Tấm pin mặt trời linh hoạt: tổng quan về thiết kế điển hình, đặc điểm và tính năng kết nối của chúng

Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn điện thay thế hứa hẹn nhất và đang phát triển nhanh chóng.Đây là nguồn tài nguyên vô hạn có thể được sử dụng ở mọi nơi trên hành tinh mà không gây ô nhiễm môi trường. Đồng ý rằng sẽ thật tuyệt nếu có nguồn điện thay thế của riêng bạn.

Hóa ra bây giờ bạn có thể chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng ngay tại nhà. Thay vì những tấm khung cồng kềnh và dễ vỡ, những tấm pin mặt trời linh hoạt hiện đang được sử dụng ngày càng nhiều. Nhưng làm thế nào điều này có thể được thực hiện trong thực tế?

Chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu cấu trúc của các tấm pin mặt trời linh hoạt và nguyên lý hoạt động của chúng. Các khuyến nghị hữu ích cho việc lựa chọn và lắp đặt các cấu trúc được trình bày trong bài viết của chúng tôi. Và để dễ dàng tiếp thu thông tin, bài viết có chứa các hình ảnh và video theo chủ đề.

Tấm pin mặt trời là gì?

Để hiểu liệu các tấm linh hoạt có phù hợp để bạn tạo ra điện hay không, bạn cần hiểu lý thuyết.

Pin năng lượng mặt trời là gì, cấu tạo của các mẫu linh hoạt khác với các loại khác như thế nào? Điều rất quan trọng là phải tìm ra những ưu điểm và nhược điểm của loại pin mặt trời đặc biệt này trước khi mua.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm dẻo

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời dựa trên khái niệm quang điện.Ánh sáng, như đã biết, có thể được coi vừa là sóng vừa là dòng của các hạt - photon. Khả năng chuyển đổi năng lượng của photon thành điện năng là quang điện.

Nguyên mẫu đầu tiên của các tấm pin mặt trời hiện đại được phát minh vào những năm 50. Kể từ đó, chúng đã thay đổi đáng kể cả về hình thức lẫn nguyên lý hoạt động. Hiệu ứng quang điện được thực hiện bằng cách sử dụng chất bán dẫn

Chất bán dẫn là vật liệu có cấu trúc nguyên tử đặc biệt. Chất bán dẫn loại n có thêm electron, trong khi các nguyên tử trong chất bán dẫn loại p thiếu chúng. Để lắp ráp một tế bào quang điện, 2 loại vật liệu được kết hợp để tạo thành cấu trúc hai lớp.

Các tế bào quang điện riêng lẻ được kết hợp thành các bảng. Các tấm có thể cứng, trong khung kim loại bền. Bây giờ có xu hướng làm sáng thiết kế của các tấm ảnh. Pin mặt trời linh hoạt và nhẹ đang trở nên phổ biến.

Nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời có thể được mô tả như sau:

1. Ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt tế bào quang điện từ phía lớp n.
2. Các photon va chạm với các nguyên tử bán dẫn, “đánh bật” các electron thừa.
3. Các electron tự do di chuyển về phía lớp p và kết thúc ở các nguyên tử thiếu hạt.
4. Kết quả là lớp trên cùng hoạt động như cực âm và lớp dưới cùng hoạt động như cực dương.
5. Dòng điện một chiều được tạo ra có thể dễ dàng sạc pin.

Silicon, selen và nhiều vật liệu đắt tiền khác được sử dụng làm chất bán dẫn.

Dòng điện một chiều nhận được từ tấm pin mặt trời phải được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều vì hầu hết các thiết bị điện đều chạy bằng dòng điện này.

Đối với pin mặt trời màng linh hoạt, lớp phủ polymer với dây dẫn bằng nhôm cũng được sử dụng.Cấu trúc này làm cho các tấm mỏng và nhẹ một cách đáng ngạc nhiên.

Công nghệ này chỉ mới bắt đầu phát triển, nhưng không thể nghi ngờ rằng nó có triển vọng lớn. Nhưng chúng ta sẽ xem xét các tấm linh hoạt theo nghĩa rộng của định nghĩa này.

Bạn có thể đọc thêm về nguyên lý hoạt động của các tấm pin mặt trời bằng cách nhấp vào liên kết.

Ưu điểm của pin mặt trời linh hoạt

Ưu điểm của các tấm pin mặt trời linh hoạt làm cho phương pháp sản xuất điện này trở thành một trong những phương pháp hứa hẹn nhất:

• cân nặng;
• kích cỡ;
• độ đàn hồi;
• hiệu suất;
• tính linh hoạt;
• hiệu quả;
• thân thiện với môi trường;
• dê hoạt động.

Các thông số hình học và vật lý của các tấm pin, chẳng hạn như kích thước và trọng lượng, có tầm quan trọng rất lớn, vì để cung cấp điện cho toàn bộ tòa nhà dân cư sẽ cần một số lượng lớn các tấm pin; khi sử dụng các mô hình nặng, có thể cần phải tăng cường cấu trúc tòa nhà, sẽ làm tăng đáng kể chi phí lắp đặt.

Các bộ phận linh hoạt nhẹ và nhỏ gọn sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến việc phân bổ tải trọng lên khung tòa nhà. Chúng không gây nguy hiểm cho mái nhà

Hiệu suất của pin silicon khá cao. Rất khó để ước tính hiệu quả trong trường hợp này; các tấm bán dẫn có khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện năng trung bình 20%.

Tức là nếu công suất bức xạ mặt trời là 200 W thì sẽ nhận được khoảng 40 W điện năng.

Các tấm pin mặt trời vô định hình linh hoạt có khả năng chịu được thời tiết nhiều mây hơn nhiều so với các cấu trúc dựa trên silicon cứng thông thường.

Để so sánh, một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn chỉ có thể hoạt động ở mức 10% công suất khi thời tiết nhiều mây, trong khi tấm pin linh hoạt có thể hoạt động ở khoảng 50% công suất định mức.

Tính linh hoạt của pin năng lượng mặt trời cho phép nó được trang bị những mái nhà có bề mặt không bằng phẳng, mái ngói và lớp phủ có hình dạng phức tạp. Đồng thời, chúng khá linh hoạt, thích hợp để lắp đặt trên mái hoặc mặt tiền của một tòa nhà

Ánh sáng mặt trời là nguồn tài nguyên miễn phí và không giới hạn. Đây là lợi thế chắc chắn của nó, phản ánh hiệu quả vô điều kiện của các tấm pin mặt trời.

Ngoài ra, phương pháp sản xuất năng lượng này hoàn toàn thân thiện với môi trường và không hề ảnh hưởng hay gây hại đến môi trường. Hơn nữa, bằng cách từ bỏ giải pháp thay thế phổ biến cho năng lượng mặt trời - các nhà máy nhiệt điện, nhân loại đang giảm mức độ ô nhiễm không khí.

Nhược điểm của tấm pin mặt trời linh hoạt

Các tấm pin mặt trời linh hoạt cũng có rất nhiều nhược điểm. Thứ nhất, công nghệ này mới chỉ đang phát triển và chưa đạt đến đỉnh cao về khả năng. Về hiệu suất, pin vô định hình linh hoạt kém hơn so với pin đa tinh thể hoặc đơn tinh thể cứng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tấm nền dẻo khá phức tạp nhưng ai cũng có thể sử dụng được. Chỉ cần cài đặt và kết nối thiết bị chính xác là đủ

Thứ hai, lá mỏng và lớp phủ tối thiểu sẽ hỏng tương đối nhanh. Thời gian bảo hành cho các tấm như vậy là khoảng 3 năm.

Sau đó, các tế bào quang điện bắt đầu hỏng dần và cần được thay thế.

Tin tốt là ngành công nghiệp này đang phát triển nhanh chóng và các ví dụ bền hơn và mạnh mẽ hơn về các tấm pin mặt trời linh hoạt dựa trên silicon vô định hình đã xuất hiện.

Những nhược điểm khác vốn có ở tất cả các loại tấm pin mặt trời:

• thời gian hoàn vốn;
• giá cao;
• một số lượng lớn các thiết bị đắt tiền, ngoài pin;
• sự phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

Một bảng điều khiển linh hoạt có công suất khoảng 150 W có giá khoảng 40 nghìn rúp. hoặc nhiều hơn, tùy thuộc vào nhà sản xuất. 20 pin, một bộ pin và thiết bị bổ sung sẽ có giá khá cao. Tính chi phí cho 1 kW giờ điện, bạn sẽ phải trả tiền cho hệ thống trong hơn một năm.

Năng lượng mặt trời được sử dụng ở đâu và như thế nào?

Tấm linh hoạt được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau. Trước khi lập dự án cung cấp năng lượng cho ngôi nhà của bạn bằng cách sử dụng các tấm pin mặt trời này, hãy tìm hiểu xem chúng được sử dụng ở đâu và đặc điểm sử dụng của chúng trong khí hậu của chúng ta là gì.

Khu vực ứng dụng của tấm pin mặt trời

Việc sử dụng các tấm pin mặt trời linh hoạt rất rộng rãi. Chúng được sử dụng thành công trong điện tử, điện khí hóa tòa nhà, sản xuất ô tô và máy bay cũng như các cơ sở không gian.

Trong xây dựng, những tấm như vậy được sử dụng để cung cấp điện cho các tòa nhà dân cư và công nghiệp.

Năng lượng mặt trời có thể là nguồn điện duy nhất hoặc có thể sao chép sơ đồ cung cấp điện truyền thống, để trong trường hợp không đủ hiệu quả trong một thời gian nhất định, ngôi nhà không bị thiếu điện.

Bộ sạc di động dựa trên pin mặt trời linh hoạt có sẵn cho tất cả mọi người và được bán ở khắp mọi nơi. Các tấm pin du lịch lớn linh hoạt để tạo ra điện ở bất kỳ nơi nào trên thế giới đều rất được du khách ưa chuộng.

Một ý tưởng rất khác thường nhưng thực tế là sử dụng mặt đường làm cơ sở cho pin dẻo. Các yếu tố đặc biệt được bảo vệ khỏi tác động và không sợ tải nặng.

Pin dẻo cũng tốt vì chúng có thể được sử dụng trong hầu hết mọi tình huống. Chúng có thể dễ dàng được đặt trên nóc ô tô hoặc thân du thuyền.

Ý tưởng này đã được thực hiện rồi. Con đường “năng lượng mặt trời” cung cấp năng lượng cho các làng xung quanh mà không chiếm thêm một mét đất nào.

Các tính năng của việc sử dụng tấm vô định hình linh hoạt

Những người dự định bắt đầu sử dụng các tấm pin mặt trời linh hoạt làm nguồn điện cho ngôi nhà của mình nên biết chi tiết cụ thể về hoạt động của chúng.

Các tấm pin mặt trời có đế bằng kim loại linh hoạt được sử dụng khi có nhu cầu ngày càng tăng về khả năng chống mài mòn của các nhà máy điện mini:

Trước hết, người dùng quan tâm đến câu hỏi: phải làm gì vào mùa đông, khi thời gian ban ngày ngắn và không có đủ điện để vận hành tất cả các thiết bị?

Có, trong điều kiện thời tiết nhiều mây và thời gian ban ngày ngắn, hiệu suất của các tấm pin sẽ giảm. Thật tốt khi có một giải pháp thay thế dưới dạng khả năng chuyển sang nguồn điện tập trung. Nếu bạn không có nó, bạn cần phải dự trữ pin và sạc chúng vào những ngày thời tiết thuận lợi.

Một đặc điểm thú vị của pin mặt trời là khi pin mặt trời nóng lên, hiệu suất của nó giảm đi đáng kể.

Trong cái nóng mùa hè, các tấm pin trở nên nóng hơn nhưng chúng hoạt động kém hơn. Vào mùa đông, vào những ngày nắng, tế bào quang điện có thể thu được nhiều ánh sáng hơn và chuyển hóa thành năng lượng

Số ngày trong năm tùy thuộc vào khu vực. Tất nhiên, ở miền Nam, việc sử dụng pin dẻo sẽ hợp lý hơn, vì ở đó mặt trời chiếu sáng lâu hơn và thường xuyên hơn.

Vì Trái đất thay đổi vị trí so với Mặt trời vào ban ngày, tốt hơn nên đặt các tấm pin ở mọi nơi - nghĩa là ở phía nam một góc khoảng 35-40 độ.Tình huống này sẽ có liên quan cả vào buổi sáng, buổi tối và buổi trưa.

Hướng dẫn lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời trên mái nhà

Nếu bạn quyết định rằng các tấm pin mặt trời linh hoạt dựa trên silicon vô định hình là thứ bạn cần để cung cấp điện cho một ngôi nhà riêng, hãy bắt đầu lên kế hoạch cho công việc.

Chọn thiết bị thích hợp và ước tính số lượng tấm gần đúng. Sau đó đọc các quy tắc lắp đặt và bảo trì pin mặt trời tiếp theo.

Nhưng hãy nhớ rằng việc sử dụng các chất tương tự silicon đa tinh thể và đơn tinh thể truyền thống vẫn hiệu quả hơn nhiều.

Bước 1. Tính toán số lượng tấm

Bất kỳ công việc nào cũng bắt đầu bằng một dự án. Đối với thiết kế, bạn cần thực hiện các tính toán cần thiết, cụ thể là:

• tiêu thụ điện hàng ngày;
• tổng công suất cần thiết của tế bào quang điện;
• dung lượng pin;
• số lượng tấm.

Đơn giản nhất là tính toán lượng điện tiêu thụ. Để làm được điều này, bạn cần phải tính đến tuyệt đối tất cả các thiết bị điện mà bạn sử dụng hoặc về mặt lý thuyết có thể sử dụng.

Ví dụ đơn giản:

• tủ lạnh – 200 W;
• máy tính - 300 W;
• tivi – 150 W;
• bóng đèn tiết kiệm - 5 bóng đèn 20 W mỗi bóng.

Nguồn điện của từng thiết bị phải được ghi rõ trong tài liệu hướng dẫn hoặc trên hộp đựng. Sau khi thêm tất cả dữ liệu, chúng tôi nhận được 750 W. Dựa trên giá trị này, nó được chọn biến tần - thiết bị chuyển đổi dòng điện một chiều thành dòng điện xoay chiều ở tần số yêu cầu.

Đảm bảo tạo một mức chênh lệch nhỏ và chọn biến tần mạnh hơn 0,5 kW so với giá trị tính toán. Nghĩa là, với tổng công suất 0,75 kW, một thiết bị có công suất không yếu hơn 1,25 kW là phù hợp.

Để có kết nối thích hợp, các tấm pin mặt trời được kết nối với pin thông qua bộ điều khiển.Không trộn lẫn các số liên lạc - cộng với cộng, trừ với trừ. Từ pin, dòng điện được truyền tới biến tần và sau đó đến các thiết bị điện

Sau đó, bạn cần phải chọn pin. Dung lượng pin (ví dụ: 200 A∙h) cho biết cường độ dòng điện sẽ được tạo ra ở điện áp nhất định trong một giờ.

Bạn có thể tính toán công suất cần thiết bằng cách chia tổng công suất của người tiêu dùng cho điện áp đầu ra của pin năng lượng mặt trời. Trong ví dụ của chúng tôi, chúng tôi sử dụng pin 12 volt. 750/12 = 62,5 A∙h.

Nhưng công thức này không hoàn toàn chính xác, vì hầu hết pin không thể xả về 0. Có một giới hạn nhất định, chẳng hạn như 40%. Nếu mức sạc giảm xuống dưới mức này, điều này sẽ ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ và hiệu suất của pin.

Chỉ số này cũng cần được thêm vào công thức:

750 W/(12Vx0,4)=156,25 A∙h.

Để đạt được công suất như vậy, bạn có thể ghép nhóm 2 cục pin 100 Ah vào hệ thống.

Số lượng bảng được tính toán dựa trên sức mạnh của kiểu máy đã chọn và khu vực mà chúng sẽ được lắp đặt. Tầm quan trọng của khu vực rất khó để đánh giá quá cao. Lý tưởng nhất là bạn cần tìm mức bức xạ mặt trời hàng ngày cho khu vực của mình. Để đảm bảo độ tin cậy, giá trị tối thiểu trong năm được lấy vào khoảng cuối tháng 12.

Về mặt sơ đồ, mức độ nắng ở các vùng khác nhau có thể được mô tả như sau. Các giá trị số có thể tìm trong sách tham khảo chuyên ngành hoặc trên Internet

Nhân con số này với số ngày dương lịch trong tháng, chúng ta thu được số kilowatt trên 1 m2 pin mặt trời linh hoạt cho tháng 12. Ví dụ, ở Moscow là 0,33x31=10,23 kW/m2 và ở Sochi – 1,25x31=38,75 kW/m2. Con số này được gọi là số pico-giờ.

Sau đó, từ mức tối đa có điều kiện là 0,75 kW được tiêu thụ đồng thời bởi tất cả các thiết bị, chúng tôi tính toán mức tiêu thụ trung bình hàng tháng - khoảng 25 kW. Trong một tháng, pin linh hoạt của chúng ta sẽ tạo ra ít nhất 25.000 W, nhưng tốt hơn là nên dự trữ một lượng nhỏ và làm tròn lên tới 30 kW.

Do đó, trong 1 pico-giờ ở Moscow, nó phải là 30/10,23 = 2,93 kW. Nếu các tấm được chọn có công suất 150 W thì không khó để tính số lượng của chúng: 2,93/0,15 = 20 miếng.

Sau những tính toán đơn giản như vậy, bạn có thể chọn được một biến tần phù hợp, bộ điều khiển, pin và các tấm quang điện linh hoạt với số lượng cần thiết.

Bước 2. Quy tắc cài đặt

Việc lắp đặt pin mặt trời linh hoạt có thể do bạn tự thực hiện.

Để làm điều này, bạn cần quyết định chính xác nơi bạn sẽ đặt các bảng của mình:

• trên nóc tòa nhà;
• trên mặt tiền của ngôi nhà;
• trên một cấu trúc đứng tự do;
• sơ đồ kết hợp.

Tùy chọn phổ biến nhất là trên mái nhà. Nếu hình dạng hoặc cấu hình của mái nhà không cho phép điều này, tốt hơn là xây dựng một khung bổ sung để đặt pin. Điều này đắt hơn, nhưng nếu mái nhà bị che khuất hoặc khó tiếp cận thì lựa chọn này sẽ trở nên hợp lý.

Vị trí trên mặt tiền được sử dụng khi không có đủ không gian trên mái nhà. Tấm có thể trở thành một phần của ý tưởng thiết kế và đóng vai trò trang trí nhà cửa

Các tế bào quang điện mặt trời linh hoạt có một lớp nhựa dính ở mặt dưới.

Chỉ cần tháo màng bảo vệ và dán bảng vào vị trí đã chọn là đủ. Tất nhiên, bề mặt phải được làm sạch và rửa sạch trước khi lắp đặt.

Không cần công cụ chuyên dụng để cài đặt. Điều chính là phải chú ý đến sự an toàn của bạn khi làm việc trên mái nhà.Điều rất quan trọng là phải tuân theo sơ đồ kết nối thiết bị và không phá vỡ trình tự

Một bên, mô-đun pin năng lượng mặt trời có 2 dây cáp. Mỗi bảng được định vị sao cho các dây này sau này có thể được kết hợp thành một bus để kết nối nối tiếp.

Chúng tôi cũng khuyên bạn nên đọc tài liệu khác của chúng tôi, trong đó mô tả chi tiết sơ đồ lắp đặt và phương pháp kết nối các tấm pin mặt trời. Thêm chi tiết - Đây.

Bước 3. Chăm sóc hệ thống sau khi cài đặt

Sau khi lắp đặt pin mặt trời linh hoạt, chúng sẽ cần được bảo trì và theo dõi liên tục, nếu không hiệu suất của chúng có thể giảm đáng kể. Điều chính là giữ cho các tấm sạch sẽ. Bụi bẩn, phân chim - tất cả những yếu tố này làm giảm hiệu suất của hệ thống vì chúng hạn chế sự hấp thụ ánh sáng mặt trời của pin mặt trời.

Các tấm pin mặt trời cần được lau sạch khi chúng bị bẩn. Đó là lý do tại sao không nên đặt chúng ở những nơi khó tiếp cận trên mái nhà phức tạp.

Nếu hệ thống của bạn không thể tự mình bảo trì, bạn luôn có thể tìm một nhà thầu có công nghệ và thiết bị phù hợp. Tất nhiên, nó sẽ có giá cao hơn.

Bạn có thể rửa các tấm pin mặt trời làm từ silicon vô định hình, giống như các tấm cứng của chúng, bằng miếng bọt biển ẩm thông thường hoặc vải sợi nhỏ. Panel không sợ nước (dù sao thì thiết bị này cũng được lắp đặt ngoài trời), nếu bạn giặt thường xuyên thì tuổi thọ của chúng sẽ lâu hơn

Một vấn đề khác có liên quan đến khu vực của chúng tôi là tuyết. Vào mùa đông, pin bị tuyết bao phủ và ngừng hoạt động. Trầm tích phải được làm sạch liên tục nhưng không được quá mạnh, nếu không thiết bị có thể bị hỏng.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Các video và bài đánh giá thảo luận về tấm nền linh hoạt của các nhà sản xuất phổ biến sẽ giúp bạn đưa ra lựa chọn đúng đắn. Bạn sẽ có thể xem ngôi nhà của mình sẽ trông như thế nào sau khi lắp đặt thiết bị, các chuyên gia sẽ giúp bạn chọn đúng số lượng pin và xem lại các quy tắc lắp đặt.

Các tấm pin mặt trời linh hoạt hoạt động như thế nào và chúng được làm từ gì:

Bạn có thể lắp đặt pin linh hoạt trong một căn hộ ở mặt tiền của một tòa nhà cao tầng, tại sao không:

Nói thêm một chút về việc sản xuất và lợi thế của các yếu tố linh hoạt:

Các tấm pin mặt trời giúp có thể trở nên độc lập về năng lượng và không phải giám sát giá xăng dầu và các tiện ích. Nếu bạn đầu tư một số tiền nhất định một lần, bạn sẽ có thể tiêu thụ năng lượng vô tận để sử dụng các thiết bị điện gia dụng, sưởi ấm nhà và sạc pin cho xe điện. Ngày càng có nhiều người chuyển sang sử dụng năng lượng thay thế vì đó là tương lai.

Nếu bạn có kiến ​​​​thức hoặc kinh nghiệm cần thiết về chủ đề bài viết của chúng tôi, vui lòng chia sẻ nó với độc giả của chúng tôi. Hoặc có thể bạn đã phải tự lắp đặt các tấm pin mặt trời? Hãy cho chúng tôi biết bạn đã làm điều đó như thế nào. Bạn có thể bổ sung ý kiến ​​​​của bạn bằng hình ảnh.