Էլեկտրաէներգիայի հաշվարկ, էներգիայի արտադրության արդյունավետություն և արևային մարտկոցների ծառայության ժամկետ

Արևային մարտկոցը սարք է, որը արևի ճառագայթումը ուղղակիորեն կամ անուղղակիորեն վերածում է էլեկտրական էներգիայի ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի կամ ֆոտոքիմիական էֆեկտի միջոցով՝ կլանելով արևի լույսը:Արևային մարտկոցների մեծ մասի հիմնական նյութը «սիլիկոնն» է։Ֆոտոնները կլանում են սիլիցիումային նյութը.ֆոտոնների էներգիան փոխանցվում է սիլիցիումի ատոմներին, ինչը ստիպում է էլեկտրոններին անցում կատարել և դառնում ազատ էլեկտրոններ, որոնք կուտակվում են PN հանգույցի երկու կողմերում՝ ձևավորելով պոտենցիալ տարբերություն։Երբ արտաքին սխեման միացված է, այս լարման ազդեցության տակ արտաքին շղթայով հոսում է հոսանք՝ որոշակի ելքային հզորություն առաջացնելու համար:Այս գործընթացի էությունը ֆոտոնների էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու գործընթացն է:

Արևային վահանակների հզորության հաշվարկ

Արևային հոսանքի էներգիայի արտադրության համակարգը բաղկացած է արևային մարտկոցներից, լիցքավորման կարգավորիչներից, ինվերտորներից և մարտկոցներից;արևային հաստատուն էներգիայի արտադրության համակարգը չի ներառում ինվերտորը:Որպեսզի արևային էներգիայի արտադրության համակարգն ապահովի բեռի համար բավարար հզորություն, անհրաժեշտ է ողջամտորեն ընտրել յուրաքանչյուր բաղադրիչ՝ ըստ էլեկտրական սարքի հզորության:Վերցրեք 100 Վտ ելքային հզորությունը և օգտագործեք այն օրական 6 ժամ որպես օրինակ՝ հաշվարկման մեթոդը ներկայացնելու համար.

1. Նախ, հաշվարկեք օրական վտ/ժ սպառումը (ներառյալ ինվերտորի կորուստը). եթե ինվերտորի փոխակերպման արդյունավետությունը 90% է, ապա երբ ելքային հզորությունը 100 Վտ է, իրական ելքային հզորությունը պետք է լինի 100 Վտ/90%: = 111 Վտ;եթե այն օգտագործվում է օրական 5 ժամ, ելքային հզորությունը կազմում է 111Վտ*5ժ=555Վտժ։

2. Հաշվեք արևային մարտկոցը. Համաձայն արևի օրական արդյունավետ 6 ժամի, և հաշվի առնելով լիցքավորման արդյունավետությունը և լիցքավորման ընթացքում կորուստը, արևային մարտկոցի ելքային հզորությունը պետք է լինի 555Wh/6h/70%=130W:Դրանցից 70%-ը արևային մարտկոցի կողմից լիցքավորման գործընթացում օգտագործվող փաստացի հզորությունն է։

Արևային մարտկոցների էներգիայի արտադրության արդյունավետությունը

Մոնաբյուրեղ սիլիցիումային արևային էներգիայի ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետությունը կազմում է մինչև 24%, ինչը ամենաբարձր ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետությունն է բոլոր տեսակի արևային մարտկոցների միջև:Բայց միաբյուրեղ սիլիցիումային արևային բջիջների արտադրությունը այնքան թանկ է, որ դրանք դեռ լայնորեն և համընդհանուր օգտագործված չեն մեծ քանակությամբ:Պոլիկյուրիստական ​​սիլիցիումային արևային բջիջները արտադրության արժեքով ավելի էժան են, քան միաբյուրեղ սիլիցիումային արևային մարտկոցները, սակայն պոլիբյուրեղային սիլիցիումային արևային բջիջների ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետությունը շատ ավելի ցածր է:Բացի այդ, բազմաբյուրեղ սիլիցիումային արևային բջիջների ծառայության ժամկետը նույնպես ավելի կարճ է, քան միաբյուրեղ սիլիցիումային արևային բջիջներինը:.Հետևաբար, ծախսերի կատարման առումով, մոնոբյուրեղային սիլիկոնային արևային բջիջները մի փոքր ավելի լավն են:

Հետազոտողները պարզել են, որ որոշ բարդ կիսահաղորդչային նյութեր հարմար են արևային ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման թաղանթների համար:Օրինակ, CdS, CdTe;III-V բարդ կիսահաղորդիչներ՝ GaAs, AIPInP և այլն;Այս կիսահաղորդիչներից պատրաստված բարակ թաղանթային արևային բջիջները ցույց են տալիս լավ ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետություն:Կիսահաղորդչային նյութերը բազմաթիվ գրադիենտ էներգիայի գոտու բացերով կարող են ընդլայնել արևային էներգիայի կլանման սպեկտրային տիրույթը՝ դրանով իսկ բարելավելով ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետությունը:Որպեսզի բարակ թաղանթային արեգակնային բջիջների գործնական կիրառման մեծ քանակությունը լայն հեռանկարներ ցույց տա:Այս բազմաբաղադրիչ կիսահաղորդչային նյութերից Cu(In,Ga)Se2-ը հիանալի արևային լույս կլանող նյութ է:Դրա հիման վրա կարելի է նախագծել բարակ թաղանթով արևային բջիջներ, որոնք ունեն զգալիորեն ավելի բարձր ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արդյունավետություն, քան սիլիցիումը, և ֆոտոէլեկտրական փոխակերպման արագությունը, որը կարելի է հասնել, կազմում է 18%:

Արևային մարտկոցների կյանքի տևողությունը

Արեգակնային մարտկոցների ծառայության ժամկետը որոշվում է բջիջների նյութերով, կոփված ապակիներով, EVA, TPT և այլն: Ընդհանուր առմամբ, ավելի լավ նյութեր օգտագործող արտադրողների կողմից պատրաստված վահանակների ծառայության ժամկետը կարող է հասնել 25 տարվա, սակայն շրջակա միջավայրի ազդեցությամբ. արևային մարտկոցներ Տախտակի նյութը ժամանակի ընթացքում կծերանա:Նորմալ պայմաններում 20 տարի օգտագործելուց հետո հզորությունը կթուլանա 30%-ով, իսկ 25 տարի օգտագործելուց հետո՝ 70%-ով: