Hari ini, semua orang telah mendengar konsep energi alternatif. Bukan rahasia bagi siapa pun bahwa cadangan minyak, gas, dan jenis bahan bakar lainnya di Bumi tidak terbatas, oleh karena itu, para ilmuwan dan insinyur terus mencari peluang untuk penggunaan sumber daya terbarukan yang efektif untuk mendapatkan listrik yang sangat diperlukan bagi semua orang. Dalam beberapa tahun terakhir, sel surya tidak lagi eksotis, hanya digunakan di pesawat ruang angkasa, mereka banyak digunakan untuk catu daya bangunan, mobil, catu daya otonom peralatan rumah tangga kecil dan elektronik. Karena Matahari adalah sumber energi yang sangat besar yang dapat diakses oleh semua orang, penting untuk mengetahui cara mengubah cahaya menjadi listrik atau bagaimana baterai surya bekerja..
Konten artikel
- Prinsip pengoperasian baterai surya
- Mengubah Energi Matahari
Prinsip pengoperasian baterai surya
Perangkat ini, juga disebut panel surya, terdiri dari satu set konverter fotoelektrik yang terhubung dengan cara tertentu, yang mencakup dua lapisan semikonduktor dengan berbagai jenis konduktivitas - p dan n. Sebagai zat dengan sifat seperti itu, silikon dengan kotoran tertentu paling sering digunakan. Ketika fosfor ditambahkan padanya, kelebihan elektron (muatan negatif) muncul dalam struktur yang dihasilkan dan semikonduktor tipe-n terbentuk, dan ketika boron dicampur, itu adalah tipe-p, ditandai dengan kurangnya elektron atau adanya lubang. Jika Anda menempatkan lapisan-lapisan ini di antara dua elektroda seperti yang ditunjukkan pada gambar, dan memberikan akses ke cahaya atas, Anda mendapatkan konverter fotoelektrik..
Ketika suatu elemen menyala, ia menyerap sebagian energi yang terjadi, sebagai akibatnya timbulnya lubang dan elektron tambahan. Dengan medan listrik yang ada di persimpangan p-n, yang pertama pindah ke wilayah-p, dan yang terakhir ke wilayah-n. Pada saat yang sama, muatan positif terakumulasi pada elektroda bawah dan muatan negatif pada elektroda atas, yaitu timbul perbedaan potensial - tegangan konstan U. Dengan demikian, konverter fotoelektrik berfungsi sebagai sumber gaya gerak listrik (EMF) - baterai kecil. Jika suatu beban dihubungkan padanya, arus saya akan muncul di sirkuit, nilainya tergantung pada jenis fotosel, ukurannya, intensitas radiasi matahari dan ketahanan dari konsumen yang terhubung. EMF baterai menurun dengan meningkatnya suhu sekitar 0,4% / ° C. Oleh karena itu, untuk operasi yang efisien dan jangka panjang, panel harus didinginkan menggunakan kipas atau sistem air..
Parameter paling penting dari sumber energi matahari adalah kekuatan P = UI. Secara alami, arus dan tegangan yang dihasilkan dari pengoperasian fotosel tunggal kecil, oleh karena itu, dalam baterai mereka digabungkan dengan cara tertentu untuk meningkatkan indikator ini. Jika konverter terhubung secara seri, total tegangan output akan sebanding dengan jumlah mereka. Koneksi paralel dari masing-masing elemen mengarah pada peningkatan arus. Dengan menggabungkan dengan cara tertentu kedua jenis koneksi seperti yang ditunjukkan pada gambar, mereka mendapatkan parameter output baterai yang diperlukan, dan oleh karena itu kekuatannya.
Iklan
Saat menyalakan baterai, tidak semua energi radiasi matahari diubah menjadi listrik - sebagian dipantulkan, dan juga digunakan untuk elemen pemanas. Kebanyakan panel fotovoltaik yang diproduksi oleh industri memiliki efisiensi 9-24%. Penting juga untuk mengetahui bagaimana baterai surya bekerja dalam kondisi di mana beberapa elemen digelapkan. Dalam hal ini, konverter yang tidak terpapar sinar matahari akan berubah menjadi konsumen energi dan memanas. Oleh karena itu, kelompok fotosel dihalangi oleh dioda impedansi rendah, yang mencegah aliran arus melalui komponen baterai yang gelap. Panel akan berfungsi dengan daya lebih sedikit..
untuk isi ↑Mengubah Energi Matahari
Sel fotovoltaik menghasilkan tegangan konstan, tetapi banyak jenis peralatan didukung oleh arus bolak-balik, yang membutuhkan adanya konverter yang sesuai. Selain itu, panel surya menghasilkan listrik pada siang hari, dan konsumsinya terjadi sepanjang waktu, oleh karena itu, komponen tambahan diperlukan yang akan menyimpan dan mendistribusikan energi. Pertimbangkan contoh sistem catu daya bangunan menggunakan sumber tenaga surya - pembangkit listrik tenaga surya kecil, strukturnya ditunjukkan pada gambar.
Sirkuit ini dapat berfungsi di gedung-gedung di mana ada jaringan listrik, dan baterai surya digunakan untuk menghemat konsumsi energi darinya, dan juga sebagai sumber cadangan saat yang utama dimatikan. Prinsip umum sistem adalah sebagai berikut: tegangan konstan yang dihasilkan oleh konverter fotoelektrik dipasok ke inverter, yang mengubahnya menjadi arus bolak-balik, dan ke baterai, yang, ketika diisi di bawah kendali pengontrol khusus, mengakumulasi energi.
Dalam hal ini, peralatan di rumah dibagi menjadi redundan - yang mana pemadaman listrik dapat menyebabkan konsekuensi yang tidak diinginkan (kulkas, sistem pengawasan video, alarm), dan non-redundan - sisanya. Ketika jaringan terputus, inverter memberi makan perangkat yang berlebihan dari baterai surya, dan jika tidak ada energi yang cukup dari itu, maka dari baterai. Ketika jaringan terhubung, listrik yang dihasilkan oleh panel terutama dipasok untuk mengisi daya mereka. Dan ketika ini tidak lagi diperlukan, inverter mengubah tegangan konstan menjadi tegangan bolak-balik, dari mana beban disuplai. Ini menghemat konsumsi dari sumber utama.
Baterai surya dapat digunakan tanpa peralatan tambahan di atas untuk memberi daya atau mengisi daya peralatan elektronik portabel yang beroperasi pada tegangan konstan, misalnya, kalkulator, pemutar, senter, perangkat seluler.
Selain listrik, panas dapat langsung diperoleh dari energi cahaya. Untuk ini, kolektor surya digunakan. Mempertimbangkan bahwa saat ini ada kecenderungan untuk mengurangi biaya konverter fotovoltaik dan meningkatkan efisiensinya, secara umum, energi matahari adalah area yang menjanjikan yang memungkinkan cara diam dan ramah lingkungan untuk menerima listrik gratis, serta panas untuk pemanas dan air panas.
