Quyosh panellari nimadan yasalgan: tuzilishi va ishlash prinsipi

Sana 11.03.2024

Olimlar 19-asrda quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish muammosi ustida ishladilar. Quyosh batareyasining birinchi prototipi 1839-yilda Antuan-Sezar Bekkerel tomonidan taqdim etilgan. Ushbu batareyaning samaradorligi juda past edi va atigi 1% ni tashkil etardi, ammo bu kashfiyot qilinishi kerak edi. 20-asrning boshlarida Albert Eynshteyn fotoelektrik effektni tushuntirdi, bu texnologiyaning rivojlanishiga turtki bo'ldi, lekin quyosh batareyasining birinchi ishlaydigan versiyasi faqat 1954-yilda taqdim etilgan, u kremniy asosida yaratilgan, dastlab uning samaradorligi 4% ni tashkil etgan, ammo asta-sekin 15% ga ko'tarilgan. Texnologiya tez rivojlandi, 20-asrda uzoq joylarda telefon tizimlarini quvvatlantirish uchun ishlatila boshlandi.

Kosmik tadqiqotlar boshlanganidan so'ng, quyosh batareyalari tezda yaxshilanishni boshladi. Texnologiya keng tarqaldi. Endi siz hech kimni xususiy uyning tomidagi quyosh panellari yoki ulkan quyosh elektr stansiyalari bilan ajablantirmaysiz. Statistikaga ko'ra, har yili taxminan 50 megavatt quvvatga ega yangi quyosh elektr stansiyalari o'rnatilmoqda.

Quyosh batareyasining ishlash prinsipi

Quyosh batareyalarining ishlash prinsipi fotoelementlar ta'minlaydigan fotoelektrik ta'sirga asoslangan. Qisqacha aytganda, quyosh panelining ishlash prinsipi - u fotoelektrik qatlamga tushadigan quyosh nurlarini to'playdi. Bu panelning ikki qatlamidan elektronlarning chiqarilishiga olib keladi. Ikkinchi qatlamning elektronlari birinchi qatlamda bo'sh joyga joylashadi. Natijada elektronlarning doimiy harakati va kuchlanish hosil bo'ladi. Fotoelektrik qatlamlardan biri musbat zaryad oladi, ikkinchisi manfiy zaryad oladi, ya`ni tizimda mavjud bo'lgan batareyani yig'adigan elektr energiyasini ishlab chiqarish boshlanadi. U elektr energiyasini yig`adi va saqlaydi, shuningdek unga ulangan quvvat tizimini quvvatlantiradi. Agar batareya quvvati pasaysa, avtomatlashtirish quyosh panellarini energiyani saqlash rejimiga o'tkazadi.

Quyosh panellarining ishlash prinsipi kremniy kristalli yarimo'tkazgichlarning quyosh nurini yutish qobiliyatiga asoslangan. Kuchlanish va quvvat yetarli bo'lishi uchun kremniy xujayralari katta panellarga yig'iladi, ular ketma-ket yoki parallel ravishda ulanadi. Quyosh panelining o'lchami mutlaqo har xil bo'lishi mumkin - bir necha santimetrdan bir necha kvadrat metrgacha.

Ammo batareyadan olinadigan elektr energiyasi miqdori quyosh nurlarining intensivligiga va quyosh nurlarining tushish burchagiga ham bog'liq. Bu shuni anglatadiki, ularning samaradorligi grafik kenglikka, yiliga quyoshli kunlar soniga, bulutlilikka qarab turli joylarda sezilarli darajada farq qiladi. Hamma mintaqalarda ham quyosh panellarini o'rnatish to'g'ri emas, ular shimolda, quyosh ko'pincha bulutlar bilan yashiringan joyda o'zlarini oqlamaydilar.

Quyosh paneli: nimadan iborat?

Quyosh elektr stansiyalari istiqbolli texnologiyadir, masalan, AQShda bu muqobil energiyaning eng tez rivojlanayotgan turlaridan biridir. Quyosh ko'p bo'lgan hududlarda quyosh elektr stansiyalarini rivojlantirish ayniqsa foydalidir. Texnologiyaning o'zi doimiy ravishda takomillashtirilmoqda va arzonlashmoqda. Quyosh panellaridan allaqachon o'rtacha daromadli odam ham foydalanishi mumkin. Shuning uchun, bu qanday tuzilganini va qanday ishlashini tushunish lozim.

Quyosh paneli nimadan yasalgan? Yarimo'tkazgichli materiallardan tayyorlangan ko'plab fotoelektrik elementlardan. Panelning yuqori himoya qatlami shisha plastinka, o'rtasi ikki qatlamli plomba o'rtasida joylashgan quyosh xujayralari, pastki qatlami shisha yoki plyonka bo'lib, ular fotoelektriklarni atrof-muhit ta'siridan himoya qilish uchun zarurdir. O'rnatish qulayligi va mustahkamligini oshirish uchun quyosh paneli perimetri bo'yicha alyuminiy ramkaga o'ralgan. Uning konstruksiyasi bir nechta batareyalarni bitta tuvalga o'rnatishni osonlashtiradi. Biz quyosh paneli nima ekanligini aniqladik – bu foydalanish uchun qulay va bardoshli bo'lgan oddiy va samarali konstruksiyadir.

Quyosh panellari nimadan yasalgan? Birinchidan, quyosh batareyasi nimadan yasalgani u tegishli bo'lgan avlodga bog'liq. Birinchi avlod batareyalari kremniydan tayyorlangan. Ikkinchi avlod batareyalarini ishlab chiqarish uchun bir necha turdagi yarimo'tkazgichlardan foydalaniladi:

Amorf kremniy;
Mis/indiy/galliy selenidi;
Kadmiy tellurid

Boshqa kam tarqalgan variantlardan ham foydalanish mumkin, ammo ularning umumiy ishlab chiqarishdagi ulushi ahamiyatsiz. Ikkinchi avlod batareyalari ingichka va samaraliroq bo'lib, ular ramkasiz va moslashuvchan hisoblanadi.

Uchinchi avlod quyosh batareyasi nimadan iborat? U biroz boshqacha konstruksiyaga ega, u deyarli yarimo'tkazgichlardan foydalanmaydi, ulardagi fotoelektrik qatlam polimerlar va organik elementlardan iborat. Bunday quyosh panellariga shisha himoya qatlami va alyuminiy ramka kerak emas. Buning yordamida ular arzon narxga ega va tezda ishlab chiqariladi.

Ammo uchinchi avlod quyosh panellari hali ommaviy ravishda keng tarqalmagan, lekin oldingi avlod qurilmalari faol foydalanilmoqda.

Bugungi kunda quyosh panellari nimadan yasalgan? Quyosh panellarining 99% yarimo'tkazgich materiallari asosida ishlab chiqariladi, eng keng tarqalganlari:

Amorf kremniy;
Polikristalli kremniy;
Monokristalli kremniy

Quyosh panellarining afzalliklari va kamchiliklari

Har qanday texnik jihatdan murakkab qurilma singari, quyosh batareyasi ham afzalliklarga, ham kamchiliklarga ega.

Afzalliklari:

Ekologik xavfsizlik, quyosh panellari shovqinsiz va atmosferaga zararli moddalar chiqarmaydi.
Uyni bepul elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun uy elektr stansiyasi sifatida foydalanish mumkin.
Quyosh panellari har xil o'lcham va shaklga ega, bu ularni tomga yoki yerga o'rnatishga imkon beradi.
Texnologik taraqqiyot to'xtamaydi, quyosh panellarining ishlash prinsipi va ularni ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan materiallar o'zgarishi mumkin.
Katta ish resursi. Quyosh batareyasining eskirish muddati 25 yil va undan ham ko'proq.

Kamchiliklari:

Zamonaviy quyosh panellari yorug'likni kam singdiradi. Ularda ishlatiladigan fotoelementlar kiruvchi quyosh nurlarining faqat beshdan bir qismini qayta ishlashga qodir.
Quyosh panellarining samaradorligi 15-20% ni tashkil qiladi. An'anaviy elektr energiyasi manbalari bilan taqqoslaganda, bu juda kam.
Quyosh panellarining ishlashi ob-havoga bog'liq. Agar osmonda bulutlar bo'lsa yoki tuman bo'lsa, elektr energiyasi ishlab chiqarish butunlay to'xtaydi.
Quyosh panellarining yuqori narxi
Elektr ta'minoti uchun yuqori quvvatli uskunalardan foydalanishning mumkin emasligi.
Quyosh panellarini o'rnatish uchun sizga katta maydon kerak.

Quyosh panelining kuchi: qanday hisoblash mumkin?

Agar siz quyosh paneli nimadan iboratligini ko'rib chiqsangiz, u oddiy konstruksiyaga ega ekanligi aniq bo'ladi, bu sizga bunday uskunani o'zingiz o'rnatishga imkon beradi. Quyosh panellari muqobil elektr manbai sifatida faol ishlatiladi, bu qulay, ishonchli, samarali. Dastlab ular kosmonavtika va boshqa ilm-fan sohalarida ishlatilgan. Quyosh panellari bo'lgan uylar yaqinda ekzotik edi, so'nggi paytlarda vaziyat tubdan o'zgardi - quyosh panellari bo'lgan uylar endi hech kimni ajablantirmaydi. Bunday muqobil elektr manbaiga qiziqish tobora ortib bormoqda. Shu bilan birga, savollar tug'iladi va ulardan eng keng tarqalganlari — quyosh panellari nimadan yasalgan va kerakli quvvatni qanday hisoblash lozim.

Kerakli quvvatni hisoblash uchun siz ba'zi ma`lumotlarni bilib olishingiz zarur:

Quyosh panellari doimiy ravishda yoki faqat mavsum davomida ishlaydi;
Quyosh elektr energiyasi yordamida qanday maishiy texnika ishlaydi;
Qanday qo'shimcha uskunalar kerak? Agar siz quyosh batareyalari nimadan yasalganligini bilsangiz, samarali ishlash uchun qo'shimcha uskunalar talab qilinishi aniq bo'ladi: batareyalar, inverter, kontroller va boshqalar.

Quyosh panelining kuchini aniqlash qiyin emas, u ishlab chiqaruvchi tomonidan ko'rsatiladi. Kerakli quvvatni aniqlash ham oson - siz bir oylik elektr hisoblagich ko'rsatkichlaridan foydalanishingiz, uni kunlar soniga bo'lib, kunlik quvvat sarfini bilib olishingiz mumkin.

Agar biron sababga ko'ra ushbu usul mos kelmasa, siz kerakli quvvatni boshqa yo'l bilan ham bilib olishingiz mumkin - uning quvvatini, shuningdek yoritish moslamalarini ko'rsatadigan maishiy texnika va elektronika ro'yxatini tuzish orqali.

Ammo shuni yodda tutish kerakki, quyosh paneli har doim ham nominal elektr energiyasini bermaydi. Kunning bir qismi bulutli bo'lishi mumkin va bu elektr energiyasini ishlab chiqarishga bevosita ta'sir qiladi.

Bunday holda, uchta narsani hisobga olish kerak:

Panelning maksimal quvvati;
Batareya ishlashi paytida mumkin bo'lgan yo'qotishlar;
Sizning hududingizdagi quyosh miqdori.

Quvvat quyidagicha hisoblanadi: maksimal quvvat izolyatsiya darajasiga (quyosh miqdori) va yozgi koeffitsiyentga 0,5 ga ko'paytiriladi.

Qish oylari uchun quvvatni hisoblash boshqacha bo'ladi, panelning kuchi eng qorong'i oyda o'rtacha insolatsiya ko'rsatkichiga va 0,7 koeffitsiyentga ko'paytiriladi.

Qish va yozda quvvat farqi juda katta bo'ladi. Ushbu hisob-kitoblarga asoslanib, muammosiz quyosh panellarini tanlashingiz mumkin.

Kundalik hayotda quyosh batareyalaridan foydalanishning maqsadga muvofiqligi

Quyosh panellarining yuqori narxini hisobga olgan holda, ularni uyda o'rnatish yaxshi natijalarga ega bo'lishi kerak. Ko'pincha, bu qaror bir necha sabablarga ko'ra qabul qilinadi:

Uyda elektr yo'q va uni an'anaviy tarzda ulash mumkin emas;
Tez-tez elektr uzilishlari;
Elektr energiyasining yuqori narxi.

Quyosh batareyalari yordamida uyni elektr energiyasi bilan ta'minlash mumkin. Quyosh batareyalariga qo'shimcha ravishda, bu vaziyatda elektr energiyasini, tekshirgichni va inverterni saqlaydigan batareyalar o'rnatiladi. Bunday holda, qaytarilish va maqsadga muvofiqlik haqida gapirishning keragi yo'q, quyosh batareyalari elektr energiyasining asosiy yetkazib beruvchisi hisoblanadi va iqlim sharoitida ulardan foydalanish juda istiqbolli, chunki O'zbekiston o'zining quyoshliligi bilan quyosh batareyalaridan toza energiya manbai sifatida foydalanishga tobora ko'proq e'tibor qaratmoqda. Bu tasodif emas, balki mamlakatning barqaror rivojlanish va energiya manbalarini diversifikatsiya qilish istagining aksidir.

Tez-tez elektr uzilishlari holatida quyosh panellari favqulodda elektr ta'minoti manbai bo'lib xizmat qiladi. Bunday vaziyatda, ular uyning energiya tizimining faqat muhim qismini elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun ishlatilishi mumkin.

Quyosh panellarini o'rnatish uyning energiya mustaqilligini ta'minlaydi. Ba'zida bu qaror qabul qilishning asosiy nuqtasiga aylanadi.

Shuningdek, quyosh energiyasi bilan ishlaydigan xususiy energetika stansiyalari egalari ortiqcha elektr energiyasini davlatga sotish orqali ulardan pul ishlashlari mumkin. Buning uchun siz litsenziya va ruxsatnomalar to'plamini rasmiylashtirishingiz kerak va buning iloji bor.

Sotib olayotganda qaysi brendlarga e'tibor berish kerak?

Quyosh batareyalarini ishlab chiqarish ularni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan kremniy bilan bog'liq o'ziga xos xususiyatlarga ega. Kremniyning eng katta konlari Xitoyda joylashgan va shuning uchun eng ko'p quyosh batareyalari ishlab chiqaruvchilari o'sha yerda to'plangan. Boshqa mamlakatlardagi ishlab chiqaruvchilar hali ham Xitoyga buyurtma qilingan kremniy elementlaridan foydalanadilar.

Xitoyda ishlab chiqarilgan quyosh modullari narx belgilashda sezilarli darajada yutadi va bozorning katta qismini egallaydi.

Dunyodagi asosiy quyosh batareyalari ishlab chiqaruvchilari:

Canadian Solar-kanadalik quyosh panellari ishlab chiqaruvchisi, kompaniyaning zavodlari Xitoyda joylashgan. Polikristalli va monokristalli modellarni ishlab chiqaradi.
First Solar AQShda joylashgan bo'lib, kadmiy telluridga asoslangan arzon modullarni taklif etadi. Kremniyni arzonroq element bilan almashtirish samaradorlikni yo'qotmasdan narxni pasaytirishga imkon berdi.
Hanwha SolarOne - Janubiy Koreya ishlab chiqaruvchisi, ishlab chiqarish Singapurda va tadqiqot markazi esa Germaniyada joylashgan.
Jinko Solar - 21% samaradorlikka ega modullarni taklif qiluvchi xitoylik ishlab chiqaruvchi.
Yingli Green Energy Xitoyning arzon narxlardagi monokristalli quyosh modullarini ishlab chiqaruvchisi.
Motech - Tayvanda joylashgan kompaniya bo'lib, kremniy kristallarini yetishtirishdan boshlab to'liq ishlab chiqarish sikliga ega.
Suntech Xitoy va dunyodagi eng yirik quyosh panellari ishlab chiqaruvchisi. Asosiy yo'nalishlardan biri murakkab iqlim sharoitida ishlash uchun modullarni ishlab chiqarishdir.
Sunpower – amerikalik 25% gacha samaradorlikka ega bo'lgan yuqori samarali quyosh panellarini ishlab chiqaruvchi.
Solarworld - ishlab chiqarish Yevropada joylashgan nemis kompaniyasi, samaradorligi 21,4% gacha bo'lgan quyosh panellarini taklif etadi.

Xulosa

Quyosh panellari elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun quyosh nurlanishidan foydalanadi. Ular toza energiya manbai bo'lib, an'anaviy yoqilg'i manbalariga bog'liqlikni kamaytiradi va gaz chiqindilarini kamaytirishga yordam beradi.