هل تعمل الألواح الشمسية في الطقس الغائم؟

مبدأ التشغيل

تم تصميم العديد من الخلايا الشمسية على أساس مبدأ أنها بالمعنى المادي محولات كهروضوئية. يتجلى تأثير توليد الطاقة في مكان تقاطع "p - n".

لتركيز الطاقة الشمسية في حد ذاتها ، يتم تصنيع أشباه الموصلات على شكل ألواح. لهذا السبب ، حصلت هذه الهياكل على نفس الاسم ، بغض النظر عن شكلها (مرن أو ثابت) - الألواح الشمسية.

ما هو مبدأ الألواح الشمسية والأنظمة القائمة عليها؟ تشتمل اللوحة على لوحتين من الصوان بخصائص يمكن تمييزها عن بعضها البعض. تكون عملية توليد الكهرباء كالآتي:

1. التعرض لأشعة الشمس في البداية يؤدي إلى نقص الإلكترونات.
2. عند تعرضها للوحة الثانية ، فإنها تتلقى فائضًا من الإلكترونات.
3. يتم توصيل شرائط النحاس ، الموصلة للتيار ، باللوحات.
4. تتصل الشرائط بمحولات الجهد ببطاريات مدمجة.

القاعدة عبارة عن رقائق السيليكون. ولكن من أجل استخدام هذا التصميم كمصدر طاقة غير منقطع (وليس فقط أثناء الانقلاب الشمسي) ، لا يتم توصيل البطاريات الرخيصة به (بمساعدتهم ، تستهلك الكائنات المتصلة بالشبكة الطاقة في الليل).

في الصناعة ، يتكون هيكل امتصاص الطاقة الشمسية من عدة خلايا ضوئية مغلفة متصلة ببعضها البعض ويتم وضعها على دعامة مرنة أو صلبة.

يتم حساب كفاءة الهيكل بناءً على تطبيق عوامل مختلفة. أهمها نقاء السيليكون المتضمن وموضع البلورات.

عملية تنقية السيليكون معقدة نوعًا ما ، وليس من السهل ترتيب البلورات في اتجاه واحد. يترجم تعقيد العمليات المسؤولة عن زيادة الكفاءة إلى ارتفاع سعر هذه المعدات.

تعد الألواح الشمسية اتجاهًا واعدًا في قطاع الطاقة ، لذلك يتم استثمار مليارات الدولارات في البحث عن مشاريع جديدة في هذا المجال. يزداد التحويل الكهروضوئي كل ثلاثة أشهر بسبب التلاعب بالموصلات والعناصر الهيكلية. في الوقت نفسه ، لا يمكن اعتبار السيليكون فقط كأساس.

الألواح الشمسية خلف الزجاج

غالبًا ما يُسألون عن مقدار انخفاض إنتاج الألواح الشمسية إذا تم تركيبها خلف الزجاج - داخل الشرفة أو الشرفة الأرضية ، إلخ. يخشى العديد من سكان الصيف من سرقة الألواح الشمسية المثبتة في الخارج. يحاول البعض جعل تركيبات الألواح الشمسية غير واضحة.

في الألواح الشمسية ، يتم استخدام زجاج خاص مع زيادة الشفافية ، والذي يتم تحقيقه من خلال انخفاض محتوى الحديد في الزجاج ، ولكن حتى هذا يقلل من طاقة الألواح الشمسية بنسبة قليلة. كما ترون من الجدول أعلاه ، يقلل الزجاج ذو اللوحة الواحدة من إنتاجية الألواح الشمسية بنسبة 9٪ ويقلل الجزء المزدوج من إنتاجية الألواح الشمسية بنسبة 16٪. بشرط أن تكون هذه النظارات نظيفة تمامًا وأن تسقط عليها أشعة الشمس بشكل عمودي. في الواقع ، تكون النظارات مغبرة أو حتى متسخة ، مما يقلل من شفافيتها. عندما تسقط أشعة الشمس بزاوية غير 90 درجة ، تحدث انعكاسات متعددة على الأسطح الأمامية والخلفية لكل زجاج ، مما يؤدي أيضًا إلى تحويل أشعة الشمس عن الخلية الشمسية. لذلك ، لا نوصي بتركيب الألواح الشمسية خلف ألواح النوافذ.

ألواح شمسية خلف زجاج في الشرفة

تمت قراءة هذا المقال 4935 مرة!

أنواع المحولات الكهروضوئية

يوجد في الصناعة تصنيف للخلايا الشمسية حسب نوع الجهاز والطبقة الكهروضوئية المستخدمة.

حسب الجهاز ينقسمون إلى:

• ألواح من عناصر مرنة ، فهي مرنة ؛
• ألواح مصنوعة من عناصر صلبة.

عند نشر اللوحات ، غالبًا ما يتم استخدام الألواح ذات الأغشية الرقيقة المرنة. يتم وضعها على السطح ، متجاهلة بعض العناصر غير المستوية ، مما يجعل هذا النوع من الأجهزة أكثر تنوعًا.

حسب نوع الطبقة الكهروضوئية للتحويل اللاحق للطاقة ، تنقسم الألواح إلى:

1. السيليكون (بلورة مفردة ، متعدد البلورات ، غير متبلور).
2. التيلوريوم - الكادميوم.
3. بوليمر.
4. عضوي.
5. الزرنيخيد - الغاليوم.
6. سيلينيد الإنديوم - النحاس - الغاليوم.

على الرغم من وجود العديد من الأصناف ، إلا أن الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون والتيلوريوم والكادميوم لها نصيب الأسد في معدل دوران المستهلكين. يتم اختيار هذين النوعين بسبب نسبة الكفاءة / السعر.

خصائص خلايا السيليكون الشمسية

مسحوق الكوارتز مادة خام للسيليكون. هناك الكثير من هذه المواد في جبال الأورال وسيبيريا ، وبالتالي ، فإن الألواح الشمسية المصنوعة من السيليكون هي التي تستخدم وستستخدم بشكل أكبر من الأنواع الفرعية الأخرى.

أحادي البلورة

تحتوي الرقائق أحادية البلورية (أحادية - Si) على لون مزرق داكن ، موزعة بالتساوي على الرقاقة بأكملها. لمثل هذه الرقائق ، يتم استخدام السيليكون الأكثر تنقية. كلما كانت أكثر نظافة ، زادت الكفاءة وأعلى تكلفة للألواح الشمسية في السوق لمثل هذه الأجهزة.

مزايا الكريستال الواحد:

1. أعلى كفاءة - 17-25٪.
2. الانضغاط - استخدام مساحة أصغر مقارنةً بالبوليكريستال لنشر المعدات في ظروف ذات قوة مماثلة.
3. مقاومة التآكل - يتم ضمان التشغيل المستمر لتوليد الطاقة دون استبدال المكونات الرئيسية لمدة ربع قرن.

سلبيات:

1. الحساسية للأتربة والأوساخ - لا يسمح الغبار المستقر للبطاريات بالعمل مع الضوء الصادر من المصباح ، وبالتالي يقلل من الكفاءة.
2. السعر المرتفع يساوي فترة الاسترداد المتزايدة.

نظرًا لأن mono - Si يتطلب طقسًا واضحًا وضوءًا للشمس ، يتم تثبيت الألواح في مناطق مفتوحة ورفعها إلى ارتفاع. أما بالنسبة للتضاريس ، فيعطى الأفضلية للمنطقة التي يسود فيها طقس صافٍ ، وعدد الأيام المشمسة يقترب من الحد الأقصى.

بوليكريستال

تتمتع الألواح متعددة الكريستالات (متعدد Si) بلون أزرق غير متساوٍ بسبب البلورات متعددة الاتجاهات. السيليكون ليس نقيًا كما هو الحال في أحادي Si المستخدم ، وبالتالي فإن الكفاءة أقل إلى حد ما ، إلى جانب تكلفة هذه الخلايا الشمسية.

حقائق البولي كريستال الإيجابية:

1. الكفاءة 12-18٪.
2. في الأحوال الجوية غير المواتية ، تكون الكفاءة أفضل من كفاءة Mono-Si.
3. سعر هذه الوحدة أقل ، وفترة الاسترداد أقل بكثير.
4. لا يعد التوجه نحو الشمس أمرًا بالغ الأهمية ، لذا يمكنك وضعها على أسطح المباني المختلفة.
5. مدة التشغيل - تنخفض كفاءة امتصاص الطاقة وتخزين الكهرباء إلى 20٪ بعد 20 سنة من التشغيل المستمر.

سلبيات:

1. يتم تقليل الكفاءة إلى 12-18٪.
2. يطالبون بالمكان. تتطلب محطة توليد الطاقة العادية مساحة أكبر للنشر من بطارية بلورية واحدة.

السيليكون غير المتبلور

تختلف تقنية إنتاج الألواح بشكل كبير عن التقنيتين السابقتين. يشمل الطهي أبخرة ساخنة تنزل على الركيزة دون تكوين بلورات. في الوقت نفسه ، يتم استخدام مواد إنتاج أقل ويؤخذ ذلك في الاعتبار عند تحديد السعر.

فوائد:

1. تبلغ الكفاءة 8-9٪ في الجيل الثاني وتصل إلى 12٪ في الجيل الثالث.
2. كفاءة عالية في طقس أقل مشمس.
3. يمكن استخدامها على وحدات مرنة.
4. لا تنخفض كفاءة البطاريات مع ارتفاع درجة الحرارة ، مما يسمح بتركيبها على أي سطح بشكل غير قياسي.

يمكن اعتبار العيب الرئيسي هو انخفاض الكفاءة (عند مقارنته بالنظائر الأخرى) ، وبالتالي يتطلب مساحة كبيرة للحصول على عائد مماثل من الجهاز.

ما هي الوحدات الشمسية ذات الأداء الأفضل في الإضاءة المنخفضة والإضاءة المحيطة؟

تعتمد مواصفات الوحدة الشمسية على STC (شروط الاختبار القياسية). قد تختلف ظروف التشغيل الفعلية بشكل كبير عن شركة الاتصالات السعودية. عادةً ما تعمل الألواح الشمسية في روسيا بمستويات إضاءة أقل من 1000 واط / متر مربع ويكون الطقس غائمًا أو حتى غائمًا. وحدات الطاقة الشمسية من أنواع مختلفة وحتى من نفس النوع ، ولكن من مختلف الصانعين ، تعمل بشكل مختلف في ظل ظروف التشغيل الحقيقية.

لذلك ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه - ما هي الوحدات الشمسية الأفضل شراؤها بحيث تعمل بكفاءة أكبر في الطقس الغائم والضوء المنتشر؟ المعلمة الرئيسية التي تهمنا عند تقييم كفاءة الألواح الشمسية هي كمية الطاقة المتولدة خلال فترة زمنية (يوم ، أسبوع ، شهر ، سنة). ما هي الوحدات التي تولد المزيد من الطاقة في الإضاءة المنخفضة؟ دعونا ننظر في الأنواع الرئيسية للوحدات - أحادي البلورية ، متعدد البلورات ، رقيق سيليكون غير متبلور ، أحادي البلورية PERC - هذه هي الوحدات الرئيسية الموجودة حاليًا في السوق الروسية.

غالبًا ما يُطرح السؤال - ما هي الوحدات التي تعمل بشكل أفضل في الطقس الغائم والضوء المحيط؟ في الإضاءة المنخفضة والتظليل الجزئي ، تعمل وحدات الأغشية الرقيقة بشكل أفضل. أيضًا ، تعمل الوحدات التي تم تصنيعها باستخدام تقنية PERC بشكل أفضل من الوحدات النمطية أحادية البلورات التقليدية ذات الإضاءة المنخفضة (لدينا مثل هذه الوحدات في تشكيلتنا)

بالنسبة للوحدات القياسية ، من المستحيل تحديد الوحدة بالضبط - أحادية البلورية أو متعددة الكريستالات - ستنتج المزيد في الطقس الغائم. كل هذا يتوقف على جودة الشركة المصنعة. ستضمن الوحدات ذات العلامات التجارية فقط أقصى أداء في ظل ظروف التشغيل المختلفة. تأكد من معرفة ما إذا كانت الشركة المصنعة أو العلامة التجارية مدرجة في قائمة الوحدات التي تم اختبارها بواسطة مختبر مستقل لمعلمة معاهدة التعاون بشأن البراءات

الوحدات الرخيصة مصنوعة من الزجاج بدون طلاء مضاد للانعكاس (يبيع أحد أشهر الموردين في روسيا مثل هذه الوحدات فقط). إنها تعطي المعلمات المعلنة عند اختبارها في المصنع ، عندما يتم تشعيع الوحدات بزاوية قائمة على المستوى. ولكن بمجرد أن تصبح زاوية حدوث ضوء الشمس غير متعامدة على سطح العنصر ، ينعكس جزء كبير من ضوء الشمس بواسطة زجاج منخفض الجودة. أيضًا ، تعمل هذه الوحدات بشكل سيئ للغاية في الضوء المنتشر. نتيجة لذلك ، يمكن أن يكون توليد الطاقة بواسطة هذه الوحدة أقل بمرتين من توليد الطاقة بواسطة وحدة من نفس الطاقة المقدرة ، ولكن يتم تصنيعها بواسطة علامة تجارية معروفة ومصنع مسؤول عن جودتها.

لذلك ، لتكرار نصيحتنا القوية التي نقدمها في دليل مشتري الطاقة الشمسية - لا تشتري وحدات الطاقة الشمسية تحت العلامة التجارية للمستورد الروسي! ستوفر عند الشراء ، لكنك ستخسر في إنتاج الطاقة (وهذا هو المؤشر الرئيسي لجودة الألواح الشمسية). نتيجة لذلك ، ستكون تكلفة الكهرباء من الألواح الشمسية الخاصة بك أغلى مما لو اشتريت لوحة شمسية عالية الجودة من شركة تصنيع معروفة.

نظرة عامة على الوحدات غير المصنوعة من السيليكون

تصل الألواح الشمسية المصنوعة من نظائر أغلى ثمناً إلى معامل 30٪ ؛ ويمكن أن تكون أغلى بعدة مرات من الأنظمة المماثلة القائمة على السيليكون. لا يزال البعض منهم يتمتع بكفاءة أقل ، مع القدرة على العمل في بيئة عدوانية. لتصنيع هذه الألواح ، غالبًا ما يستخدم تيلورايد الكادميوم. يتم استخدام عناصر أخرى أيضًا ، ولكن في كثير من الأحيان.

دعنا نسرد المزايا الرئيسية:

1. كفاءة عالية ، من 25 إلى 35٪ ، مع القدرة على الوصول ، في ظروف مثالية نسبيًا ، حتى 40٪.
2. الخلايا الضوئية مستقرة حتى في درجات حرارة تصل إلى 150 درجة مئوية.
3. من خلال تركيز الضوء من المصباح على لوحة صغيرة ، يتم تشغيل المبادل الحراري للماء ، مما ينتج عنه بخار يحول التوربين ويولد الكهرباء.

كما قلنا سابقًا ، فإن العيب هو السعر المرتفع ، لكن في بعض الحالات يكونون هم الحل الأفضل. على سبيل المثال ، في البلدان الاستوائية ، حيث يمكن أن يصل سطح الوحدات النمطية إلى 80 درجة مئوية.

كيفية توصيل الألواح الشمسية؟

تعتبر الألواح الشمسية مصدر طاقة بسيطًا مثل بطارية أو بطارية قابلة لإعادة الشحن. لذلك ، تنطبق عليهم جميعًا نفس القوانين المطبقة على إمدادات الطاقة. يمكن توصيل الألواح الشمسية ببعضها البعض في سلسلة أو متوازية أو حتى متوازية. اقرأ المزيد حول أنواع توصيلات إمداد الطاقة في هذه المقالة.

اتصال تسلسلي

هكذا يبدو الاتصال المتوازي للألواح الشمسية. في هذه الحالة ، يتم إضافة تيار الخرج ، ويظل الجهد كما هو.

اتصال مواز للألواح الشمسية

اتصال موازية

إذا كنت ترغب في زيادة الجهد ، فعليك توصيل الألواح بالتسلسل. في هذه الحالة ، سيتم تلخيص الفولتية المستلمة من كل لوحة شمسية.

سلسلة اتصال الألواح الشمسية

اتصال تسلسلي متوازي

إذا كنت ترغب في زيادة كل من الجهد والتيار الناتج ، فقم في هذه الحالة بتوصيل اللوحات في سلسلة متوازية

اتصال متسلسل متوازي للألواح الشمسية

البطاريات البوليمرية والعضوية

أصبحت الوحدات القائمة على البوليمر والمواد العضوية منتشرة على نطاق واسع في السنوات العشر الماضية ، ويتم إنشاؤها في شكل هياكل فيلم ، نادراً ما يتجاوز سمكها 1 مم. تقترب كفاءتها من 15٪ ، وتكلفتها أقل بعدة مرات من نظيراتها البلورية.

فوائد:

1. تكلفة إنتاج منخفضة.
2. شكل (لفة) مرن.

عيب الألواح المصنوعة من هذه المواد هو انخفاض الكفاءة لمسافات طويلة. ولكن لا تزال هذه المشكلة قيد البحث ويتم تحديث الإنتاج باستمرار لإزالة العيوب التي قد تظهر في الجيل الحالي من هذا النوع من البطاريات خلال 5-10 سنوات.

كيف تتخذ القرار الصحيح؟

بالنسبة لأصحاب المنازل الموجودين في القارة الأوروبية ، فإن الاختيار بسيط للغاية - إنه متعدد البلورات أو أحادي البلورة مصنوع من السيليكون. في الوقت نفسه ، مع وجود مناطق محدودة ، يجدر اتخاذ خيار لصالح الألواح أحادية البلورية ، وفي حالة عدم وجود مثل هذه القيود - لصالح البطاريات متعددة الكريستالات. عند اختيار الشركة المصنعة ، والمعايير الفنية للمعدات والأنظمة الإضافية ، يجدر الاتصال بالشركات التي تعمل في كل من بيع وتركيب المجموعات. ضع في اعتبارك أنه بغض النظر عن الشركة المصنعة ، من غير المرجح أن تختلف جودة الأنظمة من "كبار" الشركات المصنعة ، لذلك لا تنخدع بدراسة سياسة التسعير.

إذا قررت طلب تثبيت "مزرعة شمسية" بنظام تسليم المفتاح ، فضع في اعتبارك أن الألواح نفسها في حزمة هذه الخدمات ستأخذ ثلث التكلفة الإجمالية فقط ، وسيقترب العائد من حوالي:

1. سيكون خيار الميزانية ولكن الفعال هو الألواح من Amerisolar ، النموذج متعدد البلورات يسمى AS-6P30 280W ، بحجم 1640 × 992 ملم وينتج ، على التوالي ، 280 واط من الطاقة. كفاءة الوحدة 17.4٪. من السلبيات - الضمان 2 سنوات فقط. لكن التكلفة ∼7 آلاف روبل.
2. ستكون وحدة RS 280 POLY من Runda الصينية متشابهة في السعة ، والتكلفة أقل - حوالي 6 آلاف روبل.
3. إذا كانت المساحة محدودة ، يجب الانتباه إلى منتج LEAPTON SOLAR - LP72-375M PERC ، والكفاءة هي 19.1٪ ، وبأبعاد 1960x992 مم نحصل على 375 واط من الطاقة عند الإخراج. تبلغ تكلفة هذه البطارية حوالي 10 آلاف روبل.
4. خيار آخر فعال بأبعاد أصغر ، 1686 × 1016 مم ، سيكون منتجًا جديدًا من LG - NeOn 340 W.يمكن لـ "ليس هو" أن يتباهى بكفاءة تبلغ 19.8 ٪ ، لكن لا يمكنه التباهي بتكلفة ، ستكون أعلى من النصف مقارنة بالعينة السابقة - حوالي 16 ألف روبل.
5. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في توجيه انتباههم إلى القطاع المتميز ، أطلقت شركة BenQ التايوانية وحدة أحادية البلورة SunForte PM096B00 333W في السوق ، وتنتج 333 واط من الطاقة عند الخرج ، وكفاءة اسمية تبلغ 20.4٪ بأبعاد 1559x1046 ملم . تلقت هذه الوحدة تكلفة رائعة تقارب 35 ألف روبل.

لماذا الكفاءة مهمة جدا؟

تكتسب الكفاءة أهمية كبيرة عند حساب المساحة التي يمكنك استخدامها لنظام المصفوفة الشمسية. مع أحجام مماثلة للوحدات الموصوفة من Amerisolar AS-6P30 280W (1.63 متر مربع) و NeOn 340 W من LG (1.71 متر مربع) ، سيكون الفرق في الطاقة لكل متر مربع عند الإخراج 15.6٪. من ناحية أخرى ، قد لا يبدو هذا فعالًا للغاية ، نظرًا لوجود أكثر من ضعف فرق السعر ، ولكن في حالة المساحة المحدودة أو البيئة الأكثر عدوانية ، فقد يغير اختيارك لصالح هذه الشركة المصنعة المعروفة.

لا تؤكد الكفاءة المتزايدة على كفاءة تقنية التصنيع فحسب ، بل تؤكد أيضًا على جودة المواد المستخدمة في التصنيع. يمكن أن يؤثر هذا على عمر الأجهزة ، ومقاومة الألواح لما يسمى التدهور. لا تنس أيضًا التزامات ضمان الشركة المصنعة. من خلال المكاتب التمثيلية وخدمات الضمان في جميع أنحاء العالم تقريبًا ، ستتمكن LG من التباهي بنهج أكثر ولاءً للعملاء والوفاء بالتزاماتها.

تحكم ومقاوم وعاكس

• مراقب مطلوب لتوصيل البطاريات بالشبكة. يتحكم في الشحنة.

• المقاوم تمتص توليد الطاقة الزائدة.

• العاكس ضروري للإمداد العادي للشبكة الكهربائية ، باستثناء تلك الحالات التي يكون فيها من الضروري لأجهزة استقبال الطاقة التي تعمل على الجهد المباشر ، وليس على الجهد المتردد.

بالطبع ، من الصعب فهم كل تعقيدات البطارية الشمسية. لكن نأمل أن تجد الإجابات على صفحات موقعنا. يمكن فهم عمل الخلايا الشمسية بشكل أوضح من الرسوم البيانية.