En todo momento, la humanidad procuró aprovechar la mayoría de los beneficios proporcionados por la naturaleza. Prueba de la invención de los paneles solares. El principio de funcionamiento de los paneles solares es bastante simple. Gracias a ellos, nuestras calculadoras solían trabajar en cualquier momento del día, en verano y en invierno, independientemente del tipo y la frecuencia de los cambios de batería. El mundo moderno se caracteriza por el uso de la energía solar en diversos sectores y escalas, que van desde las tabletas reales hasta los planos. Sobre cómo se construye la célula solar, sus tipos y el principio de trabajo le informarán sobre este artículo.
Un poco de historia
Como saben, la célula solar no es el primer invento en utilizar la energía global del Sol como una alternativa a la energía eléctrica. Los primeros intentos de utilizar la luz solar son plantas de energía terminales, que tienen un nombre más común como "colectores". El principio de su acción fue calentar el agua a 100 ° C con la ayuda de la luz solar, lo que resultó en el desarrollo de la electricidad. El trabajo de los colectores consistió en una transformación de energía en múltiples etapas: la acumulación de rayos solares, la ebullición del fluido, la formación de vapor, el movimiento de una máquina de vapor y la transformación de la energía térmica en mecánica.
A diferencia del colector, la célula solar transforma directamente los productos de Sun en energía eléctrica. También se debe tener en cuenta que tal característica de la célula solar, como el uso de la luz, y noCalor que te permite generar electricidad incluso en invierno.
Hasta la fecha, el principio de estos dispositivos se basa en la transformación de los efectos de los rayos en corriente eléctrica (efecto fotoeléctrico) con la ayuda de semiconductores especiales, que constituyen la batería completa.
Los fundadores del efecto fotoeléctrico son tres físicos bien merecidos.El mismo fenómeno de este proceso fue descrito por un físico de origen francés, Alexander Edmon Becquerel en 1839.Luego, en 1873, el primer semiconductor que efectuó el efecto fotoeléctrico fue descubierto por el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith.Una descripción detallada del principio de trabajo, el esquema de los paneles solares y confirmó las leyes de los descubridores anteriores en 1905, el mundialmente famoso ganador del Premio Nobel Albert Einstein.
Definiciones y bases para la transformación de energía
El dispositivo de una célula solar consiste en una placa equipada con una cadena de semiconductores conectados (fotocélulas).Las fotocélulas cumplen la función de transformar la luz solar en una corriente eléctrica.Por lo tanto, para comprender el principio de este dispositivo, es necesario estudiar sus fundamentos, es decir, las fotocélulas.
Fotocélulas - semiconductores, transforman la acción de los cuantos de radiación electromagnética, capaces de moverse con la velocidad de la luz, en energía eléctrica.El proceso de esta transformación se llama efecto fotoeléctrico, que aparece bajo la influencia de la luz solar en la estructura de la fotocélula.La peculiaridad de la estructura radica enla heterogeneidad creada por el uso de aleaciones de diversos materiales e impurezas para cambiar sus propiedades en términos de física y química.
Estas impurezas crean transiciones negativas y positivas (p - n), que son la base del trabajo de dos semiconductores y la conductividad entre ellos. Además de este método, que forma la heterogeneidad de la estructura de las fotocélulas, también se utiliza lo siguiente:
- combinaciones que difieren en el ancho del ancho de banda de los semiconductores;
- cambio de la composición química de la fotocélula con el propósito de la formación de la estructura varisonal;
- combinación de los métodos anteriores.
La transformación de energía depende directamente de las propiedades físicas y eléctricas de la estructura y la conductividad eléctrica de los semiconductores (fotoconductividad). La fotocélula consta de diferentes tipos de electrones y sus capas. Un tipo negativo actúa como un electrodo en el que hay una carga y, en consecuencia, el ánodo (receptor) de esta carga es un tipo positivo. La acumulación de energía solar es la siguiente: emergiendo de la capa negativa bajo la influencia de los rayos solares, los electrones toman los ánodos. Procediendo de la capa de electrones positivos, regresan al lugar original. Se repiten las siguientes acciones. Debido a esto, la energía del Sol permanece dentro del dispositivo.
Clasificación
Según el material y el método de fabricación, se distinguen los siguientes tipos de células solares: silicio y película.
Las baterías accionadas por energía son dispositivos, cuyo principal material activo es el silicio. El silicio se caracteriza por una alta productividad.En comparación con otros materiales utilizados para crear estos dispositivos, es por lo tanto una gran demanda.En su estructura, los dispositivos de silicona se dividen en tres subespecies:
Baterías monocristalinas: dispositivos que consisten en carcasas de silicona, interconectadas entre sí.Dichas adaptaciones se realizan utilizando silicio puramente puro extraído por el método de cultivo de cristales de Czochralski.Cuando un solo cristal pasa a una forma sólida, se divide en placas más delgadas.Las placas monocristalinas se conectan con una rejilla de electrodos metálicos.Esta tecnología de dispositivos solares es bastante cara.Por lo tanto, se usa con menos frecuencia, aunque tiene una eficiencia relativamente alta (FE), alrededor del 22%.En el invierno, las baterías son menos productivas debido a un corto día de luz.
Baterías policristalinas: dispositivos que consisten en policristales obtenidos por enfriamiento lento de la aleación de silicio.La técnica para producir tales dispositivos es mucho más barata que las baterías monocristalinas.Pero junto con una disminución en el costo del dispositivo, su eficiencia se reduce en 4-5 unidades.Esto se debe a la formación en policristales de zonas con límites granulares, que reducen la eficiencia de las fotocélulas.
.La eficiencia de las baterías amorfas es solo del 5%, pero tienen una serie de beneficios especiales, tales como: flexibilidad, eficiencia en el clima oscuro del invierno y un espesor de 1 micra.Los dispositivos de película se dividen en los siguientes tipos:
- sobre la base de telururo de cadmio que utiliza tecnología de película;
- basado en la aleación de cobre, indio y selenio, la eficiencia de tales dispositivos es del 16-20%;
- Dispositivos de película de polímero hechos de fotocélulas orgánicas, su eficiencia es de 5-6%.
El esquema para conectar paneles solares es calcular la carga y ajustar la carga del controlador.El esquema más simple se puede considerar en un ejemplo de una linterna de jardín.Estas luces de jardín se están generalizando gradualmente a expensas de la iluminación brillante de pistas, jardines y parcelas de jardín.En invierno, la luz de las lámparas de jardín en la energía solar es menos brillante que en otras ocasiones.El esquema en este caso consiste en un elemento fotosensible, una batería de almacenamiento y una batería solar.
En la actualidad, los desarrollos en la producción de baterías solares a gran escala en la región antártica están en curso.Estas plantas de energía acumularán energía durante el día polar de medio año, que se produce en los territorios del norte, en verano y en el sur, en invierno.La energía solar es una alternativa decente a la corriente eléctrica, por lo que el espectro de su aplicación es amplio.Las baterías de protección solar incluso se utilizan para fabricar naves espaciales.
