Dominar la energía solar: una guía completa

Las células solares convierten la luz en energía. Se utilizan en centrales solares. Se utilizan donde es difícil conseguir energía. Por ejemplo, se utilizan en farolas solares, luces de jardín y luces de señalización solares. También se utilizan en controles climáticos al aire libre, controles en tierra y controles de agua. También se utilizan en estaciones base pequeñas.

1. Células solares de silicio: tipos, eficiencia y costos

Actualmente, las células solares utilizan principalmente silicio. Las células solares de silicio son las más utilizadas.

1.1 Células solares de silicio

Las células solares de silicio están hechas de materiales de silicio. Forman grandes uniones PN en serie o en paralelo. Se hacen líneas metálicas en la capa tipo N como contactos. En la parte posterior también se coloca una película metálica a modo de contacto. Esto forma un panel de células solares. Para reducir la pérdida de luz, se añade encima una película que reduce los reflejos. Los tipos principales son las células solares de monosilicio, multisilicio y silicio amorfo.

1.2 Células solares de monosilicio

Las células solares de monosilicio tienen la mayor eficiencia. Pueden alcanzar hasta el 25% en pruebas y alrededor del 18% en uso real. Pueden durar de 15 a 25 años pero son costosos. Siguen siendo líderes en uso y producción a gran escala.

1.3 Células solares multisilicio

Las células solares multisilicio tienen una eficiencia ligeramente menor. Pueden alcanzar hasta un 20% en pruebas y alrededor de un 15% en uso real. Duran menos que el monosilicio pero son más baratos. Muchas empresas solares están fabricando ahora una gran cantidad de silicio múltiple.

1.4 Células solares de silicio amorfo

Las células solares de silicio amorfo son baratas. Funcionan bien con poca luz. Pero tienen menos del 10% de eficiencia. No duran mucho y no son estables. Pueden perder eficiencia con el tiempo, afectando su uso.

2. Componentes de un sistema de energía solar: células solares, controlador y batería

Las células solares no se utilizan solas. Necesitan un controlador y una batería para construir un sistema de energía solar.

El panel de células solares es la parte clave del sistema de energía solar. Convierte la luz del sol en electricidad. A menudo se utilizan paneles monosilicio o multisilicio. Las células de monosilicio son las más comunes. Duran mucho (unos 20 años) y cambian bien de luz a energía.

El controlador mantiene la batería segura. Deja de sobrecargar y sobredescargar. Controla la salida de energía. Proporciona protección contra carga lenta, equilibrio de temperatura y protección contra rayos. Si la batería sigue recibiendo alto voltaje, puede dañarse. Pero si deja de cargar, la batería no podrá llenarse. Entonces, el controlador reduce el voltaje una vez que alcanza el pico. Luego, ingresa al modo de carga lenta. Esto asegura que la batería permanezca llena y segura. Ayuda a que la batería dure más.

La batería almacena energía del panel de células solares. A menudo utilizabaterías de litio o plomo-ácido. Las células solares generan corriente continua (CC). Si desea alimentar electrodomésticos, necesita un inversor para convertir CC en corriente alterna (CA). EnBatería varonil, puede encontrar baterías confiables de almacenamiento de energía para el hogar y la industria que van desde5kWh a 30kWh. Batería solar varonilviene con una garantía de 10 años y un BMS inteligente para garantizar que su sistema de energía solar funcione de manera eficiente y segura.

3. Energía solar básica: ¿cómo funciona realmente?

3.1 ¿Qué es el efecto fotoeléctrico? ¿Cómo la energía solar genera electricidad?

Cuando la luz incide en una unión PN de un semiconductor, genera una fuerza eléctrica. Este es el efecto fotoeléctrico. La unión PN tiene un fuerte campo eléctrico incorporado. Los electrones y los huecos se alejan unos de otros. Esto hace que el área P aumente y el área N baje de voltaje. Este es el voltaje inducido por la luz en la unión PN.

3.2 Vida útil del panel de células solares

La vida útil del panel de células solares depende del material. Los paneles de silicona suelen durar entre 15 y 25 años. Pero el medio ambiente puede hacer que el material envejezca. Después de 20 años, la potencia cae un 30%. Después de 25 años, la potencia cae un 70%.

3.3 ¿Pueden funcionar los paneles solares sin batería?

Los paneles solares convierten la luz en energía. No pueden almacenar energía. La luz brillante genera alto voltaje. La luz tenue genera bajo voltaje. El voltaje de salida no es estable. No puedes alimentar dispositivos normalmente. Un convertidor de voltaje cambia el voltaje inestable del panel solar en un voltaje de carga para la batería. La batería proporciona un suministro de energía estable.

3.4 ¿Puede una célula solar cargar una batería y alimentar un dispositivo al mismo tiempo?

En este caso, la carga utiliza primero la energía de la célula solar. El resto va a la batería. Si la célula solar no tiene suficiente energía, también la necesita de la batería.

3.5 ¿Es diferente la energía solar en el norte y en el sur?

La eficiencia de la energía solar depende de la luz solar. En zonas de latitudes altas, el sol está bajo y débil. En las zonas de latitudes bajas, el sol está alto y fuerte. Por tanto, la energía solar funciona mejor en zonas de latitudes bajas.

A gran altura, el aire es enrarecido. La luz del sol es fuerte. Por tanto, la energía solar funciona mejor a gran altura.

Las horas de luz solar también afectan la energía solar. Más horas de luz solar significan más luz solar total.

3.6 Equipo solar para exteriores

Los equipos solares para exteriores suelen utilizar paneles de monosilicio. Son plegables y fáciles de transportar. Pero son caros. Un panel solar de 20 W cuesta tanto como 2 o 3 bancos de energía de alta capacidad.

3.7 ¿Pueden los paneles solares utilizar la luz interior para generar energía?

Las células solares de silicio amorfo pueden utilizar la luz interior para generar energía. Pero es mucho menos que en condiciones estándar. Suelen utilizarse en dispositivos pequeños en interiores o con poca luz, como calculadoras, relojes, básculas, velocímetros y alarmas de automóviles.

3.8 ¿Cómo se diferencia entre células de monosilicio, multisilicio y silicio amorfo?

Las celdas de monosilicio tienen esquinas redondeadas y una superficie lisa. Las celdas de silicio múltiple tienen esquinas cuadradas y un patrón similar al de la escarcha. Las células de silicio amorfo, o módulos de película delgada, no tienen líneas de rejilla. Son claros y suaves como un espejo.

4. Cómo calcular las configuraciones de paneles solares y baterías

Fórmula de cálculo de batería y panel de células solares

Por ejemplo, utilice una batería de 12 V; 1 farola de 30W.

Corriente I = Potencia P / Voltaje V = 30W / 12V = 2.5A

Calcular la capacidad de la batería

Si la luz está encendida 7 horas cada día (carga completa), y necesitamos que encienda 5 días más en tiempo de lluvia (cuente 6 días con la noche anterior a los días de lluvia).

Capacidad de la batería Q = Corriente I * Tiempo T = 2,5 A * (5+1) * 7 horas = 105 AH

En el uso real, también debemos pensar en evitar la sobrecarga o descarga excesiva de la batería. Entonces, solo usamos alrededor del 70% ~ 85% de la batería. Además, el controlador y los cables causan aproximadamente entre el 15 % y el 25 % de la pérdida de energía.

Energía del panel de células solares

Potencia del panel de células solares X = (Consumo de energía W * tiempo de uso diario T) / (tiempo promedio anual de luz solar t * tasa de conversión de la batería a) = (307) / (570%) = 60W

Donde el tiempo promedio anual de luz solar es de 5 horas, y el 70% es la tasa de uso real del panel de células solares durante el proceso de carga.