Tương đối gần đây, ý tưởng cung cấp điện cho các ngôi nhà tư nhân một cách tự chủ được coi là tuyệt vời. Ngày nay đó là một thực tế khách quan. Ở châu Âu, các tấm pin mặt trời đã được sử dụng từ lâu, vì nó là nguồn năng lượng rẻ gần như vô tận. Ở nước ta, việc lấy điện từ các thiết bị như vậy chỉ đang trở nên phổ biến. Quá trình này không diễn ra quá nhanh và lý do là chi phí cao.
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời dựa trên việc trong hai tấm silicon được phủ các chất khác nhau (bo và photpho) sẽ phát sinh dòng điện dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Trong tấm được bao phủ bởi phốt pho, các điện tử tự do xuất hiện.
Các hạt bị thiếu được hình thành trong các tấm được phủ một lớp boron. Các electron bắt đầu chuyển động dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Đây là cách dòng điện được tạo ra trong các tấm pin mặt trời. Các sợi đồng mỏng, được bao phủmỗi pin, lấy dòng điện từ nó và hướng nó đến mục đích dự định của nó.
Một tấm có thể cung cấp năng lượng cho một bóng đèn nhỏ. Kết luận cho thấy chính nó. Để các tấm pin mặt trời cung cấp đủ điện cho ngôi nhà, diện tích của chúng phải khá lớn.
Bánh răng silicon
Vì vậy, nguyên tắc của pin năng lượng mặt trời là rõ ràng. Dòng điện được tạo ra do tác động của tia cực tím trên các tấm đặc biệt. Nếu silicon được sử dụng làm vật liệu để tạo ra các tấm như vậy, thì pin được gọi là silicon (hoặc silicon hydro).
Những phụ kiện như vậy đòi hỏi hệ thống sản xuất rất phức tạp. Điều này ảnh hưởng lớn đến giá thành sản phẩm.
Pin mặt trời silicon có nhiều loại.
Bộ chuyển đổi đơn tinh thể
Chúng là những tấm có các góc vát. Màu của chúng luôn là màu đen tuyền.
Nếu chúng ta nói về bộ chuyển đổi đơn tinh thể, thì nguyên tắc hoạt động của pin năng lượng mặt trời có thể được mô tả ngắn gọn là hiệu suất trung bình. Tất cả các ô của phần tử cảm quang của pin như vậy đều hướng theo một hướng.
Điều này cho phép bạn đạt được kết quả cao nhất trong số các hệ thống tương tự. Hiệu suất của loại pin này đạt 25%.
Nhược điểm là các tấm như vậy luôn phải đối mặt với ánh nắng mặt trời.
Nếu mặt trời khuất sau những đám mây, đi xuống đường chân trời hoặc chưa mọc, thì pin sẽ tạo ra dòng điện khá yếuquyền lực.
Đa tinh thể
Các tấm của các cơ chế này luôn có hình vuông, màu xanh lam đậm. Bề mặt của chúng bao gồm các tinh thể silicon không đồng nhất.
Hiệu suất của pin đa tinh thể không cao bằng các loại pin đơn tinh thể. Nó có thể đạt 18%. Tuy nhiên, nhược điểm này được bù đắp bằng ưu điểm, sẽ nói ở phần dưới.
Nguyên tắc hoạt động của loại pin năng lượng mặt trời này cho phép chúng không chỉ được làm từ silicon nguyên chất, mà còn từ các vật liệu tái chế. Điều này giải thích một số khiếm khuyết được tìm thấy trong thiết bị. Một tính năng đặc biệt của các cơ chế kiểu này là chúng có thể tạo ra dòng điện khá hiệu quả ngay cả trong thời tiết nhiều mây. Chất lượng hữu ích như vậy khiến chúng không thể thiếu ở những nơi mà ánh sáng mặt trời khuếch tán là điều thường thấy hàng ngày.
Tấm silicon vô định hình
Tấm pin vô định hình rẻ hơn những tấm khác, điều này quyết định nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời và thiết kế của nó. Mỗi tấm bao gồm nhiều lớp silicon rất mỏng. Chúng được tạo ra bằng cách phun các hạt vật liệu trong chân không lên giấy bạc, thủy tinh hoặc nhựa.
Hiệu quả của tấm kém hơn nhiều so với các mẫu trước đây. Nó đạt 6%. Các lớp silicon nhanh chóng bị cháy dưới ánh nắng mặt trời. Sau sáu tháng sử dụng những loại pin này, hiệu suất của chúng sẽ giảm 15% và đôi khi lên tới 20.
Hai năm hoạt động sẽ hoàn toàn cạn kiệt tài nguyên của các thành phần hoạt tính và bảng điều khiển sẽ cần được thay đổi.
Nhưng có hai điểm cộng, đó là vì những viên pin này vẫn được mua. Thứ nhất, chúng hoạt động ngay cả trong thời tiết nhiều mây. Thứ hai, như đã đề cập, chúng không đắt như các lựa chọn khác.
Bộ chuyển đổi quang điện lai
Silicon vô định hình là cơ sở để sắp xếp các vi tinh thể. Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời khiến nó tương tự như một tấm pin đa tinh thể. Sự khác biệt giữa loại pin này là chúng có thể tạo ra dòng điện có công suất lớn hơn trong điều kiện ánh sáng mặt trời phân tán, chẳng hạn như vào một ngày nhiều mây hoặc lúc bình minh.
Ngoài ra, pin hoạt động dưới tác động của không chỉ ánh sáng mặt trời mà còn trong quang phổ hồng ngoại.
Bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời bằng màng polyme
Sự thay thế cho tấm pin silicon này có mọi cơ hội trở thành người dẫn đầu trong thị trường tấm pin năng lượng mặt trời. Chúng giống như một bộ phim bao gồm nhiều lớp. Trong số đó, chúng ta có thể phân biệt một mạng lưới các dây dẫn bằng nhôm, một lớp polyme của chất hoạt tính, một chất nền làm bằng chất hữu cơ và một lớp màng bảo vệ.
Các tế bào quang điện như vậy, kết hợp với nhau, tạo thành pin mặt trời dạng cuộn. Các tấm này nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn các tấm silicon. Trong quá trình sản xuất của họ, silicon đắt tiền không được sử dụng, và bản thân quy trình sản xuất cũng không quá đắt. Điều này làm cho bảng điều khiển cuộn rẻ hơn tất cả các loại khác.
Nguyên lý hoạt động của tấm pin năng lượng mặt trời nên hiệu suất của chúng không quá cao.
Nó đạt 7%.
Quy trình sản xuất các tấm kiểu nàyđược giảm thành in nhiều lớp trên phim tế bào quang điện. Sản xuất tại Đan Mạch.
Một ưu điểm khác là khả năng cắt cuộn pin và phù hợp với mọi kích thước và hình dạng.
Chỉ có một điểm trừ. Pin mới bắt đầu được sản xuất nên vẫn còn khá nhiều khó khăn để có được chúng.
Nhưng có lý do để tin rằng những yếu tố này sẽ nhanh chóng đạt được danh tiếng tốt đáng có trong lòng người tiêu dùng, điều này sẽ tạo cơ hội cho các nhà sản xuất sản xuất trên quy mô lớn hơn.
Nhà sưởi bằng năng lượng mặt trời
Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời để sưởi ấm ngôi nhà hoàn toàn khác biệt với tất cả các thiết bị được mô tả ở trên. Đây là một thiết bị hoàn toàn khác. Mô tả sau.
Bộ phận chính của hệ thống sưởi năng lượng mặt trời là một bộ thu nhận ánh sáng của nó và chuyển nó thành động năng. Diện tích của mặt hàng này có thể thay đổi từ 30 đến 70 mét vuông.
Kỹ thuật đặc biệt được sử dụng để buộc chặt bộ thu. Các tấm được kết nối với nhau bằng các tiếp điểm kim loại.
Thành phần tiếp theo của hệ thống là lò hơi lưu trữ. Nó chuyển đổi động năng thành nhiệt năng. Nó tham gia vào quá trình đun nóng nước, thể tích của nó có thể lên tới 300 lít. Đôi khi các hệ thống như vậy được hỗ trợ bởi các nồi hơi nhiên liệu khô bổ sung.
Hoàn thiện hệ thốngCác yếu tố tường và sàn sưởi bằng năng lượng mặt trời, trong đó chất lỏng được làm nóng lưu thông qua các ống đồng mỏng được phân bổ trên toàn bộ khu vực của chúng. Do nhiệt độ ban đầu của các tấm pin thấp và sự truyền nhiệt đồng đều, căn phòng ấm lên đủ nhanh.
Hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời hoạt động như thế nào?
Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cách các tấm pin mặt trời hoạt động với tia cực tím.
Có sự khác biệt giữa nhiệt độ của bộ thu và phần tử lưu trữ. Chất mang nhiệt, thường là nước mà chất chống đông được thêm vào, bắt đầu lưu thông trong hệ thống. Công do chất lỏng thực hiện chính xác là động năng.
Khi chất lỏng đi qua các lớp của hệ thống, động năng được chuyển đổi thành nhiệt, được sử dụng để sưởi ấm ngôi nhà. Quá trình tuần hoàn của chất mang này cung cấp nhiệt cho căn phòng và cho phép lưu trữ nhiệt vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày và trong năm.
Vì vậy, chúng tôi đã tìm ra cách hoạt động của các tấm pin mặt trời.
