|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
无线电电子与电气工程百科全书 太阳能电池的使用。 无线电电子电气工程百科全书
欢迎来到光伏世界，来到太阳能发电的世界。 如果读者还没有熟悉光电，那么他将会获得真正的乐趣，并会因为这次熟悉而得到回报。 我们来谈谈硅太阳能电池的用途和应用。 无论该设备将在何处使用，太阳能电池都是其不可或缺的一部分，并且其本身就很有趣。 因此，了解它们的本质并学习如何使用它们非常重要。 这一章没什么难的。 我们只想讨论“齿轮和螺母”。 工作的基本原则 太阳能电池的工作原理非常简单，如下。 当光照时，硅太阳能电池会产生 0,5 V 的电压。无论其类型和连接方案如何，所有（大型和小型）硅太阳能电池都会产生 0,5 V 的电压。 根据元件的输出电流，情况有所不同。 它取决于光的强度和元件的尺寸（指表面积）。 很明显，10 x 10 cm2 元件比 4 x 5 cm5 元件大 2 倍，因此，它产生的电流是 4 倍。 电流的强度还取决于光的波长及其强度，并且与辐射的强度成正比。 光线越亮，太阳能电池产生的电流就越多。 提高太阳能电池的输出特性 如果在上述参数范围内运行，太阳能电池将很少被使用。 仅在某些情况下才需要如此低的电压（0,5V）来满足对消耗电流量的任意要求。
幸运的是，这里没有任何限制。 太阳能电池可以串联和并联连接以增加输出特性。 我们将太阳能电池视为普通电池。 众所周知，手电筒的亮度需要使用多节电池。 本质上，当电池串联时，总电压会增加（图 1）。 太阳能电池也可以做到同样的事情。 通过将一个电池的正极端子连接到另一个电池的负极端子，可以从两节电池获得 1 V 的电压。同样，三节电池将提供 1,5 V，四节电池将提供 2 V 等。理论上，产生的电压为串联的太阳能电池，只要足够多，可以达到数千伏！ 不幸的是，从增加输出电流的角度来看，串联连接具有固有的缺点。 当电池串联时，输出电流不会超过电路中最差元件的电平特性。 这对于所有电源都是如此，无论是电池、电源还是太阳能电池。 这意味着对于电路中任意数量的 2A 太阳能电池，1A 电池将决定总输出电流，即 1A。因此，如果您希望实现最大性能，则必须匹配电路中所有元件的电流。 好吧，紧张局势很明显。 但如何提高太阳能电池的输出电流呢？ 毕竟，阳光是有一定亮度的。 输出电流取决于元件的表面积，因此增加电流的自然方法是增加元件（或多个元件）的面积。 元素？ 确切地！
如果我们取四个 5x5 cm2 的元件并将它们并联，如图所示。 如图 2 所示，可以实现与替换 10 个 10x2 cm100 尺寸的元件相同的结果（在两种情况下，表面积相同，均为 2 cmXNUMX）。 必须理解的是，并联连接时，只有电流的大小增加，而电压没有增加。 无论并联元件数量（4 个或 50 个），产生的电压都不会超过 0,5 V。 光伏电池 你可以猜到将讨论什么。 事实上，为了利用这两种开关方法，可以将元件的串联和并联连接组合起来。 这种组合称为电池。 电池可以制成任何所需的组合。 最简单的电池是一串串联的电池。 您还可以并行连接元素链、链中的单个元素或以任何其他组合方式将它们组合起来。 上图。 图3仅示出了可能组合的三个示例。
图 3 中元素连接性质的差异。 3、虽然它们都具有相同的输出特性，但却决定了不同的可靠性要求。 上图。 XNUMX、三个连续的元件链并联连接。 当单个元件很可能发生短路时，可以使用此方法。 上图。 图3，b示出了元件的并串联连接图。 通过这种连接，其中一个元件的故障（例如由于裂纹的出现）不会导致由于链条断裂而导致整个链条的损失。 在最后一个示例（图 3，c）中，考虑了具有最少连接的两种情况。 其他类型的连接也是可能的，它们的选择应根据设备的具体操作条件来确定。 应该记住一个重要条件。 无论您的想象力如何，并联连接的元件链必须在电压上相互匹配。 不能并联连接 15 元件链和短 5 元件链。 通过这种连接，电池将无法工作。 反向偏压 在使用太阳能电池板时，通常会遇到使用传统电源时不会发生的现象。 这种现象与所谓的反向偏压有关。 为了理解这是什么，让我们看一下图。 4.
该图显示了 8 个串联元件。 电路总输出电压为4V，接电阻RL作为负载。 到目前为止，一切都很好。 但是，让我们用不透明的物体（例如手）使光电管 D 变暗，看看会发生什么。 您可能认为电压会降至 3,5V，对吧？ 没有这样的事！ 不产生电能的太阳能电池是内阻较高的环节，而不是短路。 与开关打开时的情况相同，但该开关并未完全打开 - 有小电流流过它。 在大多数情况下，变暗的太阳能电池的有效电阻比负载电阻 RL 的值大很多倍。 因此，在实践中，您可以将 RL 视为连接负极端子和正极端子的一根导线。 这意味着元素 D 现在执行加载功能，其他元素做什么呢？ 为该负载提供能量！ 结果，元件 D 变热，如果加热充分，可能会失效（爆炸）。 结果，我们留下了来自串联链的电池，其中有一个不活动的元件 - 这是一种令人羡慕的情况。
解决这个问题的一个有效方法是在所有元件上并联并联二极管，如图5所示。 XNUMX. 连接二极管，以便当太阳能电池工作时，它们通过电池本身的电压反向偏置。 因此，二极管中没有电流流过，电池正常工作。 现在我们假设其中一个元素有阴影。 在这种情况下，二极管变成正向偏置，电流通过它流入负载，绕过故障元件。 当然，整个电路的输出电压会降低0,5V，但自毁力的来源将被消除。 另一个好处是电池可以继续正常工作。 如果没有并联二极管，它就会完全失效。 实际上，对每个电池进行分流是不切实际的。 应考虑经济方面的考虑，并在可靠性和成本之间合理权衡的基础上使用并联二极管。 通常，一个二极管可保护 1/4 的电池。 因此，整个电池只需要 4 个二极管。 在这种情况下，遮光效应将导致输出功率减少 25%（可容忍）。 将元素切割成碎片 串行元素并不总是与您的计划完全匹配。 尽管他们尽力为您提供尽可能多的选择，但无法满足所有要求。 幸运的是，这不是必需的。 单晶太阳能电池可以模制成任何所需的形状。
你应该知道是这样的，因为单晶太阳能电池是由大的单晶制成的。 硅原子有四个价电子并形成立方晶格。 上图。 图6显示了具有突出颗粒结构的典型圆形太阳能电池。 如果对这种强束缚电子结构施加力，则会沿着缺陷线出现裂纹。 这与地震引起的裂缝非常相似。 晶体的结构是已知的，因此可以预测裂纹的方向。 如果对边缘施加力，如图所示。 6 的板在 A 点，那么作用在晶体内部的机械力会将其分成两半。 现在不再是一个元素，而是两个。 假设需要将这样的元素分成四个相同的部分。 这可以通过先沿垂直缺陷线然后沿水平缺陷线施加力来实现。 幸运的是，这可以同时完成。 大多数单晶圆形元件的中心都标有十字。 如果您用十字尖刀按压此点，该元件将分裂成四块整齐的碎片。 如果您没有击中正中心，请不要担心。 该元素将分裂，但不会分裂成相等的部分。 碎片的大小将由力的施加点决定，但它们都会沿着同一平面分裂。 解理线始终彼此平行，并且所有交叉点均成直角。 在这些规则的指导下，您可以获得任何所需大小的元素。 第一次尝试分割元素时，您必须非常小心：不能在坚硬的表面上工作。 对位于坚硬平坦表面上的元件施加很大的力，只能在其上打一个孔。 为了产生机械应力，元件必须弯曲。 我发现分割元素时几张纸（也许是新闻纸）就足够了。 只有单晶元件可以用这种方式分裂。 最近出现的多晶元件（瓦克电池）不能对称分裂。 如果你尝试这样做，太阳能电池将会碎成一百万块。 多晶元件很容易与单晶元件区分开。 经过加工，单晶具有均匀、光滑的表面结构。 多晶具有其特有的表面外观，看起来像镀锌钢。 焊接太阳能电池 太阳能电池选定工作后，需要对其进行焊接。 通常，我们可以使用配备集流栅极和背触点的系列太阳能电池，这些太阳能电池设计用于将导体焊接到它们上。 在制造过程中，触点通常涂有含有少量银的焊料。 银可以保护烙铁头在焊接过程中免受损坏以及薄金属触点可能发生的粘附。 请记住，集电器网格与印刷电路板的金属导体一样脆弱。 太阳能电池制造商通常使用特殊的焊料、助焊剂和导体进行连接。 含 2% 银的焊料始终可以在商店购买。 应使用常规的水基助焊剂代替松香，以便焊接后可以轻松地将其从元件表面洗掉。 最难找到的是扁平带状导体，因为它很少出售。 但是，如果您拿一根铜线并用锤子压平其末端，则可以制作类似的东西。 相反，您可以使用铜箔或细铜线。 焊接过程本身并不困难，但必须快速完成。 硅板是非常好的散热器，如果用烙铁长时间接触元件，烙铁头会冷却到焊料的熔化温度以下。 首先，您需要使用比平常多一点的焊料对电线进行镀锡，但不要太多。 太阳能电池在制造过程中已经镀锡。 工作时，建议使用功率为30或40瓦的烙铁。 烙铁头必须清洁且温暖。 当烙铁加热时，将助焊剂涂在元件上，并将镀锡线压在元件的接触底座上。 现在将热烙铁接触到电线的表面。 接头必须用熔化的焊料“包封”，并确保导线与元件的可靠接触。 焊接只需轻轻一按即可完成：您需要快速但小心地工作。 后触点以同样的方式焊接。 为了获得连续的元件链，第一个元件的前触点通过电线连接到第二个元件的后触点。 然后，用另一根电线，将第二根电线的正面触点连接到第三根电线的背面，依此类推。 前触点为负极，后触点为正极。 另一种广泛使用的方法是以瓦屋顶形式连接元件。 如果您见过瓦片屋顶，您就已经明白了。 一个元件的前触点被另一个元件的后触点从上方覆盖。 用烙铁加热触点，从而将两个元件相互连接。 这样的连接如图所示。 7.
为了可靠地焊接元件，有必要在尖端上收集一些多余的焊料。 小心不要使元件过热，否则根本无法接触。 通过这种方式，最好焊接可以同时加热整个接触区域的小元件。 最好使用专为从印刷电路板上拆焊集成电路而设计的特殊矩形烙铁头。 均匀的加热和压力将是成功的关键。 电池保护 现在电池已组装完毕，有必要保护其免受机械损坏和天气条件的影响。 最好将元件正面朝下放置在干净的玻璃或有机玻璃上。 安全玻璃是首选，其次是钢化窗玻璃、亚克力塑料、普通窗玻璃（按照安全性从高到低的顺序）。 透明涂层可保护电池在冲击、扭曲、弯曲过程中免受机械损坏。 但它不能很好地防潮。 如您所知，硅具有轻微的吸湿性； 这意味着它只吸收很少的水。 但经过长时间使用后，元件的输出特性会因湿度的影响而逐渐下降。 因此，电池寿命直接取决于防潮质量。 防潮可以通过多种方式提供。 根据其中之一，背面可以填充液体橡胶。 为此，需要在防护玻璃的周边制作一个框架，以便液体聚合物不会溢出。 此外，坚固的框架可以很好地保护防护玻璃免受侧面碰撞。 另一种方法包括用厚厚的聚酯薄膜塑料片覆盖电池背面，并加热整个电池（例如使用白炽灯），直到聚酯薄膜熔化并粘附到前保护盖上。 这个操作需要一定的技巧，尤其是在大电池的情况下。 后聚酯薄膜盖可以简单地粘在上面。 这种操作往往比加热更简单，但绝缘性能会变差。 最后，电池单元的背面可以覆盖几层乳胶。 它看起来不太美观，但提供了相当好的防潮性能。 最后但并非最不重要的是生产元件的防潮密封盒。 它很昂贵，但提供了必要的防潮功能。 作者：拜尔斯 T.
花园疏花机
02.05.2024 先进的红外显微镜
02.05.2024 昆虫空气捕捉器
01.05.2024
▪ 修复牙釉质 ▪ 马铃薯和电子 ▪ 速度基因
▪ 文章 大流士和亚历山大在战斗前互相发送了什么样的种子，这意味着什么？ 详细解答 ▪ 文章 探针发生器 - 放大器。 无线电电子电气工程百科全书
www.diagram.com.ua |
查看其他文章 部分 
科技、新电子最新动态：
本页所有语言