用於房屋供暖和電氣化的太陽能電池板

經緯深度問題

想像一下，你是一名科學家。您遇到了一篇有趣的論文，但結果/實驗無法在實驗室中復制。將此事寫給原始文章的作者，尋求建議並提出澄清問題是合乎邏輯的。根據調查，只有不到 20% 的人在他們的科學生涯中這樣做過！

該研究的作者指出，也許這樣的接觸和對話對科學家們來說太難了，因為它們暴露了他們在某些問題上的無能和不一致，或者暴露了當前項目的太多細節。

此外，絕對少數科學家試圖發表對不可重複結果的反駁，同時面臨編輯和審稿人的反對，他們要求淡化與原始研究的比較。難怪報告不可重複的科學結果的機會約為 50%。

第一個問題：您是否嘗試過重現實驗結果？

第二個問題：您是否嘗試過發布您重現結果的嘗試？

也許在實驗室內至少進行可重複性測試是值得的？最可悲的是，三分之一的受訪者甚至從未想過創建用於檢查數據的可重複性的方法。只有 40% 的人表示他們經常使用此類技術。

問題：您是否曾經開發過特殊的方法/技術流程來提高結果的重現性？

在另一個例子中，一位不願透露姓名的英國生物化學家說，試圖為她的實驗室項目複製工作只會使時間和金錢翻倍，而無需在工作中添加或添加任何新內容。僅對創新項目和異常結果進行額外檢查。

當然還有那些開始折磨外國同事的古老的俄羅斯問題：誰應該受到責備，該怎麼辦？

第一代太陽能電池是由什麼製成的？

在結構上，這些模塊由以下元素組成：

• 基底金屬片 - 基底觸點；
• 由於添加了磷，具有 n 型電子優勢的矽半導體的較低添加劑層；
• 用 p 型電子飽和的上部結晶層 - 通常通過摻雜硼；
• 抗反射塗層 - 最大限度地吸收輻射；
• 帶有用於閉合網絡的導線的薄金屬化網格型觸點；
• 厚保護玻璃——通常是重型鋼化玻璃；
• 框架。

電池中單晶 Mono-Si 或多晶 Poli-Si 矽片的厚度約為 200-300 µm。使用壽命估計為 20-25 年，生產率平均每年下降 0.5%。理想光照條件下的效率達到22-24%，在高溫或光照部分下降時會急劇下降。

利用太陽能的原理

通常，面對安裝太陽能電池板的需求，人們會懷疑企業的可行性。因為在大多數情況下，晴天的百分比顯著下降到與陰天相同的值。

中部地區的典型比例相似，北部地區的氣候特徵是多雲天數更多。

晴天數不足直接關係到處理地球身體能量的設備的效率。這減少了到達電池表面的陽光量。這個過程稱為日曬。

它的本質在於，任何飛機，無論其用途如何，都會吸收一定量的太陽能。在南部地區，這個數字自然更高，這使得太陽能電池板的安裝更具相關性。

然而，實踐表明，太陽能合成領域的技術設備市場正在不斷改進其產品，因此太陽能電池板中的現代光伏電池即使在日照水平較低的地區也能完美髮揮作用。

矽太陽能電池的種類

多晶

這種面板的主要元件是多晶結構的半導體元件。它們比單晶的便宜得多，因為它們基本上是由單晶元素留下的廢料製成的。在製造過程中，矽合金被簡單地冷卻，無需進一步加工。

多晶太陽能電池的效率平均為12-18%，而單晶太陽能電池的效率達到22%。但是，鑑於價格較低，您可以購買更多面板，並以與單晶相同的錢獲得相同的“排氣”。這只有在屋頂上有很多空間的情況下才有可能。此外，多晶與單晶的不同之處在於色域的異質性。

多晶太陽能電池板的成本是多少？平均 3500 每 100 瓦盧布 （很大程度上取決於製造商）。最便宜的多晶電池之一是功率為 150 瓦的 Vostok Pro FSM 150 P。

單晶

對於單晶太陽能電池板，使用 Czochralski 方法專門生長單晶。然後由幾個矽電池組裝成一個具有一定功率的整個面板。大多數情況下，面板由 36 或 72 個模塊組成。單晶面板的效率遠高於多晶面板，約為18-22%。

由於這一特性，在相同尺寸的情況下，單晶比多晶轉換的太陽能更多。哪種太陽能電池板更好：多晶還是單晶？一切都取決於預算。如果可以多花一點錢，那麼值得購買單晶，它有更快的回報。此外，如果屋頂面積相對較小，單晶電池將是優選的。平均壽命為25年。

如果你想省錢，而且在國內只需要一個太陽能電池為冰箱或泵站供電，那麼你可以採取多晶模型。

無定形

非晶電池由矽氫 (SiH4) 組成，它是通過向矽施加電流而產生的。結果，矽蒸發，然後在襯底上沉積薄層。

非晶面板的效率與多晶面板的效率大致相同。然而，無定形模型有一些優點。例如，即使在多雲天氣、下雨、空氣中灰塵濃度很高時，或者在日落/黎明期間，它們也可以發電。

效率

要使用太陽能為私人住宅供暖，用集熱器組裝電路會容易得多——但這並不總是可行的，因此您必須考慮其他選擇。例如，很可能該站點已經有一個工作太陽能電池板系統，該系統僅用於為房屋提供電力和熱水。

由於成本高昂，在這種情況下購買新設備將太無利可圖。為了確保使用太陽能電池板為房屋供暖，最好的解決方案是增加模塊系統的功率。最簡單的選擇是購買一些額外的矽板並將它們連接到電動加熱鍋爐系統。

電能的適當分配將提供熱水供應系統和加熱電路。需要大量太陽能電池板才能為一切提供足夠的電力——僅使用太陽能的獨立建築通常完全被光伏電池板覆蓋。太陽能電池板的功率必須提前計算。通常有必要完成將安裝面板的附加結構。

在使用之前不可能確定太陽系的效率，因此所有計算都只是近似值。初步計算的複雜性是由於因素很多，無法計算其對能量收集效率的影響。當然，如果你有一些經驗，你可以或多或少地進行準確的計算，但只有專門從事太陽能係統設計和安裝的專業人員才有這樣的經驗。

以下因素對系統效率的影響最大：

• 天氣不穩定 - 即使在陽光充足的地區也無法提前確定晴天的數量，更不用說北部地區了；
• 不穩定的能源消耗，這也取決於從陽光中接收熱量和電力的建築物的地理位置；
• 系統故障的可能性 - 設計的複雜性表明它經常會發生故障，並且在某些情況下很難確定故障。

家庭太陽能發電廠適合哪些人？

1. 對於那些在該地區沒有電的人。太陽能電池板將能夠自動為該設施供電。或者，您也可以考慮使用風車（必須有合適的風玫瑰）或柴油發電機（操作不太方便且不經濟）。
2. 此外，在電價不斷上漲的背景下，太陽能電站可以被視為一種投資，以便在未來減少電費。另外，電池壽命很長，陽光永遠照耀。
3. 最後一個選擇是為每個想要賺錢的人準備的。在烏克蘭，有一項關於上網電價的法律，根據該法律，國家以特殊價格購買使用替代能源產生的電力。

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如何計算太陽能發電廠的功率

您需要從建築物正常運行所需的電量開始。最簡單的方法是寫出所有電子郵件。您計劃使用的電器、它們的運行時間和功耗。

例子：

• 冰箱：100W - 24h - 2400W
• 照明：100W - 5h - 500W
• 電水壺：15min - 1.5kW - 0.03kW
• 洗衣機：
• 筆記本：
• …
• 總計：3kW

3 kW 是太陽能發電廠必須產生的功率才能使建築物正常運行。那些。您將需要 12 個面板，每個面板的功率為 260W。在實踐中，它們的生產力會更高（太陽活動係數為 4.5，站的日輸出將是 14 千瓦），但我們從最悲觀的情況開始，每天都是陰天。另請記住：如果您沒有連接上網電價或不為電池儲存能量，那麼多餘的能量將會燒毀。

如果您正在安裝太陽能發電廠以通過上網電價賺錢，那麼您可以從任何容量開始並逐漸增加它。

帶有內燃機的太陽能電池或發電機

客觀地說，發電機有兩個主要優點——它的大小和不僅在晴朗的天氣下完全運行的能力。但遠非總是，這些特性是決定性的，在所有其他方面，太陽能電池板顯然勝出：

	發電機	太陽能板
汽油	要經常工作需要柴油或汽油。	陽光對每個人都是免費的。
自動化	可能，但受燃料供應限制。	滿的。受電池容量限制。
噪音	它會產生很大的噪音。	逆變變壓器可能會發出一點嗡嗡聲
可靠性	有活動部件。	沒有移動部件。
壽命	受發動機小時儲備限制。	面板將持續至少 25 年。
環境友好	燃料、油類、過濾器回收的燃燒產物。	沒有異常值。
改進的可能性	這是非常困難的，因為通常發電機是一體式結構。	可以單獨改進鏈的每個部分。
運營成本	燃料中增加了對發動機定期維護的需求。	需要定期擦拭面板並檢查觸點。
火災危險	需要一個燃料和潤滑油倉庫 - 有可能發生火災。	最低限度。

最重要的一點，通常首先要注意的是設備的初始成本，這實際上是太陽能電池板的 2 倍左右。但是即使在這裡，如果您弄清楚了，那麼發電機也需要設置一個負數 - 只需看看產生 1 kW / h 的成本

我們將設備的初始成本 + 維護成本 + 燃料成本除以聲明的使用壽命期間產生的電量。因此，對於功率大致相等的發電機和太陽能電池板，發電一千瓦的成本比率約為 1 / 2.5，有利於後者。當然，這些都是非常近似的計算，但關鍵是太陽能電池板現在是投資，但在未來是有形的節省。

帶有氣體發生器的套件的連接圖示例

太陽能電池板的使用壽命

要評估好處，您需要弄清楚面板的使用壽命以及保修期結束後是否需要更換面板。這裡有幾個功能需要考慮：

1. 單晶和多晶選項是最耐用的。使用 25 年，它們的容量損失不超過 10%。但更進一步，權力的下降是微不足道的，在接下來的 10 到 15 年裡，損失的數量大致相同。也就是說，我們可以自信地說，此類選項的使用壽命為 35-40 年，甚至更多。
2. 薄膜選項的使用壽命要低得多 - 10-20 年。而且，前2年的容量損失可以達到10-30%，大部分廠商都提供了動力儲備來彌補這個問題。未來，損失不會那麼大。
3. 為延長使用壽命，必須避免損壞系統部件。修剪間隔很近的樹枝，每個季節至少清洗表面幾次。檢查緊固和接觸的可靠性，以免它們過熱。
4. 考慮更換系統其他元件的成本。因此，可充電電池的使用壽命通常為 6 到 10 年（最可靠的 - 15 年），電力電子的資源約為 10-12 年。更換這些節點的成本也相當大，在計算回報時必須考慮到這一點。

太陽能電池板需要定期清洗，以防止它們被樹枝損壞。

在為您的家庭選擇太陽能電池板時，最好優先選擇可靠且經過驗證的單晶和多晶選項。高質量的組件將持續大約 40 年，而在此期間的功率損失將約為 20%。

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太陽能電池的工作原理

該設備旨在將太陽光線直接轉化為電能。這種作用稱為光電效應。用於製造元素的半導體（矽晶片）具有帶正電和帶負電的電子，由兩層組成，n 層 (-) 和 p 層 (+)。在陽光的影響下，多餘的電子會從這些層中被擊出，並佔據另一層的空位。這會導致自由電子不斷移動，從一個板移動到另一個板，從而產生存儲在電池中的電能。

太陽能電池的工作原理很大程度上取決於其設計。太陽能電池最初是由矽製成的。它們仍然很受歡迎，但由於矽純化過程相當費力且成本高昂，因此正在開發具有鎘、銅、鎵和銦化合物的替代光電池的模型，但它們的生產率較低。

太陽能電池板的效率隨著技術的發展而提高。今天，這個數字已經從本世紀初的百分之一增加到百分之二十以上。這使我們今天不僅可以將面板用於國內需求，還可以用於生產。

規格

太陽能電池裝置非常簡單，由幾個組件組成：

直接太陽能電池/太陽能電池板；

將直流電轉換為交流電的逆變器；

電池電量控制器。

購買太陽能電池板的電池應根據所需的功能。他們儲存和分配電力。存儲和消耗全天進行，晚上只消耗累積的費用。因此，存在持續不斷的能量供應。

過度充放電會縮短電池的使用壽命。太陽能電池充電控制器在達到其最大參數時自動暫停電池中的能量積累，並在嚴重放電時關閉設備的負載。

（Tesla Powerwall - 一個 7 kW 太陽能電池板電池 - 以及電動汽車的家庭充電）

太陽能電池板的並網逆變器是最重要的設計元素。它將從太陽光線接收到的能量轉換成各種容量的交流電。作為同步轉換器，它將電流的輸出電壓在頻率和相位上與固定網絡相結合。

光電管既可以串聯也可以並聯。後一種選擇增加了功率、電壓和電流參數，並允許設備在一個元件失去功能的情況下工作。使用這兩種方案製作組合模型。板材的使用壽命約為 25 年。

購買的一般特徵和可用性

設備不危害環境，提供穩定的電力，無電湧。而且，最重要的是，它提供免費能源：無需支付水電費。

太陽能電池板發明後外觀變化不大，內部“餡料”難說

太陽能模塊通過產生直流電將光轉化為電能。面板面積可達數米。當需要增加系統的功率時，增加模塊的數量。它們的有效性取決於陽光的強度和光線的入射角度：位置、季節、氣候條件和一天中的時間。為了正確考慮所有這些細微差別，安裝應由專業人員進行。

模塊類型：

單晶。

由轉換太陽能的矽電池組成。不同的緊湊尺寸。就性能而言，這是迄今為止最高效（效率高達 22%）的家用太陽能電池。一套（它的價格是最昂貴的）將花費 10 萬盧布。

多晶。

他們使用多晶矽。它們不如單晶太陽能電池效率高（效率高達 18%）。但是它們的成本要低得多，因此它們可供普通人群使用。

無定形的。

他們有薄膜矽基太陽能電池。就能量產生而言，它們不如單晶和多晶，但它們也更便宜。它們的優點是能夠在漫反射甚至低光下發揮作用。

異質結構。

當今現代和最高效的太陽能模塊，效率為 22-25%（在整個使用壽命期間！）。它們在多雲天氣和高溫下都有效）。

在俄羅斯，該技術的唯一組件製造商是 Hevel 公司，它是世界上五家生產異質結構太陽能組件的製造商之一。

2016年，公司研發中心獲得了自己的異質結構模塊技術專利，目前正在積極開發中。

赫維爾太陽能電池板

該系統還包括以下組件：

• 一種將直流電轉換為交流電的逆變器。
• 蓄電池。它不僅可以積累能量，還可以在光照變化時消除電壓降。
• 電池充電電壓、充電方式、溫度等參數的控制器。

在商店中，您可以購買單個組件和整個系統。在這種情況下，設備的功率是根據具體需要確定的。

太陽能電池的容量是多少？

這也取決於用戶的需求。全屋自主供電，1000瓦以下是沒有意義的。而且，如果您需要為該國的供暖系統供電，理論上您需要一個容量高達 10 kW 的套件。然而，值得記住的是，這樣的太陽能電池板會花費很多錢。只有一個容量為 10 kW 的太陽能組件（即使是最便宜的沒有控制器、逆變器和其他組件的組件）至少要花費 300,000 盧布。因此，這種電池可以被認為是一種額外的能源，而不是主要的能源。

如果你需要一塊太陽能電池板來為你的冰箱和電視供電，那麼一塊 500W 的電池板就足夠了。例如，您可以購買兩個 One-Sun 250P 多晶太陽能組件，只需 16,500 盧布。

如果您從未使用過太陽能電池板，那麼我們建議您為手機或平板電腦購買低功率的小型折疊面板。