حساب الطاقة وكفاءة توليد الطاقة وعمر خدمة الألواح الشمسية

اللوح الشمسي هو جهاز يحول الإشعاع الشمسي بشكل مباشر أو غير مباشر إلى طاقة كهربائية من خلال التأثير الكهروضوئي أو التأثير الكيميائي الضوئي عن طريق امتصاص ضوء الشمس.المادة الرئيسية لمعظم الألواح الشمسية هي "السيليكون".تمتص مادة السيليكون الفوتونات ؛يتم نقل طاقة الفوتونات إلى ذرات السيليكون ، مما يجعل الإلكترونات تنتقل وتصبح إلكترونات حرة تتراكم على جانبي تقاطع PN لتشكيل فرق جهد.عندما يتم تشغيل الدائرة الخارجية ، تحت تأثير هذا الجهد ، سيكون هناك تيار يتدفق عبر الدائرة الخارجية لتوليد طاقة خرج معينة.جوهر هذه العملية هو: عملية تحويل طاقة الفوتون إلى طاقة كهربائية.

حساب طاقة الألواح الشمسية

يتكون نظام توليد الطاقة الشمسية AC من الألواح الشمسية وأجهزة التحكم بالشحن والعاكسات والبطاريات ؛لا يشمل نظام توليد الطاقة الشمسية DC العاكس.من أجل تمكين نظام توليد الطاقة الشمسية من توفير طاقة كافية للحمل ، من الضروري تحديد كل مكون بشكل معقول وفقًا لقوة الجهاز الكهربائي.خذ طاقة خرج 100 واط واستخدمها لمدة 6 ساعات في اليوم كمثال لتقديم طريقة الحساب:

1. أولاً ، احسب استهلاك الواط / ساعة يوميًا (بما في ذلك فقد العاكس): إذا كانت كفاءة التحويل للعاكس 90٪ ، فعندما تكون طاقة الخرج 100W ، يجب أن تكون طاقة الخرج الفعلية 100W / 90٪ = 111 واط ؛إذا تم استخدامه لمدة 5 ساعات في اليوم ، فإن طاقة الإخراج هي 111W * 5 ساعات = 555Wh.

2. احسب الألواح الشمسية: وفقًا لوقت سطوع الشمس اليومي الفعال البالغ 6 ساعات ، وبالنظر إلى كفاءة الشحن والخسارة أثناء عملية الشحن ، يجب أن تكون الطاقة الخارجة للوحة الشمسية 555Wh / 6h / 70٪ = 130W.من بينها ، 70٪ هي الطاقة الفعلية التي تستخدمها الألواح الشمسية أثناء عملية الشحن.

كفاءة توليد الطاقة من الألواح الشمسية

تصل كفاءة التحويل الكهروضوئي للطاقة الشمسية أحادية السليكون إلى 24٪ ، وهي أعلى كفاءة تحويل كهروضوئي بين جميع أنواع الخلايا الشمسية.لكن الخلايا الشمسية أحادية البلورة باهظة الثمن بحيث لا يتم استخدامها على نطاق واسع وعالميًا بأعداد كبيرة.تعد الخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات أرخص من الخلايا الشمسية أحادية البلورية من حيث تكلفة الإنتاج ، ولكن كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الشمسية المصنوعة من السيليكون متعدد الكريستالات أقل بكثير.بالإضافة إلى ذلك ، فإن العمر التشغيلي للخلايا الشمسية المصنوعة من السليكون متعدد الكريستالات هو أيضًا أقصر من عمر الخلايا الشمسية أحادية البلورات السليكونية..لذلك ، من حيث التكلفة ، فإن الخلايا الشمسية أحادية البلورية أفضل قليلاً.

وجد الباحثون أن بعض مواد أشباه الموصلات المركبة مناسبة لأفلام التحويل الكهروضوئية الشمسية.على سبيل المثال ، CdS ، CdTe ؛أشباه الموصلات المركبة III-V: GaAs ، AIPInP ، إلخ ؛تظهر الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة المصنوعة من هذه أشباه الموصلات كفاءة تحويل كهروضوئية جيدة.يمكن لمواد أشباه الموصلات ذات الفجوات المتعددة في نطاق الطاقة المتدرجة أن توسع النطاق الطيفي لامتصاص الطاقة الشمسية ، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي.بحيث يظهر عدد كبير من التطبيقات العملية للخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة آفاقًا واسعة.من بين مواد أشباه الموصلات متعددة المكونات ، يعتبر Cu (In ، Ga) Se2 مادة ممتازة لامتصاص الضوء الشمسي.بناءً عليه ، يمكن تصميم الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة بكفاءة تحويل كهروضوئية أعلى بكثير من السيليكون ، ومعدل التحويل الكهروضوئي الذي يمكن تحقيقه هو 18٪.

عمر الألواح الشمسية

يتم تحديد عمر خدمة الألواح الشمسية من خلال مواد الخلايا ، والزجاج المقسى ، و EVA ، و TPT ، وما إلى ذلك بشكل عام ، يمكن أن تصل مدة خدمة الألواح المصنوعة من قبل الشركات المصنعة التي تستخدم مواد أفضل إلى 25 عامًا ، ولكن مع تأثير البيئة ، الخلايا الشمسية سوف تتقادم مادة اللوح بمرور الوقت.في ظل الظروف العادية ، سيتم تخفيف الطاقة بنسبة 30٪ بعد 20 عامًا من الاستخدام ، وبنسبة 70٪ بعد 25 عامًا من الاستخدام.