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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Células solares. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Muitos de nós não suspeitamos que o método de obtenção de eletricidade a partir da luz solar seja conhecido há cerca de 130 anos. O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez por Edmond Becquerel em 1839. Essa descoberta acidental passou despercebida até 1873, quando Willoughby Smith descobriu um efeito semelhante quando uma placa de selênio foi irradiada com luz. E embora seus primeiros experimentos estivessem longe de serem perfeitos, eles marcaram o início da história das células solares semicondutoras. Em busca de novas fontes de energia, a Bell Labs inventou a célula solar de silício, que se tornou a precursora dos atuais conversores solares fotovoltaicos. Não foi até o início dos anos 50 que a célula solar atingiu um grau relativamente alto de perfeição. A conversão de energia em células solares (PEC) é baseada no efeito fotovoltaico em estruturas semicondutoras heterogêneas quando expostas à radiação solar. Nesta página, não nos propusemos a entrar na física desse difícil fenômeno, então descreveremos brevemente o lado prático do assunto. Você pode usar a energia das células solares da mesma forma que a energia de outras fontes de energia, com a diferença de que as células solares não têm medo de curto-circuito. Cada um deles é projetado para manter uma certa intensidade de corrente em uma determinada tensão. Mas, ao contrário de outras fontes de corrente, as características de uma célula solar dependem da quantidade de luz que incide sobre sua superfície. Por exemplo, uma nuvem de entrada pode reduzir a potência de saída em mais de 50%. Além disso, desvios nos regimes tecnológicos acarretam uma dispersão nos parâmetros de saída dos elementos de um lote. Portanto, o desejo de tirar o máximo proveito dos conversores fotovoltaicos leva à necessidade de classificar as células por corrente de saída. Como exemplo ilustrativo de "uma ovelha nojenta estragando todo o rebanho", pode-se citar o seguinte: cortar uma seção de tubo com um diâmetro muito menor em uma ruptura em um cano de água de grande diâmetro, como resultado, o fluxo de água será abruptamente diminuir. Algo semelhante acontece em uma cadeia de parâmetros de saída não uniformes de células solares. As células solares de silício são dispositivos não lineares e seu comportamento não pode ser descrito por uma fórmula simples como a lei de Ohm. Em vez disso, para explicar as características do elemento, você pode usar uma família de curvas fáceis de entender - características de tensão de corrente (CVC)
A tensão de circuito aberto gerada por um elemento muda ligeiramente ao passar de um elemento para outro em um lote e de um fabricante para outro e é de cerca de 0.6 V. Esse valor não depende do tamanho do elemento. A situação é diferente com a corrente. Depende da intensidade da luz e do tamanho do elemento, que se refere à sua área de superfície. Um elemento com tamanho de 100 * 100 mm é 100 vezes maior que um elemento com tamanho de 10 * 10 mm e, portanto, sob a mesma iluminação, fornecerá uma corrente 100 vezes maior. Ao carregar o elemento, você pode plotar a dependência da potência de saída com a tensão, obtendo algo semelhante ao mostrado na Fig. 2
A potência de pico corresponde a uma tensão de cerca de 0,47 V. Assim, para avaliar corretamente a qualidade de uma célula solar, bem como comparar as células entre si nas mesmas condições, é necessário carregá-la para que o a tensão de saída é de 0,47 V. Depois que os elementos solares são selecionados para o trabalho, é necessário soldá-los. Os elementos seriais são equipados com grades coletoras de corrente, projetadas para soldar condutores a elas. As baterias podem ser feitas em qualquer combinação desejada. A bateria mais simples é uma cadeia de células conectadas em série. Você também pode conectar cadeias em paralelo, obtendo a chamada conexão série-paralela. Um ponto importante na operação das células solares é seu regime de temperatura. Quando o elemento é aquecido em um grau acima de 25оCom ele, perde 0,002 V de tensão, ou seja, 0,4%/grau. A Figura 3 mostra uma família de curvas CVC para temperaturas 25о C e 60о C.
Em um dia ensolarado, os elementos aquecem até 60-70оCom perda de 0,07-0,09 V cada. Esta é a principal razão para a diminuição da eficiência das células solares, levando a uma queda na tensão gerada pela célula. A eficiência de uma célula solar convencional atualmente varia de 10 a 16%. Isso significa que um elemento com um tamanho de 100 * 100 mm em condições padrão pode gerar 1-1,6 watts. As seguintes condições são reconhecidas como padrão para a certificação de elementos em todo o mundo: - iluminação 1000 W/m2 - temperatura 25оС - espectro AM 1,5 (espectro solar na latitude 45о) Publicação: alternativanergy.ru
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