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太阳能电池板的工作原理

太阳能电池板的工作原理

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本文简介:

有关“太阳能电池板”的文章:

太阳能电池板直接从阳光中产生电力,利用的是众所周知的光伏(PV)效应。第一块太阳能电池板是在20世纪50年代发明的,其基本工作原理仍然不变,然而,在过去的十年中效率显著提高。太阳能电池板是一种相对简单的设备,由一系列的太阳能电池夹在前玻璃板和后塑料背板之间,在铝框架内支撑。

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阳光是由被称为光子的能量块组成的,当这些光子击中太阳能电池时,它们会释放电子,流入电路。太阳能电池板产生的电量与阳光的数量或更准确地说,辐照度成正比,所以自然地,在多云天气,太阳能发电量会减少。人们常常错误地认为太阳能电池板利用热量工作,但这是不正确的,更高的温度实际上会减少少量的功率输出。太阳能电池板只需要阳光,但即使在非常恶劣的天气下也能产生少量的电力,但云层越轻越好。


Power vs Energy⚡️⚡️⚡️

电力是一个太阳能电池板(或系统)在任何给定时间产生的电量,单位是瓦或瓦(1000瓦被称为千瓦或千瓦)。一个太阳能系统的潜在功率也可以用千瓦来衡量。例如,一个10kW的太阳能系统是一个带有电池板的系统,它可以产生高达(有时略多于)10kW的直流电。

电能计量单位为瓦时或Wh (1000Wh等于1.0千瓦时)。你在家里使用的电量是用你的电费账单上的千瓦时来衡量的。你的太阳能系统在一段时间内产生或能够产生的电量也以千瓦时为单位。

任何特定的太阳能电池板所能产生的能量取决于系统的位置,特别是该位置所获得的太阳能量。例如,在澳大利亚南部或美国北部安装一个10kW的太阳能系统,如果安装完善,全年平均每天大约可以获得35kWh的能量。而在澳大利亚北部或美国南部的10kW系统预计全年平均每天可生产55kWh的电力。

影响太阳能电池板功率输出的主要因素:

  • 阳光- PV(或光伏板)需要光来产生能量。减少阳光照射的因素有:

    • 污垢-肮脏的面板阻挡阳光,降低功率输出。

    • 阴影-树木或建筑物可以进入阳光和电池板之间。

    • -你可能认为热量有助于太阳能生产,但实际上热量对输出有害。最好的条件是充足的光线和较低的热量。

    • 太阳能电池板的位置-太阳路径的相对角度和方位角(电池板面对的方向)是电池板发电能力的一个重要因素。


太阳能电池板是如何制造的?

太阳能电池板的基本结构-太阳能电池连接在一起,形成一个电路

太阳能光伏电池,或光伏电池是利用硅晶片类似于用于制造计算机处理器的晶圆。硅晶圆可以是多晶或单晶,并使用几种不同的制造方法来生产。最有效的类型是单晶(mono),是使用著名的直克拉尔斯基工艺制造的。与多晶(聚)相比,这种工艺更耗能,因此生产成本更高。阅读完整的太阳能板施工篇文章。

多晶晶片的效率稍低一些,它使用几种净化工艺,然后使用一种更简单、成本更低的铸造方法。演员单晶或演员莫诺由于铸造单体电池的低成本铸造工艺,电池也越来越受欢迎。然而,铸造单晶圆不完全有效和纯单晶圆使用直拉斯基工艺。读了太阳能光伏电池结构篇文章。

  • 单晶硅电池-最高效率和最高成本

  • 演员monosilicon细胞-效率高,成本低

  • 多晶硅电池—效率较低,成本最低


我的屋顶适合用太阳能吗?

要确定您的屋顶是否适合使用太阳能,首先需要评估以下几个关键因素:

  • 你有自己的屋顶空间吗?

  • 你的部分屋顶是在南半球朝向北、西或东,还是在北半球朝向南、西或东?屋顶空间在一年中的大部分时间里都没有遮阳吗?

  • 是否有足够的无遮蔽区域来容纳8个或更多的太阳能电池板?(约12平方。米,或130平方。英尺)

如果你对以上所有问题的回答都是肯定的,你可能可以在你的房子上安装一个高效的太阳能系统。然而,还有一些其他因素可能会影响安装的可行性或成本。我们也应该仔细研究其中的一些问题。

屋顶取向

屋顶的尺寸,角度和太阳能电池板的方向是重要的。

屋顶的尺寸,角度和太阳能电池板的方向是重要的。

在南半球,朝北的屋顶是全天太阳能生产的最佳选择(北半球朝南)。根据屋顶的倾斜程度,朝西或朝东的屋顶会比最佳情况减少大约15%的太阳能输出。如果你整天在家使用太阳能,或者你收到一个不错的上网电价(或净计量,见下一章更多),在东向或西向的屋顶上安装太阳能是不理想的。然而,这也不是一个交易破坏者,如果你只有一个东或西面向屋顶,因为15%不是一个巨大的数量,加上太阳能电池板是相当便宜的这些天,所以你总是可以超大的逆变器(把更大的千瓦的电池板比逆变器大小),以某种方式来抵消从屋顶方向的损失。

此外,如果你出口的太阳能没有得到多少回报,而且你整天都不在家,那么你可能会更喜欢在向东或向西的屋顶安装太阳能。这是因为太阳从东方升起,在西方落下(在两个半球),这意味着一个面向东方的太阳系将在早上产生更多的能量,一个面向西方的系统将在晚上产生更多的能量。因此,如果你在早上和晚上使用大部分的电力,你将消耗更多的自己的太阳能,如果你有一个东或西面向安装。

太阳能电池板的最佳倾斜角度是什么?

太阳能电池板的安装角度对太阳系的性能起着重要的作用。一般来说,太阳能电池板安装在屋顶上,所以屋顶的角度决定了电池板的角度。这通常是足够的,只要屋顶大致面对正确的方向,如前一节解释。然而,如果你有一个相对平坦的屋顶,那么面板应该安装在倾斜的框架,可以定位面对所需的方向。作为一个一般的指导,太阳能的最小倾斜角度应该是15度,让水流出,也有助于冲洗任何灰尘,污垢或树叶。

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全年最大性能的最佳倾斜角度通常由您所在位置的纬度决定。例如,澳大利亚悉尼的纬度约为34º,因此最佳倾角约为30º至35º。离赤道越远,最佳倾斜角度越大。当你经过40º纬度的时候,这就变得越来越重要了,因为在冬季,阳光的数量急剧减少,太阳更接近地平线,即使是在中午,所以倾斜的角度越大,冬天的表现就越好。

遮阳如何影响太阳能电池板

部分或完全遮蔽的面板会显著降低系统性能。

部分或完全遮蔽的面板会显著降低系统性能。

关于遮阳有很多可说的,然而,你需要知道的最重要的事情是,当你的太阳能电池板被遮阳时,它们不会发电。如果你的房子周围有高大美丽的树木,在夏天提供很多阴凉,那么购买太阳系可能是浪费钱。

如果部分阴影是一个问题,有几个聪明的附加设备可以帮助克服任何相关的性能问题。

至于你房子上的阴影是否会毁了你的生意,在这里计算太复杂了。这足以说明,如果你的一些屋顶在一年的大部分时间里都能得到足够的阳光,那么使用太阳能可能是值得的。任何一家像样的太阳能公司都应该能够给你一个准确的概念,即你的系统将产生多少能量,以及它将受到多少阴影的影响。

如果部分阴影是一个问题,有几个聪明的附加设备可以帮助克服任何相关的性能问题。在大多数太阳能装置中,电池板是用一根绳子连接在一起的。一串太阳能电池板一起工作,但不幸的是,由于太阳能电池的电气特性,任何阴影面板将减少整个字符串的功率输出,即使只有一半的面板是阴影。幸运的是,有几种方法可以解决这个问题。最常见的方法是使用一种被称为功率优化器这是一种安装在太阳能电池板背面的小型附加设备,基本上可以绕过遮光电池板。如果阴影更严重,那么下一个最好的选择是使用微型逆变器使每个面板都能独立运行。此外,一种相对较新的太阳能电池板技术被称为分裂电池,或半切割电池,使太阳能电池板的上部和下部独立运行。这意味着如果一些太阳能电池板的下半部分被遮蔽,那么它将不会对性能产生太大的影响,而太阳能系统仍然可以运行最新太阳能电池板技术

类型的屋顶

专业的安装人员可以在大多数类型的屋顶上安装太阳能系统,但也有一些屋顶不适合。例如,石板就非常困难,而玻璃纤维通常是不可能的。有专门为许多不同的屋顶类型和结构设计的特殊安装支架和安装系统。

阵列屋顶太阳能电池板

屋顶的倾斜程度也会导致安装期间的额外费用。如果你有一个陡峭的屋顶,安装它可能是危险的,这意味着安装人员可能需要特殊的通道和安全设备(这可能会增加数百美元)。同样,如果难以进入屋顶,安装人员可能需要特殊的进入设备或起重机。如果屋顶是平的,或接近平的,你可能需要额外的倾斜机架,以面对太阳的方向。