用于房屋供暖和电气化的太阳能电池板

经纬深度问题

想象一下，你是一名科学家。您遇到了一篇有趣的论文，但结果/实验无法在实验室中复制。将此事写给原始文章的作者，寻求建议并提出澄清问题是合乎逻辑的。根据调查，只有不到 20% 的人在他们的科学生涯中这样做过！

该研究的作者指出，也许这样的接触和对话对科学家们来说太难了，因为它们暴露了他们在某些问题上的无能和不一致，或者暴露了当前项目的太多细节。

此外，绝对少数科学家试图发表对不可重复结果的反驳，同时面临编辑和审稿人的反对，他们要求淡化与原始研究的比较。难怪报告不可重复的科学结果的机会约为 50%。

第一个问题：您是否尝试过重现实验结果？

第二个问题：您是否尝试过发布您重现结果的尝试？

也许在实验室内至少进行可重复性测试是值得的？最可悲的是，三分之一的受访者甚至从未想过创建用于检查数据的可重复性的方法。只有 40% 的人表示他们经常使用此类技术。

问题：您是否开发过特殊的技术/工艺流程来提高结果的重现性？

在另一个例子中，一位不愿透露姓名的英国生物化学家说，试图为她的实验室项目复制工作只会使时间和金钱翻倍，而无需在工作中添加或添加任何新内容。仅对创新项目和异常结果进行额外检查。

当然，还有那些开始折磨外国同事的古老的俄罗斯问题：谁应该受到责备，该怎么办？

第一代太阳能电池是由什么制成的？

在结构上，这些模块由以下元素组成：

• 基底金属片 - 基底触点；
• 由于添加了磷，具有 n 型电子优势的硅半导体的较低添加剂层；
• 用 p 型电子饱和的上结晶层 - 通常通过掺杂硼；
• 抗反射涂层 - 最大限度地吸收辐射；
• 带有用于闭合网络的导线的薄金属化网格型触点；
• 厚保护玻璃——通常是重型钢化玻璃；
• 框架。

电池中单晶 Mono-Si 或多晶 Poli-Si 硅片的厚度约为 200-300 µm。使用寿命估计为 20-25 年，生产率平均每年下降 0.5%。理想光照条件下的效率达到22-24%，在高温或光照部分下降时会急剧下降。

利用太阳能的原理

通常，面对安装太阳能电池板的需要，人们会怀疑企业的可行性。因为在大多数情况下，晴天的百分比显着下降到与阴天相同的值。

中部地区的典型比例相似，北部地区的气候特征是多云天数更多。

晴天数不足与处理地球能量的设备的效率直接相关。这减少了到达电池表面的阳光量。这个过程称为日晒。

它的本质在于任何飞机，无论其用途如何，都会吸收一定量的太阳能。在南部地区，这个数字自然更高，这使得太阳能电池板的安装更具相关性。

然而，实践表明，太阳能合成领域的技术设备市场正在不断改进其产品，因此太阳能电池板中的现代光伏电池即使在日照水平较低的地区也能完美发挥作用。

硅太阳能电池的种类

多晶

这种面板的主要元件是多晶结构的半导体元件。它们比单晶的便宜得多，因为它们基本上是由单晶元素留下的废料制成的。在制造过程中，硅合金被简单地冷却，无需进一步加工。

多晶太阳能电池的效率平均为12-18%，而单晶太阳能电池的效率达到22%。但是，鉴于价格较低，您可以购买更多面板，并以与单晶相同的钱获得相同的“消耗”。这只有在屋顶上有很多空间的情况下才有可能。此外，多晶与单晶的不同之处在于色域的异质性。

多晶太阳能电池板的成本是多少？平均 3500 每 100 瓦卢布 （很大程度上取决于制造商）。最便宜的多晶电池之一是功率为 150 瓦的 Vostok Pro FSM 150 P。

单晶

对于单晶太阳能电池板，使用 Czochralski 方法专门生长单​​晶。然后由几个硅电池组装成一个具有一定功率的整个面板。大多数情况下，面板由 36 或 72 个模块组成。单晶面板的效率远高于多晶面板，约为18-22%。

由于这个特性，在相同尺寸的情况下，单晶比多晶转化的太阳能更多。哪种太阳能电池板更好：多晶还是单晶？一切都取决于预算。如果可以多花一点钱，那么值得购买单晶，它有更快的回报。此外，如果屋顶面积相对较小，单晶电池将是优选的。平均寿命为25年。

如果你想省钱，而且在国内只需要一个太阳能电池为冰箱或泵站供电，那么你可以采取多晶模型。

无定形

非晶电池由硅氢 (SiH4) 组成，它是通过向硅施加电流而产生的。结果，硅蒸发，然后在衬底上沉积一层薄层。

非晶面板的效率与多晶面板的效率大致相同。然而，无定形模型有一些优点。例如，即使在多云天气、下雨、空气中灰尘浓度很高时，或者在日落/黎明期间，它们也可以发电。

效率

要使用太阳能为私人住宅供暖，用集热器组装电路会容易得多——但这并不总是可行的，因此您必须考虑其他选择。例如，很可能该站点已经有一个工作太阳能电池板系统，该系统仅用于为房屋提供电力和热水。

由于成本高昂，在这种情况下购买新设备将太无利可图。为了确保使用太阳能电池板为房屋供暖，最好的解决方案是增加模块系统的功率。最简单的选择是购买一些额外的硅板并将它们连接到电动加热锅炉系统。

电能的适当分配将提供热水供应系统和加热电路。需要大量太阳能电池板才能为一切提供足够的电力——仅使用太阳能的独立建筑通常完全被光伏电池板覆盖。太阳能电池板的功率必须提前计算。通常有必要完成将安装面板的附加结构。

在使用之前不可能确定太阳系的效率，因此所有计算都只是近似值。初步计算的复杂性是由于因素很多，无法计算其对能量收集效率的影响。当然，如果你有一些经验，你可以或多或少地进行准确的计算，但只有专门从事太阳能系统设计和安装的专业人员才有这样的经验。

以下因素对系统效率的影响最大：

• 天气不稳定 - 即使在阳光充足的地区也无法提前确定晴天的数量，更不用说北部地区了；
• 不稳定的能源消耗，这也取决于从阳光中接收热量和电力的建筑物的地理位置；
• 系统故障的可能性 - 设计的复杂性表明它经常会发生故障，并且在某些情况下很难确定故障。

家庭太阳能发电厂适合哪些人？

1. 对于那些在该地区没有电的人。太阳能电池将能够自动为该设施供电。或者，您也可以考虑使用风车（必须有合适的风玫瑰）或柴油发电机（操作不太方便且不经济）。
2. 此外，在电价不断上涨的背景下，太阳能电站可以被视为一种投资，以便在未来减少电费。另外，电池寿命很长，阳光永远照耀。
3. 最后一个选择是为每个想要赚钱的人准备的。在乌克兰，有一项关于上网电价的法律，根据该法律，国家以特殊价格购买使用替代能源产生的电力。

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如何计算太阳能发电厂的功率

您需要从建筑物正常运行所需的电量开始。最简单的方法是写出所有电子邮件。您计划使用的电器、它们的运行时间和功耗。

例子：

• 冰箱：100W - 24h - 2400W
• 照明：100W - 5h - 500W
• 电水壶：15min - 1.5kW - 0.03kW
• 洗衣机：
• 笔记本：
• …
• 总计：3kW

3 kW 是太阳能发电厂必须产生的功率才能使建筑物正常运行。那些。您将需要 12 个面板，每个面板的功率为 260W。在实践中，它们的生产力会更高（太阳活动系数为 4.5，站的日输出将是 14 千瓦），但我们从最悲观的情况开始，每天都是阴天。另请记住：如果您没有连接上网电价或不为电池储存能量，那么多余的能量将会烧毁。

如果您正在安装太阳能发电厂以通过上网电价赚钱，那么您可以从任何容量开始并逐渐增加它。

带有内燃机的太阳能电池或发电机

客观地说，发电机有两个主要优点——它的大小和不仅在晴朗的天气下完全运行的能力。但远非总是，这些特性是决定性的，在所有其他方面，太阳能电池板显然胜出：

	发电机	太阳能板
汽油	要经常工作需要柴油或汽油。	阳光对每个人都是免费的。
自动化	可能，但受燃料供应限制。	满的。受电池容量限制。
噪音	它会产生很大的噪音。	逆变变压器可能会发出一点嗡嗡声
可靠性	有活动部件。	没有移动部件。
寿命	受发动机小时储备限制。	面板将持续至少 25 年。
环境友好	燃料、油类、过滤器回收的燃烧产物。	没有异常值。
改进的可能性	这是非常困难的，因为通常发电机是一体式结构。	可以单独改进链的每个部分。
运营成本	燃料中增加了对发动机定期维护的需求。	需要定期擦拭面板并检查触点。
火灾危险	需要一个燃料和润滑油仓库 - 有可能发生火灾。	最低限度。

最重要的一点，通常首先要注意的是设备的初始成本，这实际上是太阳能电池板的 2 倍左右。但是即使在这里，如果您弄清楚了，那么发电机也需要设置一个负数 - 只需看看产生 1 kW / h 的成本

我们将设备的初始成本 + 维护成本 + 燃料成本除以声明的使用寿命期间产生的电量。因此，对于功率大致相等的发电机和太阳能电池板，发电一千瓦的成本比率约为 1 / 2.5，有利于后者。当然，这些都是非常近似的计算，但关键是太阳能电池板现在是投资，但在未来是有形的节省。

带有气体发生器的套件的连接图示例

太阳能电池板的使用寿命

要评估好处，您需要弄清楚面板的使用寿命以及保修期结束后是否需要更换面板。这里有几个功能需要考虑：

1. 单晶和多晶选项是最耐用的。使用 25 年，它们的容量损失不超过 10%。但更进一步，权力的下降是微不足道的，在接下来的 10 到 15 年里，损失的数量大致相同。也就是说，我们可以自信地说，此类选项的使用寿命为 35-40 年，甚至更多。
2. 薄膜选项的使用寿命要低得多 - 10-20 年。而且，前2年的容量损失可以达到10-30%，大部分厂商都提供了动力储备来弥补这个问题。未来，损失不会那么大。
3. 为延长使用寿命，必须避免损坏系统部件。修剪间隔很近的树枝，每个季节至少清洗表面几次。检查紧固和接触的可靠性，以免它们过热。
4. 考虑更换系统其他元件的成本。因此，可充电电池的使用寿命通常为 6 到 10 年（最可靠的 - 15 年），电力电子的资源约为 10-12 年。更换这些节点的成本也相当大，在计算回报时必须考虑到这一点。

太阳能电池板需要定期清洗，以防止它们被树枝损坏。

在为您的家庭选择太阳能电池板时，最好优先选择可靠且经过验证的单晶和多晶选项。高质量的组件将持续大约 40 年，而在此期间的功率损失将约为 20%。

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太阳能电池的工作原理

该设备旨在将太阳光线直接转化为电能。这种作用称为光电效应。用于制造元素的半导体（硅晶片）具有带正电和带负电的电子，由两层组成，n 层 (-) 和 p 层 (+)。在阳光的影响下，多余的电子会从这些层中被击出，并占据另一层的空位。这会导致自由电子不断移动，从一个板移动到另一个板，从而产生存储在电池中的电能。

太阳能电池的工作原理很大程度上取决于其设计。太阳能电池最初是由硅制成的。它们仍然很受欢迎，但由于清洁硅的过程非常费力且成本高昂，因此正在开发使用镉、铜、镓和铟化合物的替代光电池的模型，但它们的生产率较低。

太阳能电池板的效率随着技术的发展而提高。今天，这个数字已经从本世纪初的百分之一增加到百分之二十以上。这使我们今天不仅可以将面板用于国内需求，还可以用于生产。

规格

太阳能电池的装置非常简单，由几个部件组成：

直接太阳能电池/太阳能电池板；

将直流电转换为交流电的逆变器；

电池电量控制器。

购买太阳能电池板的电池应根据所需的功能。他们储存和分配电力。存储和消耗全天进行，晚上只消耗累积的费用。因此，存在持续不断的能量供应。

过度充放电会缩短电池的使用寿命。太阳能电池充电控制器在达到其最大参数时自动暂停电池中的能量积累，并在严重放电时关闭设备的负载。

（Tesla Powerwall - 7KW 太阳能电池板电池 - 以及电动汽车的家庭充电）

太阳能电池板的并网逆变器是最重要的设计元素。它将从太阳光线接收到的能量转换成各种容量的交流电。作为同步转换器，它将电流的输出电压在频率和相位上与固定网络相结合。

光电管既可以串联也可以并联。后一种选择增加了功率、电压和电流参数，并允许设备在一个元件失去功能的情况下工作。使用这两种方案制作组合模型。板材的使用寿命约为 25 年。

购买的一般特征和可用性

设备不危害环境，提供稳定的电力，无电涌。而且，最重要的是，它提供免费能源：无需支付水电费。

太阳能电池板发明后外观变化不大，内部“馅料”难说

太阳能模块通过产生直流电将光转化为电能。面板面积可达数米。当需要增加系统的功率时，增加模块的数量。它们的有效性取决于阳光的强度和光线的入射角度：位置、季节、气候条件和一天中的时间。为了正确考虑所有这些细微差别，安装应由专业人员进行。

模块类型：

单晶。

由转换太阳能的硅电池组成。不同的紧凑尺寸。就性能而言，这是迄今为止最高效（效率高达 22%）的家用太阳能电池。一套（它的价格是最昂贵的）将花费 10 万卢布。

多晶。

他们使用多晶硅。它们不如单晶太阳能电池效率高（效率高达 18%）。但是它们的成本要低得多，因此它们可供普通人群使用。

无定形的。

他们有薄膜硅基太阳能电池。就能量产生而言，它们不如单晶和多晶，但它们也更便宜。它们的优点是能够在漫反射甚至低光下发挥作用。

异质结构。

当今现代和最高效的太阳能模块，效率为 22-25%（在整个使用寿命期间！）。它们在多云天气和高温下都有效）。

在俄罗斯，该技术的唯一组件制造商是 Hevel 公司，它是世界上五家生产异质结构太阳能组件的制造商之一。

2016年，公司研发中心获得了自己的异质结构模块技术专利，目前正在积极开发中。

赫维尔太阳能电池板

该系统还包括以下组件：

• 将直流电转换为交流电的逆变器。
• 蓄电池。它不仅可以积累能量，还可以在光照变化时消除电压降。
• 电池充电电压、充电方式、温度等参数的控制器。

在商店中，您可以购买单个组件和整个系统。在这种情况下，设备的功率是根据具体需要确定的。

太阳能电池的容量是多少？

这也取决于用户的需求。全屋自主供电，1000瓦以下是没有意义的。而且，如果您需要为该国的供暖系统供电，理论上您需要一个容量高达 10 kW 的套件。然而，值得记住的是，这样的太阳能电池板会花费很多钱。只有一个容量为 10 kW 的太阳能组件（即使是最便宜的没有控制器、逆变器和其他组件的组件）至少要花费 300,000 卢布。因此，这种电池可以被认为是一种额外的能源，而不是主要的能源。

如果您需要一块太阳能电池板来为您的冰箱和电视供电，那么一块 500W 的电池板就足够了。例如，您可以购买两个 One-Sun 250P 多晶太阳能组件，只需 16,500 卢布。

如果您从未使用过太阳能电池板，那么我们建议您为手机或平板电脑购买低功率的小型折叠面板。