Sonpaneeldoeltreffendheid: wat, hoe om te vind, grafiek, hoe om te verhoog, volledige feite


Ons is vertroud met sonenergie. Die sonenergie van die son kan omgeskakel word in nuttige werk of energie op die aarde. Een van die toestelle wat gebruik word om sonenergie in elektriese energie te verander, is die sonpaneel.

Die toestel se sonpaneel kan sonkrag stoor en omskakel. Die hoeveelheid sonlig wat in elektrisiteit kan omskep word, word beskryf deur sonpaneeldoeltreffendheid. ’n Persentasie dui altyd die sonpaneeldoeltreffendheid aan. Hierdie pos is gemoeid met die verskaffing van volledige besonderhede oor sonpaneeldoeltreffendheid.

Wat is sonpaneeldoeltreffendheid?

Die sonpaneeldoeltreffendheid beskryf die inset sonenergie van die son, en die uitset omgeskakel sonenergie in elektriese energie.

Die sonpaneeldoeltreffendheid is die meting wat die verhouding spesifiseer van die hoeveelheid sonlig wat die oppervlak van die paneel tref tot die hoeveelheid sonlig wat in nuttige elektriese energie omgeskakel word. ’n Sonpaneel bestaan ​​uit individuele sonselle, wat uit lae silikon, boor en fosfor bestaan. Die boorlaag tree op as 'n positiewe terminaal wat positiewe ladings gee, en die fosforterminaal tree op as 'n negatiewe terminaal wat uit negatiewe ladings bestaan. Daarteenoor dien die silikonlaag as 'n halfgeleier.

Daar is hoofsaaklik vier tipes sonpanele. Die doeltreffendheid van die sonpaneel verskil vir verskillende soorte panele. Die paneel wat die hoogste elektriese energie gee, is meer doeltreffend. Die vier tipes sonpanele is

Op grond van hul komponente en vermoë om die sonlig en omskakelingstempo te hou, gee al vier soorte verskillende doeltreffendheidsyfers. Die doeltreffendheid van al vier soorte word hieronder gegee.

Monokristallyne sonpanele

Die monokristallyne sonpanele bestaan ​​uit slegs suiwer silikon halfgeleiers, so hulle staan ​​ook bekend as "enkelkristal sonpanele." Al die silikon word in baie skyfies gesny om dit te rangskik om 'n paneel te vorm. Aangesien slegs silikon in hierdie tipe paneel gebruik word; en dus is die doeltreffendheid daarvan meer in vergelyking met die ander drie. Die doeltreffendheid van die monokristallyne sonpaneel is ongeveer 20%. Alhoewel die doeltreffendheid van hierdie paneel meer is, is dit nie bekostigbaar nie, aangesien dit meer silikon vermors tydens die vervaardiging.

Polikristallyne sonpanele

Die polikristallyne sonpanele word gemaak deur die suiwer silikon te smelt en in 'n vierkantige vorm te gooi. Hierdie tipe sonpaneel is meer bekostigbaar omdat die vermorsing van die materiaal minder is. Die doeltreffendheid van die polikristallyne paneel is baie minder omdat die suiwerheid van die silikon verlore gaan terwyl dit smelt. Die doeltreffendheid van hierdie tipe sonpaneel is ongeveer 15-17%.

Lêer:Polycrystalline solar panel sm mj2.jpg - Wikimedia Commons
Polikristallyne sonpaneel
Image krediete: Wikimedia commons

Gepassiveerde uitstraler en agterselpanele (PERC)

PERC sonpanele is die verbeterde weergawe van tradisionele monokristallyne panele. Dit is die nuwe tegnologie waarin die passiveringslaag van die paneel op die agteroppervlak van die sel is en dan die doeltreffendheid verbeter. Die doeltreffendheid van hierdie tipe paneel is ongeveer 5% meer as dié van monokristallyne panele, dit wil sê ongeveer 25% doeltreffend om die sonlig op te vang en te transformeer.

Dun-film panele

Die dunfilmpanele verskil van die kristallyne panele. Hulle bestaan ​​uit verskillende materiale, soos

  • Kadmiumtelluride (CdTe) – hierdie tipe dunfilm sonpaneel het 'n laekostevoordeel vir die installasie; kadmium is egter giftig, en die herwinning daarvan kan duurder wees in vergelyking met die installasie. Die doeltreffendheid daarvan wissel van 9-11%.
  • Amorfe silikon (a-Si) - hierdie paneel bestaan ​​uit vormlose silikon, en dit is nie behoorlik gestruktureer op die molekulêre vlak nie. Die doeltreffendheid van amorfe silikon is ongeveer 6-8%. Die voordeel van 'n a-Si-paneel is dat dit meer doeltreffendheid teen die laagste vervaardigingskoste kan lewer.
  • Koper indium gallium selenied (CIGS) - hierdie tipe sonpaneel bestaan ​​uit dun lae koper, indium, gallium en selenium, wat op glas neergelê word. Die doeltreffendheid daarvan wissel van 13 tot 15%. Die kombinasie van hierdie elemente lewer die hoogste doeltreffendheid in vergelyking met die ander twee dunfilm sonpanele.

Sonpaneel doeltreffendheid formule

Die doeltreffendheid van 'n sonpaneel word deur die formule gegee

Doeltreffendheid(%)=PMax/A*I*100

Waar PMax is die maksimum paneelkrag, A is die oppervlakte van die paneel, en I=1000W/m2; is die bestraalde sonlig by standaard toetstoestande.

As jy die waarde van die bogenoemde terme ken, sal jy maklik die doeltreffendheid van jou sonpaneel uitvind.

Hoe om sonpaneeldoeltreffendheid te verhoog?

Die doeltreffendheid van die sonpaneel kan deur verskeie metodes verhoog word. As die onsuiwerhede van die halfgeleierkomponente wat in die paneel teenwoordig is verwyder word, neem die doeltreffendheid van die sonpaneel toe. Maar anders as hierdie metode, het ons verskeie metodes om die sonpaneeldoeltreffendheid te verhoog; hulle is:

  • Installasie van sonkragkonsentrator – Die sonkragkonsentrator bestaan ​​uit spieëls of lense wat konsentreer op 'n groot hoeveelheid sonstraling wat die ontvanger tref. Hierdie gekonsentreerde lig van die konsentrator word vasgevang en tref die sonpaneel tot optimale doeltreffendheid. Die konsentrator verseker dat al die beskikbare sonlig betrokke is by die proses van opwekking van elektrisiteit. 'n Ekstra voordeel van die konsentrator is dat dit die sonlig ook doeltreffend gedurende die nag kan stoor.
  • Korrekte hoek om die sonpaneel te plaas – die doeltreffendheid van die sonpaneel hang af van die hoek waarteen die paneel geplaas word. As die paneel na die suide kyk met die korrekte toonhoogte, sal die paneel in staat wees om maksimum sonlig op te vang en kan ook meer elektrisiteit opwek. Die paneel moet skuins geplaas word, want dit help om die paneel skoon te hou en te voorkom dat stofdeeltjies daarop is.
  • Rugsteunbatterye – installering van rugsteunbatterye help om die sonenergie te stoor en kan ook gedurende die nag daarvan gebruik word. Die opgeneemde sonenergie deur die paneel sal nie mors as die rugsteunbatterye voorsien word nie en die eksklusiewe gebruik van die sonlig verbeter; dus word doeltreffendheid verhoog.
  • Veranderde temperatuur – die sonpanele word grootliks deur die buitenste temperatuur beïnvloed, en hul doeltreffendheid kan afneem as die termometertemperatuur styg. Dit is dus beter om jou sonpaneel te installeer met 6 duim gaping tussen jou dak en paneel. Sodat wind die hitte wegdra, en doeltreffendheid verhoog deur meer elektrisiteit op te wek.
  • Om die paneel skoon te hou – ophoping van stof, reëndruppels en vuilheid kan die paneeldoeltreffendheid verminder, daarom is dit nodig om die paneel skoon te hou.
  • Die vermindering van die toestelnommer – die gebruik van te veel toestelle gelyktydig vanaf sonkragopwekkers kan die paneeldoeltreffendheid vernietig. Dit is dus beter om 'n beperkte aantal toestelle te gebruik om te gebruik. Vermy die gebruik van toestelle wat baie krag verbruik, soos wasmasjiene en yskaste, want dit kan laespanningprobleme veroorsaak. As jy dit vermy, sal sonpaneeldoeltreffendheid verbeter word, en die spanningsprobleem sal opgelos word.

Sonpaneel doeltreffendheid grafiek

Die sonpaneeldoeltreffendheid kan voorgestel word deur 'n grafiek te teken. Die grafiek van IV en PV is die gerieflikste om die doeltreffendheid van sonkrag te plot. In die IV-grafiek van sonpaneeldoeltreffendheid word die spanning langs die x-as geneem, en die stroom word langs die y-as geneem. In die PV-grafiek word drywing langs die y-as geneem, en spanning is langs die x-as.

In die regte wêreld hang die bedryfsdoeltreffendheid van 'n sonpaneel baie af van eksterne faktore, soos klimaat en omgewingstoestande. Met hierdie faktore in gedagte, word die plot van sonpaneeldoeltreffendheid hieronder gegee.

sonpaneel doeltreffendheid
Die grafiese voorstelling van sonpaneeldoeltreffendheid

Sonpaneel doeltreffendheid oor tyd

Die doeltreffendheid van 'n sonpaneel word mettertyd verminder. As jy sowat vyf jaar gelede ’n sonpaneel geïnstalleer het, is die doeltreffendheid daarvan nie nou dieselfde nie. Soos die tyd verbygaan, verminder die doeltreffendheid van 'n sonpaneel.

Die tempo waarteen sonpanele hul doeltreffendheid mettertyd verloor, word die degradasietempo genoem, en dit is 'n natuurlike gevolg. Die agteruitgang van die sonpaneel is 'n stadige proses; dit neem baie tyd om sy doeltreffendheid met 1% te verloor. In 'n studie het die nasionale hernubare energie laboratorium het beraam dat die doeltreffendheid van 'n sonpaneel elke jaar met 0.5 tot 0.8% verloor as gevolg van die installasie.

Die tempo van degradasie van die sonpaneel kan nie vermy word nie, maar dit kan weglaatbaar wees oor 'n jaar van tydskaal omdat die proses van degradasie redelik stadig is. Die sonpaneeldoeltreffendheid gaan mettertyd verlore, hoofsaaklik weens twee redes.

  • Lig-geïnduseerde agteruitgang – dit sal slegs gebeur wanneer die paneel se boorlaag geoksideer is en die paneel gedeeltelik bedek. As gevolg van lig-geïnduseerde agteruitgang kan ongeveer 1-3% van die paneel se doeltreffendheid verlore gaan.
  • Potensiaal-geïnduseerde degradasie – hierdie proses vind plaas as gevolg van die elektriese lekkasie op die paneel as gevolg van hoë humiditeit en natrium opbou op die paneel. Dit is die skaarsste situasie wat voorgekom het om die doeltreffendheid te beskadig.

Ons kan egter die gemiddelde lewensduur van die sonpaneel skat met inagneming van hul doeltreffendheid. 'n Paar jaar terug het die vervaardigers die gemiddelde lewensduur van 'n sonpaneel ongeveer tien jaar vanaf die dag van installasie gegee. Maar nou verbeter moderne tegnologie die doeltreffendheid van die sonpaneel meer, en sy gemiddelde lewensduur word op 25 jaar geskat.

Gemiddelde sonpaneel doeltreffendheid

Die gemiddelde doeltreffendheid van 'n sonpaneel lê tussen 15 tot 18%.

Mono-kristallyne en polikristallyne sonpanele vertoon die gemiddelde waarde van sonpaneeldoeltreffendheid. Die dun-film koper indium gallium selenied paneel vertoon hoogstens 15% doeltreffendheid. Die standaardgrootte van 60-selpanele met 'n kragaanslag van 300-330 watt kan 'n gemiddelde doeltreffendheid van 18% hê.

Maksimum sonpaneel doeltreffendheid

Wetenskaplikes het die sonpaneel van maksimum doeltreffendheid uitgevind deur die nuwe tegnologie en innovasie onder laboratoriumtoestande te gebruik.

Hulle het 'n groot sonpaneel uitgevind wat direkte sonlig in elektriese energie kan omskakel, en hul doeltreffendheid word op 44% geraam. Dit is die maksimum sonpaneeldoeltreffendheid wat nog ooit gemaak is. Hierdie sonpanele is gemaak van mono-kristal sonselle. Hierdie sonpanele word gemaak deur die veelvuldige lae van die sel in 'n individuele sel te versterk, wat in staat is om al die straling van die sonspektrum direk te absorbeer.

  • Die wetenskaplikes maak gebruik van nuwe tegnologie genoem "oordrag druk," wat elkeen van die bymekaarmaak komponente van die sel met hoë presisie.
  • Die materiaal wat in hierdie paneel gebruik word, is afgelei van die "gallium antimonied (GaSb) substraat," wat hoofsaaklik gebruik word in die vervaardiging van IR-lasers en fotodetektors. Dit het die vermoë om elke deel van die direkte sonstraling te absorbeer.

Maar dit is moeilik om sulke sonpanele met maksimum doeltreffendheid te bereik en aan te pas, want dit is hoogs onbekostigbaar. Die vervaardigingskoste is ook hoog en riskant.

Hoogste sonpaneel doeltreffendheid

Die hoogste sonpaneeldoeltreffendheid is ongeveer 25%; 'n sonpaneel genaamd PERC is in staat om die hoogste doeltreffende sonpaneel-uitset elektrisiteit te produseer.

Die hoogste doeltreffende sonpaneel wat in die mark beskikbaar is, is 22.8% doeltreffend. X22 is die monokristallyne sonpaneel wat die hoogste doeltreffendheid het. ’n Polikristallyne sonpaneel kan die hoogste doeltreffendheid van 17% hê. So monokristallyne sonpaneel het die hoogste doeltreffendheid.

Hoe om sonpaneeldoeltreffendheid te bereken?

Die doeltreffendheid van 'n sonpaneel kan maklik bereken word as jy weet wat die uitsetkrag van die sonpaneel is, die area van die paneel en hoeveel sonlig op die paneel bestraal word. Deur die waarde van hierdie data te vervang, kan die sonpaneeldoeltreffendheid bereken word deur die formule te gebruik;

Doeltreffendheid(%)=PMax/A*I*100

Vir 'n beter begrip, laat ons 'n probleem vir jou oplos. ’n Sonpaneel het ’n maksimum uitsetkrag van 310 watt, en sy oppervlakte is 2.2 m2. Die bestraling van die sonlig word volgens die standaard toetstoestand (STC) gekies. Bereken die sonpaneeldoeltreffendheid.

Uit die bogenoemde vraag word ons voorsien van die maksimum uitsetkrag PMax=310 watt en die oppervlakte van paneel A=2.2m2. Volgens standaard toetstoestande word aanvaar dat die bestraalde sonlig op die paneel 1000 watt/m is2.

Vervang al die waardes in die gegewe vergelyking

Doeltreffendheid(%)=PMax/A*I*100

Doeltreffendheid(%)=310/2.2*1000*100

310 / 2200 * 100

Doeltreffendheid(%)=0.1409×100

Doeltreffendheid(%)= 14.09%

Die doeltreffendheid van die gegewe sonpaneel is ongeveer 14% wat 'n bietjie minder doeltreffend is. Ons kan ook voorspel dat die sonpaneel 'n dun filmpaneel kan wees gebaseer op die waarde van hul doeltreffendheid.

Algemene vrae

Wat is die faktore wat sonpaneeldoeltreffendheid beïnvloed?

Daar is verskeie faktore wat grootliks die werkverrigting van die sonpaneel beïnvloed en gevolglik hul doeltreffendheid verminder; hulle is

  • Temperatuur – dit wys die omgekeerde effek op die doeltreffendheid. As die temperatuur styg, daal die doeltreffendheid, en as die temperatuur daal, sal die doeltreffendheid meer wees.
  • Energie-omsetting – sonpanele vertoon verskillende reaksies vir verskillende spektrums; dit kan lei tot veranderinge in die spektrale bestraling, wat die produksie van krag beïnvloed.
  • Sonskadu – sonpanele word op so 'n manier gemaak dat baie enkele sonselle in serie gerangskik en aanmekaar gekoppel word om hoë spanning te produseer. As 'n enkele sel geskadu is, beteken alle ander selle feitlik geskadu, wat lei tot verlies aan energie.
  • Oriëntasie van die paneel, hellingshoek van die paneel, breedtegraad en die klimaat beïnvloed ook grootliks die sonpaneeldoeltreffendheid.

Kan ons 100% sonpaneeldoeltreffendheid bereik?

Ideaal gesproke, ja, kan ons 'n 100% doeltreffende sonpaneel bereik as dit in staat is om al die bestraalde sonlig op te vang en om te skakel. Maar prakties kan ons nie.

Die sonspektrum bestaan ​​uit fotone met 'n wye reeks energieë. Sommige fotone het dalk meer energie as die bandgaping van 'n halfgeleier, en dus is absorpsie van alle uitgestraalde sonlig nie moontlik nie. So 100% doeltreffende sonpaneel is moeilik om te bereik.

Wat is die voordele van sonpanele?

Aangesien sonpaneel die sonkrag bevat, wat 'n hernubare bron van energie is, het dit 'n wye reeks voordele wat hieronder gegee word:

  • Dit skakel sonenergie om in elektriese energie sonder die vrystelling van enige giftige stof, so dit is eko-vriendelik.
  • Al is die aanvanklike belegging redelik duur, kos instandhouding nie veel nie, aangesien dit geen ander brandstof benodig vir die opwekking van elektrisiteit nie.
  • Die implementering van sonpanele om elektrisiteit te voorsien om huishoudelike toestelle te bestuur, kan die elektrisiteitsrekening verminder.
  • Die installering van die sonpaneel en die korrekte gebruik daarvan lei tot die vermindering van die gebruik van fossielbrandstowwe wat nie-hernubare energiebronne is.

Wat is die hoofrede agter die doeltreffendheid van 'n sonpaneel?

Die sonpaneeldoeltreffendheid berus op die halfgeleier wat in die produksie gebruik word.

Gestel 'n paneel is gemaak deur 'n suiwer halfgeleier of gedoteer met 'n onbeduidende hoeveelheid onsuiwerhede; daardie paneel toon meer doeltreffendheid. Minder hoeveelheid onsuiwerhede verhoog die skepping van meer elektron-gat kombinasies en maak dus gebruik van totale vasgevang energie. So daardie doeltreffendheid sal meer wees.

Keerthi Murthi

Ek is Keerthi K Murthy, ek het nagraadse studie in Fisika voltooi, met die spesialisasie in die veld van vastestoffisika. Ek beskou fisika nog altyd as 'n fundamentele vak wat aan ons daaglikse lewe gekoppel is. As 'n wetenskapstudent geniet ek dit om nuwe dinge in fisika te verken. As skrywer is my doel om die lesers op die vereenvoudigde wyse deur my artikels te bereik. Bereik my – keerthikmurthy24@gmail.com

Onlangse plasings