemplo, em monocélulas, a eficiência é maior, mas em polycells, energia significativa é perdida em tempo nublado.

Todas as células são divididas em classes. São quatro no total. Grau A tem a melhor qualidade sem defeitos. Esta classe é usada no trabalho de organizações sólidas e grandes, empresas. O desempenho é alto, mas o custo será adequado.

Quando a bateria é autoproduzida, pode-se selecionar a classe B. A eficiência é menor que as células anteriores, enquanto o custo é significativamente diferente. Algumas organizações usam essa classe ao fabricar baterias para venda, o que explica a baixa eficiência.

Algumas pessoas compram tudo o que precisam em lojas online. Se você for a uma loja especializada, poderá comprar todos os componentes de uma só vez. Assim você não terá que esperar pela entrega.

Conjuntos

Para coletar uma célula solar, as células sozinhas não serão suficientes, pois elas devem de alguma formaconectar uns com os outros de acordo com o esquema. Isso exigirá o uso de condutores e materiais adicionais. É por isso que alguns fabricantes oferecem um kit pronto para compra, onde todo o material que será necessário ao trabalhar já está presente.

Este conjunto pode incluir até 72 elementos, condutores, pneus, diodos para o circuito, além de um lápis, que inclui um ácido especial para solda.

Alguns kits podem conter fotocélulas prontas nas quais os condutores são soldados. Para coletar, basta coletar tudo de acordo com o esquema e conectar. Esta opção é a mais ideal quando as células solares para montagem de painéis solares são conectadas manualmente. O material é muito pequeno e frágil, o que causa uma série de problemas no processo.

Soldagem

Caso todo o material - elementos e condutores - tenha sido adquirido separadamente, todo o processo de soldagem das células solares ficará assim:

1. Os condutores são cortados no comprimento desejado. É melhor fazer este trabalho de acordo com o modelo.
2. Os condutores estão bem colocados na fotocélula.
3. Ácido e solda são aplicados no local da solda. Para evitar o deslocamento, você pode colocar um objeto pesado em uma extremidade.
4. O condutor precisa ser soldado com cuidado. Como as células são bastante frágeis, não é recomendável agir sobre elas à força.

Esse trabalho é muito minucioso, não é fato que tudo vai dar certo na primeira vez, talvez seja necessário repetir todo o processo várias vezes. Se você estudar as regras, você pode entenderque a deposição de condutores de prata é projetada para três ciclos de soldagem. Há casos em que a solda é pré-aplicada nos condutores, sobre os quais o fabricante avisa imediatamente. Mas é melhor aplicá-lo adicionalmente. Durante a operação, é proibido empilhar células solares umas sobre as outras, pois podem ser danificadas devido à alta pressão.

Vedação

A etapa final do trabalho é a vedação de todos os elementos. Mas antes de prosseguir com isso, você precisa prestar atenção à confiabilidade da soldagem. Para isso, é usado um multímetro. A verificação pode ser realizada após a conclusão de todos os trabalhos ou durante todo o processo, após a soldagem de cada elemento individual.

Selante de silicone é frequentemente usado para o processo de vedação. Em primeiro lugar, é aplicado nas juntas dos elementos e depois em toda a superfície do painel. Para esse trabalho, você pode usar um pincel, mas precisa usá-lo apenas para juntas, pois é possível mover facilmente as células de seu lugar. Depois que tudo estiver seco, você pode fechar a tampa.

Selecionando uma bateria em casa

No momento, você pode encontrar baterias com dois tipos de células solares: monocristalinas, policristalinas.

Cada tipo tem prós e contras em operação, que você precisa saber com antecedência, antes de fazer uma compra.

As oportunidades de mercado e produção não param, novos produtos aparecem regularmente no processo de fabricação dos quais são utilizadas várias tecnologias. Antes de fazer uma escolha, é recomendável prestar atenção às característicascélulas solares: no nível de eficiência, na presença de uma bateria capaz de acumular energia durante o dia e produzi-la à noite. Todos esses dados são fornecidos antecipadamente pelo fabricante, podem ser encontrados em uma loja especializada. É melhor primeiro encontrar informações na Internet ou discutir com especialistas qual seria a melhor opção.