Tipi e caratteristiche delle batterie solari. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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La batteria solare è costituita da singoli elementi collegati in serie-parallelo (Fig. 1.3, 1.4).

Gli elementi sono utilizzati in dispositivi elettronici portatili, per lampade in miniatura (LED) e caricabatterie per telefoni cellulari.

I fotomoltiplicatori (PMT) sono il prototipo delle moderne celle solari.

Fotomoltiplicatori

I fotomoltiplicatori ad alto guadagno e ad alta velocità sono ampiamente utilizzati negli strumenti dosimetrici che utilizzano scintillatori, sostanze che reagiscono a una particella ionizzante che penetra in essi con un lampo di luce.

Fig1 3. Elemento con il nome EL44. Tensione 1,6 V, corrente 25 mA.

Fig.1.4. Elemento RS5415.5. Tensione 1,2 V, corrente 22 mA

I parametri di alcuni fotomoltiplicatori domestici sono riportati nella Tabella 1.3.

Tabella 1.3. Fotomoltiplicatori

Il processo di conversione dell'energia luminosa (fotoni) in elettrica (tensione) è chiamato effetto fotovoltaico. Fu scoperto nel 1954 quando gli scienziati scoprirono che 4to silicio (questo elemento è la base della sabbia ordinaria) crea energia elettrica quando è illuminato dalla luce solare. Ben presto, le celle solari furono utilizzate per alimentare l'elettronica dei satelliti spaziali e piccoli dispositivi elettronici come calcolatrici e orologi.

Quando una batteria è collegata a un pannello solare per la ricarica, di solito è necessario includere un controller nel circuito per evitare il sovraccarico. Questo circuito utilizza un metodo di connessione parallela. Con questo metodo, il pannello solare è sempre collegato alla batteria tramite un diodo in serie. Quando il pannello solare carica la batteria alla tensione massima desiderata, il circuito collega un resistore di carico in parallelo con il pannello solare per assorbire la potenza in eccesso dal pannello solare.

La funzione della potenza utile erogata dalla batteria solare al carico dipende dalla tensione generata, che a sua volta dipende dall'insolazione - cioè dall'intensità della luce solare - e dalla temperatura della batteria stessa. Il funzionamento sulla curva corrente/tensione in un punto diverso dal punto di massima potenza assorbibile comporta una riduzione dell'efficienza operativa e una perdita di energia disponibile. Pertanto, il controllo del punto di massima potenza è una caratteristica necessaria nei sistemi avanzati di controllo della fonte di energia solare, in quanto può aumentare l'efficienza pratica spesso del 30% o più.

I sistemi alimentati da fonti rinnovabili, come pannelli solari o generatori eolici, in genere immagazzinano l'energia in batterie e poi la rilasciano al carico. Spesso, entrambi questi processi si verificano indipendentemente. Il calcolo periodico della carica residua della batteria garantisce una buona e lunga durata della batteria, lo stesso vale per il controllo della corrente fornita dalla batteria al carico. La carica attuale della batteria viene calcolata in base alla sua carica precedentemente calcolata, più l'energia ricevuta durante la ricarica o meno l'energia fornita al carico.

convertitore fotovoltaico

I FEP sono utilizzati in condizioni di buona illuminazione.

Esistono diversi tipi di celle solari in silicio; il tipo più efficiente (PVC) è realizzato in silicio monocristallino. L'efficienza di tale (PVC) raggiunge il 24%.

I comuni PVC a base di cristalli singoli hanno un'efficienza fino al 17,5%. La durata è praticamente illimitata, oltre ad un leggero inscurimento del tecnopolimero, che funge anche da sigillante per lastre fotografiche; Sulla base di ciò, la vita utile può raggiungere un quarto di secolo.

I tempi in cui i pannelli solari erano molto ingombranti, fragili e delicati stanno gradualmente svanendo e i produttori offrono versioni sempre più estreme di queste fonti energetiche ecologiche.

Le celle solari in silicio policristallino hanno un'efficienza massima fino al 15%, la durata è vicina alla durata del silicio monocristallino. Il costo del silicio policristallino è leggermente inferiore a quello monocristallino.

Esistono molti dispositivi elettronici basati su fotocellule. Inoltre, fotocellule miniaturizzate, come quelle mostrate in Fig. 1.3 e 1.4 hanno bassa potenza e, di conseguenza, basso costo. Tuttavia, negli sviluppi dei radioamatori, è opportuno utilizzare queste fotocellule poco costose e persino ricavarne dei piccoli pannelli solari. Come uno degli esempi, considera il dispositivo di una torcia elettrica con un elemento "solare".

Informazioni sui moduli solari

I moduli batteria solari sono implementati strutturalmente sotto forma di un laminato monolitico di elementi monocristallini saldati.

La batteria solare del telaio è realizzata sotto forma di un pannello racchiuso in un telaio in profilato di alluminio. Il pannello è un generatore fotovoltaico costituito da una lastra di vetro con elementi laminati su di essa.

Un blocco di diodi è fissato all'interno dell'alloggiamento del modulo, sotto il cui coperchio sono presenti contatti elettrici destinati al collegamento del modulo.

I moduli senza cornice sono un laminato su alluminio, fibra di vetro e anche senza alcun substrato. Le celle solari sono inserite tra due strati di pellicola di laminazione in EVA (etilvinilacetato). Il lato anteriore è protetto da un film di PET (polietilene tereftalato) otticamente trasparente e il lato posteriore è protetto da un substrato (fibra di vetro, alluminio) o dallo stesso film di PET senza requisiti aggiuntivi per le caratteristiche ottiche.

I pannelli solari continuano a funzionare:

• nel range di temperatura da -50°C a +75°C;
• pressione atmosferica 84-106,7 kPa;
• umidità relativa fino al 100%;
• pioggia con intensità di 5 mm/min;
• carico di neve o vento gelido fino a 2000 Pa.

La batteria solare è, prima di tutto, un convertitore fotovoltaico completo, di cui si è parlato sopra, le sue caratteristiche tecniche sono valide sia per le singole celle che per le batterie solari.

Autore: Kashkarov A.P.

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