|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ Güneş pillerinin kullanımı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi
Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları Güneşten üretilen elektriğin dünyası olan fotovoltaik dünyasına hoş geldiniz. Okuyucu henüz fotovoltaik ile tanışmadıysa, bu tanışmadan gerçekten keyif alacak ve ödüllendirilecektir. Silikon güneş pillerinin kullanım alanları ve uygulamalarından bahsedeceğiz. Cihazın nerede kullanılacağına bakılmaksızın, güneş pilleri cihazın ayrılmaz bir parçasıdır ve başlı başına ilgi çekicidir. Bu nedenle bunların doğasını anlamak ve nasıl kullanılacağını öğrenmek önemlidir. Bu bölümde karmaşık hiçbir şey yok. Sadece somun ve cıvatalardan bahsedeceğiz. İşin Temel İlkeleri Güneş pilinin çalışma prensibi oldukça basittir ve aşağıdaki gibidir. Bir silikon güneş pili yandığında 0,5 V'luk bir elektrik voltajı üretir. Türüne ve devresine bakılmaksızın tüm (büyük ve küçük) silikon güneş pilleri 0,5 V'luk bir voltaj üretir. Elemanın çıkış akımında durum farklıdır. Yüzey alanını ifade eden ışık yoğunluğuna ve elemanın boyutuna bağlıdır. Alanı 10x10 cm2 olan bir elemanın alanı 4x5 cm5 olan bir elemandan 2 kat daha büyük olduğu, dolayısıyla 4 kat daha fazla akım ürettiği açıktır. Akımın gücü aynı zamanda ışığın dalga boyuna ve yoğunluğuna da bağlıdır ve radyasyonun yoğunluğuyla doğru orantılıdır. Işık ne kadar parlaksa güneş pili tarafından o kadar fazla akım üretilir. Güneş pillerinin çıkış özelliklerinin arttırılması Belirtilen parametreler dahilinde çalıştırıldığı takdirde güneş pilleri çok nadir kullanılacaktır. Sadece bazı durumlarda, tüketilen akım miktarına ilişkin keyfi gereksinimlerle bu kadar düşük bir voltaj (0,5 V) gereklidir.
Neyse ki burada herhangi bir kısıtlama yok. Çıkış özelliklerini arttırmak için güneş pilleri seri veya paralel olarak bağlanabilir. Güneş pillerini sıradan piller gibi düşünelim. Bir el fenerinin parlaklığını arttırmak için birden fazla pil kullanıldığı bilinmektedir. Esasında pillerin seri bağlanması toplam voltajı artırır (Şekil 1). Aynı şey güneş pilleri ile de yapılabilir. Bir hücrenin pozitif terminalini diğerinin negatif terminaline bağlayarak, iki hücreden 1 V'luk bir voltaj elde edilebilir. Benzer şekilde, üç hücre 1,5 V, dört - 2 V vb. Verecektir. Teorik olarak, güneş tarafından geliştirilen voltaj Yeterli sayıda olması şartıyla seri bağlı hücreler binlerce volta ulaşabilir! Ne yazık ki, çıkış akımının artması açısından seri bağlantının doğası gereği bir dezavantajı vardır. Pilleri seri bağlarken, çıkış akımı devredeki en kötü elemanın seviye karakteristiğini aşmaz. Bu, ister pil, ister güç kaynağı, ister güneş pili olsun, tüm güç kaynakları için geçerlidir. Bu, bir devredeki herhangi bir sayıda 2 Amperlik güneş pili için 1 Amperlik bir hücrenin toplam çıkış akımını, yani 1 A'yı belirleyeceği anlamına gelir. Bu nedenle, maksimum performansı hedefliyorsanız, devredeki tüm elemanların akımları aynı olmalıdır. eşleşti. Tamam, gerginlik açık. Peki bir güneş pilinin çıkış akımı nasıl artırılır? Sonuçta güneş belli bir parlaklıkla parlıyor. Çıkış akımı, elemanın yüzey alanına bağlıdır ve bu nedenle akımı arttırmanın doğal yolu, elemanın (veya elemanların) alanını arttırmaktır. Elementler? Kesinlikle!
Her biri 5x5 cm2 ölçülerinde dört eleman alıp bunları Şekil 2'de gösterildiği gibi paralel bağlarsanız. Şekil 10'de gösterildiği gibi, dört elemanı 10x2 cm100 boyutunda tek bir elemanla değiştirirken elde ettiğiniz sonucun aynısını elde edebilirsiniz (her iki durumda da yüzey alanı aynıdır ve 2 cmXNUMX'dir). Paralel bağlantıda voltajın değil yalnızca akımın arttığını unutmamak önemlidir. Paralel bağlanan eleman sayısından (4 veya 50) bağımsız olarak, üretilen voltaj 0,5 V'tan fazla olmayacaktır. Fotovoltaik piller Nelerin tartışılacağını tahmin edebilirsiniz. Aslında her iki bağlantı yönteminden yararlanmak için elemanların seri ve paralel bağlantısını birleştirmek mümkündür. Bu kombinasyona pil denir. Piller istenilen herhangi bir kombinasyonda düzenlenebilir. En basit pil, seri olarak bağlanmış bir elementler zinciridir. Ayrıca paralel eleman zincirlerini, tek tek elemanları zincirler halinde bağlayabilir veya bunları başka herhangi bir kombinasyonda birleştirebilirsiniz. İncirde. Şekil 3 olası kombinasyonların yalnızca üç örneğini göstermektedir.
Şekil 3'deki elemanların bağlantılarının doğasındaki farklılıklar. 3, hepsi aynı çıkış özelliklerine sahip olmasına rağmen, farklı güvenilirlik gereksinimleri tarafından belirlenir. İncirde. XNUMX ve ardışık üç eleman zinciri paralel olarak bağlanmıştır. Bu yöntem, bireysel elemanların kısa devre yapma olasılığının yüksek olduğu durumlarda kullanılır. İncirde. Şekil 3, b, elemanların paralel seri bağlantısının bir diyagramını göstermektedir. Böyle bir bağlantıyla, örneğin bir çatlağın ortaya çıkması nedeniyle elemanlardan birinin arızalanması, kırık zincir nedeniyle tüm zincirin kaybına yol açmaz. Son örnekte (Şekil 3, c) minimum bağlantıya sahip her iki durum da dikkate alınmıştır. Diğer bağlantı türleri de mümkündür ve bunların seçimi, cihazınızın özel çalışma koşullarına göre belirlenmelidir. Önemli bir durum unutulmamalıdır. Hayal gücünüz ne olursa olsun, paralel bağlı eleman zincirlerinin voltaj açısından birbiriyle eşleşmesi gerekir. 15 elementli bir zincir ile 5 elementli kısa bir zinciri paralel bağlayamazsınız. Bu bağlantıyla pil çalışmayacaktır. Ters önyargı Güneş pilleri ile çalışırken, kural olarak, geleneksel güç kaynakları kullanıldığında meydana gelmeyen bir olguyla karşılaşılır. Bu fenomen sözde ters önyargı ile ilişkilidir. Ne olduğunu anlamak için Şekil 4'ye bakalım. XNUMX.
Bu şekil seri bağlı 8 elemanı göstermektedir. Devrenin toplam çıkış voltajı 4 V olup, RL direnci yük olarak bağlanmıştır. Şimdiye kadar, çok iyi. Ama gelin fotosel D'yi elimiz gibi opak bir cisimle karartalım ve bakalım ne olacak. Muhtemelen voltajın 3,5V'a düşeceğini düşünüyorsunuz, değil mi? Hiçbir şey böyle değil! Elektrik enerjisi üretmeyen güneş pili kısa devre değil, iç direnci yüksek bir bağlantıdır. Aynı şey, bir anahtarın açılmasıyla olur, ancak anahtar tamamen açık değildir; içinden küçük bir akım akar. Çoğu durumda, karartılmış bir güneş pilinin etkin direnci, yük direnci RL'nin değerinin birçok katıdır. Bu nedenle, RL'yi pratik olarak negatif ve pozitif terminalleri birbirine bağlayan bir tel parçası olarak düşünebilirsiniz. Bu, yükleme fonksiyonunun artık D elemanı tarafından gerçekleştirildiği anlamına gelir. Diğer elemanlar ne yapar? Bu yüke enerji sağlayın! Sonuç olarak D elemanı ısınır ve yeterince ısıtılırsa arızalanabilir (patlayabilir). Sonuç olarak, elimizde tek boş hücreli bir seri akü kaldı; bu, kıskanılacak bir durum değil.
Bu sorunu çözmenin etkili bir yolu, şönt diyotları Şekil 5'de gösterildiği gibi tüm elemanlara paralel olarak bağlamaktır. XNUMX. Diyotlar, güneş pili çalışırken hücrenin kendi voltajı tarafından ters yönde etkilenecek şekilde bağlanır. Bu nedenle diyottan akım geçmez ve pil normal şekilde çalışır. Şimdi öğelerden birinin gölgelendiğini varsayalım. Bu durumda, diyot doğrudan kutuplanır ve akım, hatalı elemanı atlayarak diyottan yüke akar. Elbette tüm zincirin çıkış voltajı 0,5 V azalacak ancak kendi kendini yok eden kuvvetin kaynağı ortadan kalkacak. Ek bir avantaj da pilin normal şekilde çalışmaya devam etmesidir. Baypas diyotları olmadan tamamen başarısız olur. Pratikte her pil hücresini bypass etmek pratik değildir. Ekonomiklik hususlarına göre yönlendirilmek ve güvenilirlik ile maliyet arasında makul bir uzlaşmaya dayanan şönt diyotların kullanılması gereklidir. Tipik olarak pilin 1/4'ünü korumak için bir diyot kullanılır. Böylece pilin tamamı için yalnızca 4 diyot gereklidir. Bu durumda, gölgeleme etkisi çıkış gücünde %25 (oldukça kabul edilebilir) bir azalmaya yol açacaktır. Elemanların parçalara ayrılması Seri elemanlar her zaman tasarımınıza tam olarak uymaz. Size mümkün olduğu kadar çok seçenek sunmaya çalışsalar da herkesin ihtiyaçlarını karşılamanın bir yolu yok. Neyse ki bu gerekli değil. Monokristal güneş pilleri istenilen şekle getirilebilmektedir.
Durumun böyle olduğunu bilmelisiniz, çünkü monokristal güneş pilleri büyük tek kristalden yapılmıştır. Silikon atomunun dört değerlik elektronu vardır ve kübik bir kristal kafes oluşturur. İncirde. Şekil 6, tanecik yapısı vurgulanmış halde tipik bir yuvarlak güneş pilini göstermektedir. Sıkıca bağlı elektronlardan oluşan bu yapıya kuvvet uygularsanız, kusur çizgisi boyunca bir çatlak görünecektir. Bu, depremin neden olduğu çatlamaya çok benzer. Kristal yapısı bilindiğinden çatlağın yönü tahmin edilebilir. Şekil 6'de gösterilen kenara bir kuvvet uygulanırsa. A noktasında XNUMX plaka varsa, kristalin içine etki eden mekanik kuvvetler onu iki yarıya bölecektir. Artık bir element yerine iki tane var. Diyelim ki böyle bir elemanı dört özdeş parçaya bölmek gerekiyor. Bu, önce dikey kusur çizgisi boyunca, sonra da yatay çizgi boyunca kuvvet uygulanarak başarılabilir. Neyse ki bu aynı anda yapılabilir. Tek kristalli yuvarlak elemanların çoğu, ortasında bir çarpı işaretiyle işaretlenmiştir. Bu noktaya çapraz uçlu bir bıçakla bastırırsanız eleman dört düzgün parçaya bölünecektir. Tam olarak merkeze vurmazsanız sorun değil. Öğe bölünecek, ancak eşit parçalara bölünmeyecek. Parçaların boyutu kuvvetin uygulandığı noktaya göre belirlenecek ancak hepsi aynı düzlemler boyunca bölünecek. Bölünme çizgileri her zaman birbirine paraleldir ve tüm kesişme noktaları dik açılarda gerçekleşir. Bu kuralların rehberliğinde istediğiniz boyuttaki elemanları elde edebilirsiniz. Bir öğeyi ilk kez bölmeye çalışırken son derece dikkatli olmalısınız: sert bir yüzey üzerinde çalışamazsınız. Sert ve düz bir yüzey üzerinde bulunan bir elemana büyük kuvvet uygulayarak, yalnızca içinde bir delik açabilirsiniz. Mekanik stres yaratmak için elemanın bükülmesi gerekir. Bir öğeyi bölerken birkaç sayfa kağıdın (gazete olabilir) yeterli olduğunu buldum. Bu şekilde yalnızca monokristal elementler bölünebilir. Son zamanlarda ortaya çıkan çok kristalli elementler (wacker hücreleri) simetrik olarak bölünemez. Bunu yapmaya kalkarsanız güneş pili milyonlarca parçaya ayrılacaktır. Çok kristalli bir elementi monokristalin bir elementten ayırt etmek kolaydır. İşleme sonucunda tek kristal düzgün, pürüzsüz bir yüzey yapısına sahip olur. Polikristalin karakteristik yüzey görünümü ile galvanizli çeliğe benzer. Güneş pillerinin lehimlenmesi Güneş pilleri çalıştırılmak üzere seçildikten sonra lehimlenmeleri gerekir. Genellikle elimizde, iletkenleri lehimlemek için tasarlanmış, akım toplama ızgaraları ve arka kontaklarla donatılmış seri güneş pilleri bulunur. Üretim sırasında kontaklar çoğunlukla az miktarda gümüş içeren lehimle kaplanır. Gümüş, havya ucunu tahribattan ve lehimleme sırasında ince metal temas noktalarının olası yapışmasından korur. Akım toplayıcıların baskılı devre kartlarındaki metal iletkenler kadar kırılgan olduğunu unutmayın. Güneş pili üreticileri genellikle bağlantılar için özel lehim, eritken ve iletkenler kullanır. %2 gümüş içeren lehim her zaman mağazadan satın alınabilir. Lehimlemeden sonra elemanın yüzeyinden kolayca yıkanabilmesi için reçine yerine normal su bazlı bir akı kullanmak gerekir. Bulması en zor şey, nadiren satışta olduğundan düz şerit iletkendir. Ancak bir parça bakır tel alıp ucunu çekiçle düzleştirerek benzer bir şey yapabilirsiniz. Bunun yerine bakır folyo veya sadece ince bakır tel kullanabilirsiniz. Lehimleme işleminin kendisi basittir, ancak hızlı bir şekilde yapılması gerekir. Silikon levha çok iyi bir ısı emicidir ve eğer elemana bir havya ile uzun süre dokunursanız, havya ucu lehimin erime noktasının altına soğuyacaktır. Öncelikle teli normalden biraz daha fazla lehim kullanarak kalaylamanız gerekir, ancak çok fazla değil. Güneş pili üretim sırasında zaten kalaylanmıştır. İş için 30 veya 40 W gücünde bir havya kullanılması tavsiye edilir. Havya ucu temiz ve sıcak olmalıdır. Havya ısınırken elemana akı uygulanır ve kalaylı tel eleman kontağının tabanına doğru bastırılır. Şimdi telin yüzeyine sıcak bir havya ile dokunun. Bağlantının erimiş lehim ile "sarılması" ve telin eleman ile güvenilir temasının sağlanması gerekir. Lehimleme tek dokunuşla yapılır: hızlı ama dikkatli çalışmanız gerekir. Arka kontak da aynı şekilde lehimlenmiştir. Sıralı bir eleman zinciri elde etmek için, birinci elemanın ön kontağı bir tel ile ikincinin arka kontağına bağlanır. Daha sonra başka bir tel parçası ikincinin ön kontağını üçüncünün arkasına vb. bağlar. Ön kontak negatif elektrot, arka kontak ise pozitif elektrottur. Bir diğer yaygın yöntem ise kiremitli çatı gibi elemanları birleştirmektir. Daha önce kiremitli bir çatı gördüyseniz, fikri zaten anladınız. Bir elemanın ön teması diğerinin arka temasıyla üstten kapatılır. Temas noktası bir havya ile ısıtılır ve böylece iki eleman birbirine bağlanır. Böyle bir bağlantı Şekil 7'de gösterilmektedir. XNUMX.
Elemanları güvenilir bir şekilde lehimlemek için uca bir miktar fazla lehim koymak gerekir. Elemanı aşırı ısıtmamaya dikkat edin, aksi takdirde hiçbir temas olmayacaktır. Bu şekilde, tüm temas alanının aynı anda ısıtılabileceği küçük elemanların lehimlenmesi daha iyidir. Entegre devrelerin baskılı devre kartlarından sökülmesi için tasarlanmış özel bir dikdörtgen havya ucu kullanmak en iyisidir. Eşit ısıtma ve basınç başarının anahtarıdır. Pil koruması Artık pil monte edildiğine göre, onu mekanik hasarlardan ve hava koşullarına maruz kalmaktan korumak gerekir. Elemanları ön yüzeyleri temiz bir cam veya pleksiglas levha üzerine yerleştirmek en iyisidir. Emniyet camı kullanılması tercih edilir, daha sonra koruyucu özelliklerin azalan sırasına göre sertleştirilmiş pencere camı, akrilik plastik ve normal pencere camı vardır. Şeffaf kaplama, pili darbelerden, bükülmeden ve bükülmeden kaynaklanan mekanik hasarlardan korur. Ancak nemden iyi korumaz. Bilindiği gibi silikon hafif higroskopiktir; bu da çok az su emdiği anlamına gelir. Ancak uzun bir süre sonra nemin etkisiyle elemanın çıkış özelliklerinde kademeli bir azalma gözlenir. Bu nedenle pil ömrü doğrudan nem yalıtımının kalitesine bağlıdır. Nem yalıtımı birçok yolla sağlanabilir. Bunlardan birine göre arka tarafı sıvı kauçukla doldurulabiliyor. Bunu yapmak için, sıvı polimerin taşmaması için koruyucu camın çevresine bir çerçeve yapılması gerekir. Ayrıca dayanıklı çerçeve, koruyucu camı yan darbelerden iyi korur. Başka bir yöntem, pilin arkasını kalın bir Mylar plastik tabakasıyla kaplamayı ve Mylar eriyip ön koruyucu kapağa yapışana kadar pilin tamamını, örneğin bir akkor lambayla ısıtmayı içerir. Bu işlem, özellikle büyük piller söz konusu olduğunda, biraz beceri gerektirir. Mylar arka kapağı kolayca yapıştırılabilir. Çoğunlukla bahsedilen işlem ısıtmadan daha basittir ancak yalıtım özellikleri bozulur. Son olarak pil hücrelerinin arkası birkaç kat lateksle kaplanabilir. Bu estetik açıdan pek hoş görünmüyor ancak oldukça iyi nem geçirmezlik özellikleri sağlıyor. Son yöntem, ancak en önemlisi, elemanlar için su geçirmez, hava geçirmez şekilde kapatılmış bir kutu yapmaktır. Pahalıdır ancak gerekli nem yalıtımını sağlar. Yazar: Byers T.
Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı
04.05.2024 Hava akımlarını kullanarak nesneleri kontrol etme
04.05.2024 Safkan köpekler safkan köpeklerden daha sık hastalanmaz
03.05.2024
▪ Kontakt lenslerde güç üreteci ▪ SCM-38I - RS-232/485 dönüştürücü
▪ Sitenin büyük bilim adamlarının biyografileri bölümü. Makale seçimi ▪ Kitap, çağımızın hayatıdır. Popüler ifade ▪ makale Benzin neden yanar? ayrıntılı cevap ▪ makale istifleyici-paketleyici. İş güvenliği ile ilgili standart talimat
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri