A napelemek átfogó bevezetése és áttekintése

I. A napelemek átfogó elemzése
A napelemek, mint olyan eszköz, amely a napenergiát elektromos energiává alakítja, az utóbbi években nagy figyelmet fordítottak. Munka alapelve a fotoelektromos hatáson alapul. A napfényben lévő fotonok abszorpciójával stimulálják az elektronokat és a lyukakat, majd áramot generálnak. A napelemek előnyei vannak, ha környezetbarát, megújuló és szennyezésmentes, és sok területen széles körben használják, például otthonokban, iparágakban és szállításban. Ezután átfogó bevezetést és áttekintést adunk a napelemekről.

 

Ii. 1. A napelemek áttekintése
A megújuló energia alapvető pozícióját elfoglaló napenergia az energiát a napfényből származtatja, amelyet ismerünk. A biomassza energia, a szélenergia, az óceáni energia és a vízenergia, ezek a látszólag változatos energia formák valójában mind a napenergia forrásához vezetnek. Általánosságban elmondható, hogy a napenergia lefedi a fent említett megújuló energiát. Amikor kifejezetten a napenergiát megújuló energiaforrásnak nevezzük, általában a napenergia közvetlen átalakítására és felhasználására utalunk.

A napenergia -felhasználási technológia, azaz a napsugárzás energiájának hatékony átalakulása termikus energiává konverziós eszközön keresztül, majd ennek a hőtörömnek a felhasználása villamos energia előállításához. Hasonlóképpen, a napenergia -fotovoltaikus energiatermelő technológia, azaz a napsugárzás energiájának elektromos energiává történő átalakításának folyamata szintén fontos technológia. Ebben a mezőben a fotoelektromos konverziós eszközök, például a félvezető eszközök fotovoltaikus effektusának alapelve, alapvető szerepet játszanak.

Az 1950 -es években a napenergia -felhasználás területe fontos technológiai ugrást hajtott végre. 1954-ben az Egyesült Államokban a Bell Laboratories sikeresen kifejlesztett egy 6% -os gyakorlati egykristályos szilíciumcellát, amely megalapozta a napelemek gyakorlati alkalmazását. 1955 -ben Izrael Tabor a szelektív abszorpciós felület fontos elméletét javasolta, és ezen elmélet alapján hatékony szelektív napenergia -abszorpciós bevonatot fejlesztett ki, amely tovább elősegítette a napenergia -felhasználási technológia fejlesztését.

Ezenkívül a napelemek megmutatják egyedi tulajdonságaikat is. Hasonló egy hatalmas PN -csomóponthoz, amely hatékonyan képes a napenergiát elektromos energiává alakítani. Szabványos megvilágítási körülmények között a napelemek a 0. 48V névleges kimeneti feszültségét generálhatják. Ugyanakkor a PN -csomópont minden jellemzőjével rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy napfény alatt folyamatosan generáljon villamos energiát.

Gyakorlati alkalmazásokban a napelemek moduljait általában több napelem köti össze, és napenergia -világítótestekben és más berendezésekben használják. Ezeknek az alkatrészeknek negatív hőmérsékleti együtthatója van, azaz a feszültség 2 mV -vel csökken a hőmérséklet minden fokú növekedéséhez. Ugyanakkor olyan kulcs paraméterekkel is rendelkeznek, mint az ISC (rövidzárlati áram), az IM (csúcsáram), a VOC (nyitott áramköri feszültség), a virtuális gép (csúcsfeszültség) és a PM (csúcsteljesítmény), amelyek nélkülözhetetlenek a rendszer normál működéséhez és optimalizálásához.

Érdemes megemlíteni, hogy a napelem nyitott áramköre vagy rövidzárlata nem fogja károsítani. Valójában ezt a funkciót használjuk a rendszer akkumulátorának töltésének és ürítésének szabályozására. Ez az intelligens kontroll módszer biztosítja a napelem stabilitását és tartósságát.
A napelem WP kimeneti teljesítményét standard napfény körülmények között mérjük. Ez a feltétel az Európai Bizottság 101 szabványát követi, beleértve az 1000W\/m2 sugárzási intenzitást, az AM1,5 légtömeg és az akkumulátor hőmérséklete 25 fok. Gyakorlati alkalmazások esetén az ilyen feltételek körülbelül egy napsütéses napon dél körül a napfénynek felelnek meg. Sok ember azonban tévesen hiszi, hogy mindaddig, amíg napfény van, a napelem előállíthatja a névleges kimeneti teljesítményt, sőt azt is gondolja, hogy éjszaka fluoreszkáló lámpák alatt általában használható. Valójában a napelem kimeneti teljesítménye dinamikusan változik, és számos tényező, például az idő és a hely befolyásolja. Ezért ugyanazon napelem kimeneti teljesítménye különböző időpontokban és helyeken különbözik.

 

Iii. 2. Fotovoltaikus hatás
A fotovoltaikus hatás, vagy a fotovoltaikus hatás rövidre utal a potenciális különbség jelenségére az inhomogén félvezető különböző részei, vagy egy félvezető és a megvilágítás alatt álló fém kombinációjára. A napelemek ezt a hatást arra használják, hogy a napsugárzást elektromos energiává alakítsák a fotoelektromos átalakítás elvével. Ezt a fotoelektromos konverziós folyamatot "fotovoltaikus hatásnak" nevezik, tehát a napelemeket "fotovoltaikus sejteknek" is nevezik.

A napelemekhez használt félvezető anyag egy speciális anyag, amelynek tulajdonságai a vezetők és a szigetelők között vannak. A szokásos anyagok atomjaihoz hasonlóan a félvezetők atomjai pozitív töltésű magokból és negatív töltésű elektronokból állnak. A félvezető szilíciumot példa szerint a külső atomrétegnek 4 elektronja van, amelyek rögzített pályákon mozognak a mag körül. A külső energia izgatása esetén ezek az elektronok elszakadnak a pályáról, és szabad elektronokká válnak, így egy „lyukat” hagynak az eredeti helyzetben.

A tiszta szilícium kristályokban a szabad elektronok és lyukak száma megegyezik. Ugyanakkor a specifikus elemekkel, például a bór és a gallium doppingjával a szilícium vezetőképes tulajdonságai megváltoztathatók. Ezek az elemek rögzíthetik az elektronokat, és a szilíciumot lyuk típusú félvezetővé alakíthatják, amelyet a P szimbólum képvisel; Míg az olyan elemek hozzáadása, mint a foszfor és az arzén, a szilíciumot elektron típusú félvezetővé alakítják, amelyet az N szimbólum képvisel. Amikor ez a két félvezetők kombinálódnak, a felületük PN csomópontot képez. Ez a PN csomópont képezi a napelem magját. Olyan, mint egy akadály, amely akadályozza az elektronok és a lyukak szabad mozgását.

Amikor a napelem napfénynek van kitéve, az elektronok felszívják a fényenergiát, és az N-típusú régióba mozognak, ami az N-típusú régiót negatív töltéshez vezet; Ugyanakkor a lyukak a p-típusú régióba költöznek, így a P-típusú régiót pozitívan töltik. Ilyen módon a PN csomópont mindkét végén egy elektromotív erőt generálnak. Ha a fémhuzalokat hegesztik a p-típusú rétegre, illetve az N-típusú rétegre, és a terhelés csatlakoztatva van, akkor az áram áramlik a külső áramkörben. Ha több ilyen akkumulátor -elemet és párhuzamosan csatlakoztatunk, a szükséges feszültség és az áram kimenete előállítható.

Jelenleg a legérettebb és kereskedelmileg értékesebb napelem a szilícium napeleme.
A napelemek, egy olyan eszköz, amely hatékonyan konvertálja a napenergiát az elektromos energiává a fotovoltaikus hatás révén, alapvető szerkezete van, amint az a fenti ábrán látható. Amikor a diffúziós és sodródó hatások miatt két különféle típusú félvezető anyag, az N-típusú és a P-típusú, érintkezésbe kerül egy beépített elektromos mező, amely a p-típusból az N-típusú felé mutat. Amikor a napfény süt a napelem felszínén, a sávszélességet meghaladó energiával rendelkező fotonok izgatják az elektron és a lyukpárokat. Ezeket a kiegyensúlyozatlan kisebbségi fuvarozókat a belső elektromos mező hatása alatt ténylegesen elválasztják, és az akkumulátor pozitív és negatív elektródjaira felhalmozódnak, ezáltal stabil áram kimenetet biztosítva a külső terheléshez.

 

Iv. 3. A kristályos szilícium napelemek fejlődési trendje
A kristályos szilícium -napelemek nagy hatékonyság és vékony film irányában alakulnak ki. A nagy hatékonyságú monokristályos szilíciumsejtek, a Stanfordi Egyetem, a Dél-Walesi Egyetem (UNSW) passzivált emitter régió sejtjének (PESC, PERC, PERL) háttér-érintkezési cellája (PCC) és a lokalizált hátsó felszíni mező (LBSF) cellája a Németországban a Fraumhofer Intézet napi energiájára irányuló lokalizált hátsó felszíni mező (LBSF) sejtjeit. Ugyanakkor a polikristályos szilícium nagy hatékonyságú sejtek szintén nagy figyelmet keltettek. Előnyük az, hogy közvetlenül előkészíthetik a nagyméretű, nagyméretű szilícium-rúdokat, amelyek nagyszabású termelésre, egyszerű felszereléssel és energiatakarékos gyártási folyamatgal. Noha a polikristályos szilíciumsejtek hatékonyságát az anyagi és a gabonahatárok befolyásolják, teljesítményét jelentősen javította az olyan technológiák alkalmazása, mint a gettering, a passziváció és a hátsó mező. Közülük a hagyományos alumínium -gátlási folyamatot a szintereléssel alakítják ki, miután elpárologtat egy alumíniumfilmet a cella hátulján, amely nemcsak egyszerűsíti a gyártási folyamatot, hanem elősegíti a cella hatékonyságának javítását. Ezenkívül a hidrogén passzivációja, mint hatékony módszer a polikristályos szilícium minőségének javítására, jelentősen csökkentheti a hibákat, például a szilíciumtestben lévő kötéseket ionimplantáció vagy plazmakezelés révén. Ugyanakkor egy réteg szilícium-nitrid-anti-reflexiós fóliát bevonnak a polikristályos szilícium-napelemek felületén PECVD-vel, amely a polikristályos szilícium hidrogén passzivációját is elérheti. Ezenkívül a felszíni oxigén passzivációs technológiát széles körben alkalmazzák a nagy hatékonyságú napelemekben, különösen a fotovoltaikus minőségű kristályos szilícium anyagokban, ahol a hatás nyilvánvalóbb. A termikus oxidáció az egyik leggyakrabban használt műszaki eszköz, és a PECVD felületi oxidáció alacsonyabb hőmérsékleten bizonyos potenciált is mutat.
Polikristályos szilícium -napelemek felszíni kezelése

Mivel a polikristályos szilícium-napelemek felületén több kristály-orientáció van jelen, nehéz az ideális bársonyszerkezetet, mint egykristályos szilikon maratása (100) kristályorientációval. Ezért a kutatók elkötelezték magukat a különféle felszíni kezelési módszerek feltárása mellett a reflexió céljának elérése érdekében. Közülük a többlapát-csiszolókerekek használata a szilícium ostyák felületének hornyolására rövidítheti a 10 cm × 10 cm-es szilícium ostyák folyamatát 30 másodpercig, megmutatva bizonyos gyakorlati potenciált.

Ezenkívül a porózus szilíciumot a polikristályos szilícium-napelemek számára a reflexiós filmek gyakorlati lehetőségének is tekintik. A reflexióellenes hatása összehasonlítható a kettős reflexiós filmekkel, ezáltal növelve a polikristályos szilíciumsejtek hatékonyságát 13,4%-ra.

Vékony film akkumulátorok kutatása és fejlesztése

A napelemek költségeinek további csökkentése érdekében a fotovoltaikus mező továbbra is feltárja a vékony film akkumulátorok kutatását és fejlesztését. Jelenleg sikeresen fejlesztették ki az amorf szilícium vékonyrétegű akkumulátorokat, a gallium-szulfid (CDTE) akkumulátorokat és a réz indium szelenid (CIS) akkumulátorokat. Különösen az amorf szilícium akkumulátorok viszonylag egyszerű előkészítési és olcsó költségekkel rendelkeznek, és széles körben elterjedtek.

 

Napelemek csomagolása

A napelemek csomagolási formája elengedhetetlen az akkumulátor munka élettartama szempontjából. Jelenleg a laminálási folyamat lett a mainstream, amely több mint 25 éve biztosíthatja a napelemek életét. Ezzel szemben, bár a csepegtető beágyazás kezdeti megjelenése gyönyörű, a napelem életének élettartama 1 ~ 2 évre korlátozódik. Ezért olyan alkalmazások esetén, mint például az alacsony fogyasztású napenergia-lámpák, amelyek nem igényelnek magas élettartamot, a csepp beágyazási forma használható; Míg a tiszta élettartamú napelemek esetében ajánlott a laminált kapszulázási űrlap kiválasztása. Ezen túlmenően egy új típusú szilikongél anyagot is használnak a napelemek csepegtető beágyazásához, és munkájának élettartama azt állítja, hogy legfeljebb 10 év.

 

A fotovoltaikus energiatermelő rendszerek osztályozása

A fotovoltaikus energiatermelő rendszerek két típusra oszthatók: független és rácshoz kapcsolódó. A független fotovoltaikus energiatermelő rendszereket elsősorban távoli területeken vagy rács lefedettség nélkül használják; Míg a rácshoz csatlakoztatott fotovoltaikus energiatermelő rendszereket a hálózathoz csatlakoztatják, és a generált villamos energiát közvetlenül be lehet adni a hálózatba.

1.

Napelemek tömbje: A napelemes cellák modulokból áll, amelyeket egy meghatározott módon elrendeznek és csatlakoztatnak, amelyeket zárójel és alapok támogatnak.

Energiatároló akkumulátor: A tényleges igények szerint választható ki, és különféle típusú újratölthető akkumulátorok lehetnek.

Vezérlő: Kifejezetten a napelem -tömb töltési folyamatának vezérlése az energiatároló akkumulátorra. Több védelmi funkcióval rendelkezik a rendszer biztonságos és stabil működésének biztosítása érdekében.
Inverter: Olyan eszköz, amely az energiatároló akkumulátor által biztosított egyenáramú teljesítményt konvertálja a szükséges váltóáramú teljesítményré. Például Kínában a kimeneti feszültség 220 V, a frekvencia 50 Hz.
Elosztó doboz és csatlakoztatási vezetékek: Felelős a rendszer különféle alkatrészeinek csatlakoztatásáért és a kimeneti teljesítmény kezeléséért.

 

2. Független napenergia DC energiatermelő rendszer
Általában a következő alapkomponenseket tartalmazza:

Napelemek tömbje: A napelemekből áll, amelyeket egy meghatározott módon elrendeznek és csatlakoztatnak, és amelyeket zárójelek és alapok szilárdan támogatnak.

Energiatároló akkumulátor: A tényleges felhasználási igények szerint választják ki, és különféle típusú újratölthető akkumulátorokat is tartalmazhat.

Vezérlő: Kifejezetten a napelem -tömb töltési folyamatának megfigyeléséért és vezérléséért felelős az energiatároló akkumulátorra. Beépített többszörös védelmi funkcióit úgy tervezték, hogy biztosítsák a rendszer folyamatos biztonságos és stabil működését.

Elosztó doboz és csatlakoztatási vezetékek: Felelős a rendszer különféle alkatrészeinek egymáshoz való csatlakoztatásáért és a kimeneti teljesítmény hatékony kezeléséért.

 

3. rácshoz csatlakoztatott napenergia AC energiatermelő rendszer
A rácshoz kapcsolódó napenergia AC energiatermelő rendszer általában a következő alkatrészeket tartalmazza:

Napelemek tömbje: A napelemekből áll, amelyeket egy meghatározott módon elrendeznek és csatlakoztatnak, és amelyeket zárójelek és alapok szilárdan támogatnak.

Energiatároló akkumulátor: Válassza ki a tényleges felhasználási igények szerint, amely különféle típusú újratölthető akkumulátorokat tartalmazhat.

Vezérlő: A napenergia -tömb töltési folyamatának megfigyeléséért és vezérléséért felelős az energiatároló akkumulátorra. Beépített többszörös védelmi funkciói biztosítják a rendszer folyamatos biztonságos és stabil működését.

Rácshoz csatlakoztatott inverter: Az energiatároló akkumulátor DC teljesítményét a szükséges váltóáramú teljesítményré alakítja, például a Kínában általánosan használt 220 V50Hz-re.

Elosztó doboz és csatlakoztatási vezetékek: Felelős a rendszerben a különféle alkatrészek kimeneti teljesítményének csatlakoztatásáért és kezeléséért.

Ezenkívül a napenergia -világítási rendszerek szintén fontos alkalmazási terület. A napenergia -lámpák kialakításának figyelembe kell vennie a felhasználási terület konkrét feltételeit. Kelet -Kínában a napelemek névleges kimeneti teljesítménye és a lámpák bemeneti teljesítményének megfelelő aránya körülbelül 2 ~ 4: 1, és a specifikus arány a lámpák munkaidőjétől és a folyamatos esős napok világítási igényeitől függ. A napelemek telepítése szintén kulcsfontosságú link. A dőlésszöge és iránya befolyásolja a kimeneti teljesítményt és a szolgáltatási élettartamot. A Jangze folyó alsó részén a napelemek ideális döntési szöge körülbelül 40 fok, dél felé nézve. Ugyanakkor az úgynevezett "hősziget-effektus" megakadályozása érdekében, azaz egyetlen napelemet káros lehet a hő blokkolása után, egy több napelemből álló napelem-modult használnak, és olyan intézkedéseket használnak, mint például a madárálló csapok megdöntése és telepítése.

A napenergia -lámpák stílusától és erejétől függetlenül a töltés- és kisülési vezérlési áramkör, annak egyik alapvető alkotóeleme, döntő jelentőségű. Az akkumulátor tartósságának biztosítása érdekében a töltés és a kisülési körülményeket szigorúan ellenőrizni kell a túlterhelés és a mély kisülés elkerülése érdekében. Ezenkívül a napenergia -fotovoltaikus energiatermelő rendszer bemeneti energiájának nagy ingadozása miatt az akkumulátor töltésvezérlése a fotovoltaikus energiatermelő rendszerben bonyolultabb, mint a szokásos akkumulátoroké. A napenergia -lámpák teljesítménye gyakran a töltés és a kisülési szabályozó áramkör megtervezésétől és megvalósításától függ. Ha hiányzik a nagy teljesítményű töltés és a kisülési szabályozó áramkör, akkor a napfény lámpák teljesítményét nehéz garantálni.

 

A napenergia-fotovoltaikus energiatermelés széles körű alkalmazásának összefüggésében különösen fontos az ólom-sav akkumulátorok kiválasztása az energiatároláshoz. A nagyszabású napenergia-fotovoltaikus projektektől kezdve az Európában és az Egyesült Államokban az országom Guangming projektjéig a Solar Photovoltaic Power Generation erős fejlesztési lendületet mutatott. A fotovoltaikus technológia fejlődésével és az olcsó fotovoltaikus modulok népszerűsítésével az alkalmazási forgatókönyvek, például a napfény lámpák, a fotovoltaikus erőművek és a háztartási fotovoltaikus energiaforrások magasabb követelményeket tettek az akkumulátorok számára. Jelenleg a szelep által szabályozott lezárt ólom-sav akkumulátorok, a kolloid ólom-sav akkumulátorok és a karbantartásmentes ólom-sav akkumulátorok váltak a fotovoltaikus rendszerek mainstream energiatároló erőforrásai. Ezen akkumulátorok időjárási ellenállása elengedhetetlen a rendszer stabil működésének biztosítása érdekében. Ez a cikk a hőmérsékletnek az akkumulátor élettartamára és kapacitására gyakorolt ​​hatására összpontosít a természetes környezetben, valamint a megfelelő megoldásokra, és ugyanakkor mélyen elemzi az energiatároló ólom-sav akkumulátorok kiválasztásának legfontosabb pontjait.

 

5. A hőmérséklet hatása az ólom-sav akkumulátorok élettartamára
A VRLA ólom-sav akkumulátorok nagyon érzékenyek a hőmérsékleti változásokra. Az Arinius elv szerint, amikor a hőmérséklet meghaladja a 40 fokot, akkor az élete minden 10 fokos növekedésnél felére csökken. Az akkumulátor élettartamának fő oka a kénsav -elektrolit szárítása, a termikus kiszabadulás és a belső rövidzárlat.

A kénsav-elektrolit szárítása az egyik kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja az ólom-sav akkumulátorok élettartamát. A sav száradása az akkumulátor kapacitását csökkenti vagy akár teljes mértékben is meghibásodja, ami az ólom-sav akkumulátorok számára egyedülálló probléma. A lehetséges okok között szerepel az alacsony gáz rekombinációs hatékonyság, a hidrogén- és oxigén evolúció, valamint a víz elpárologása, a vízszivárgás az akkumulátorhéj belsejében, a nem megfelelő vezérlőszelep kialakítása, valamint a töltőberendezések és az akkumulátor feszültsége közötti eltérés. Érdemes megjegyezni, hogy amint a környezeti hőmérséklet emelkedik, a három (2), (3) és (4) tényező által okozott vízvesztési sebesség felgyorsul, ezáltal felgyorsítva az ólom-sav akkumulátor kiszáradását.

Ezen túlmenően a termikus kiszabadulás az ólom-sav akkumulátorok komoly kihívása is. A töltési és kisülési folyamat során az akkumulátor hőt generál. Ha nem kerül kiürítésre időben, akkor az akkumulátor hőmérséklete továbbra is emelkedik. Különösen akkor, ha magas hőmérsékletű környezetben dolgozik, az akkumulátorban felhalmozott hő nehezebb eloszlatni, ami túlmelegedést, fokozott vízvesztést, megnövekedett belső ellenállást és egy ördögi ciklust eredményezhet, fokozatosan termikus kiszabadulássá alakulhat, és végül az akkumulátor meghibásodását okozhatja.

 

A VRLA ólom-sav akkumulátorok rendkívül rossz hővezetőképességgel és rendkívül kis hőkapacitással rendelkeznek, mivel egyedi sovány folyékony szorítószer-kialakításuk és 10% -os pórusuk az elválasztóban. Ez teszi a VRLA ólom-sav akkumulátorokat a hőképzésre a magas hőmérsékletű környezetben. Mivel a biztonsági szelep által kibocsátott gáz mennyisége korlátozott, nehéz eltávolítani az akkumulátor belsejében lévő hőt. Miután a termikus kiszabadulás bekövetkezik, az akkumulátor súlyosan deformálódik, megszakad és teljesen meghibásodik.

Másrészt a belső rövidzárlat az ólom-sav akkumulátor meghibásodásának oka is. Ezt elsősorban a membrán anyag lebomlása és öregedése, az aktív anyag lerombolása és bővítése, vagy a membrán behatolása a töltési folyamat során előállított dendritek általi behatolás. A mély kisülés után az akkumulátor adszorpciós elválasztója hajlamos a bársony vagy a diszpergált csapadék vezetésére, vagy a dendritek képződésére, ami a pozitív és negatív lemezek mikro-rövid áramlását eredményezi.
A VRLA ólom-sav akkumulátorok negatív elektróda redundáns kialakítása miatt a negatív elektróda töltési hatékonysága magasabb, mint a töltés korai és középső szakaszában a pozitív lemezé, tehát a negatív elektróda először elegendő bársonyvezetéket generál, ami elősegíti az oxigén rekombinációs reakcióját. Az akkumulátorok gyártási folyamatában az akkumulátor teljesítményének lebomlása lelassítható a negatív elektróda aktív anyag mennyiségének szabályozásával.
Ezenkívül adalékanyagokat, például fémsókat vagy oxidokat, például cinkt, kadmiumot, lítiumot, kobaltot, rézet és magnéziumot használnak az ólom-sav akkumulátorokban az akkumulátor teljesítményének javítása érdekében. Ezek az adalékanyagok erős elektrolitként működnek, és ionjaik a negatív elektródba vándorolnak a kisülés során. Ezeknek a fémionoknak kémiai koordinációs hatása van, amely csökkentheti az ólom -szulfát képződésének valószínűségét. Még akkor is, ha ólom -szulfát képződik, szerkezete viszonylag puha és könnyebben lágyítható vagy csökkenthető.

Az akkumulátor használatakor próbálja meg fenntartani a stabil hőmérsékletet, és kerülje a drasztikus hőmérsékleti változásokat a dendrit csapadékának esélyének csökkentése érdekében. Összefoglalva: a magas hőmérséklet felgyorsítja az akkumulátor vízveszteségét és szárítását, a termikus kiszabadulást, a pozitív rács korrózióját és a deformációt, míg az alacsony hőmérséklet negatív elektróda passzivációs meghibásodást okozhat. A hőmérsékleti ingadozások felgyorsítják az ólom-sav akkumulátorok belső rövidzárlatát, és ezek a tényezők káros hatással vannak az akkumulátor élettartamára.

 

Vi. A hőmérséklet hatása az ólom-sav akkumulátorra

(I) A korai kapacitásvesztés első típusa, amelyet PCL-ⅰ-nek neveznek

Az ólom-sav akkumulátor kapacitásának hirtelen csökkenésének fő bűnöse a gátréteg. Ez a gát a PB-CA-SN-Al ötvözet regenerációs hibáiból és félvezető hatásáról származik. Egyirányú vezetőképes gátot épít fel a pozitív elektróda aktív anyag és a rács között. Ez a gátréteg komplex kristályokból áll, félvezető tulajdonságokkal és érzékeny a hőmérsékletre. A félvezető dopping folyamat, például az akkumulátor ötvözetek és az ólompaszta adalékanyagok javításával sikeresen javítottuk a vezetőképességet azáltal, hogy kihasználjuk a félvezető kristályok tisztaságra való érzékenységét, ezáltal hatékonyan enyhítve ezt a meghibásodási módot.

 

Ii.

Az ólom-sav akkumulátor kapacitásának lassú csökkenésének valódi bűnöse nem a közös rács korrózió, szulfáció vagy aktív anyagcsomagolás, hanem a porózus aktív anyagok bővítése. Ez a tágulás különösen nyilvánvaló a PBO2 → PBSO4 lágyulási folyamatában, amely nemcsak a pozitív aktív anyag lágyvá válik, és a komplex szerkezet megsérül, hanem fokozatosan azt is okozza, hogy az aktív anyag lágyuljon és leesjen, ami viszont a pozitív lemez lassabban veszíti el kapacitását.

 

Iii.

Az ólom-sav akkumulátorok nem képesek feltölteni a negatív elektróda-adalékanyagok aktivitásának csökkentéséből vagy elvesztéséből. Ez nehézségeket okozhat a töltés, a rossz elfogadás és az elégtelen újratöltés során, és végül a negatív lemez alsó 1\/3 -i szulfációjához vezethet.

Magas hőmérsékleti körülmények között a negatív elektróda -adalékanyagok bomlanak vagy feloldódnak az elektrolitban, ami korai veszteségekhez vezet, majd a negatív elektród bársony vezetékének passziválásához vezet. Éppen ellenkezőleg, alacsony hőmérsékleti körülmények között, a csökkent oldhatóság miatt, még akkor is, ha a kisülési áram megegyezik az alacsony hőmérsékleten történő koncentrációval, és a kisülési sebesség változatlan marad, a telítettség növekszik az alacsony egyensúlyi oldhatósághoz képest. Ezenkívül az alacsony hőmérséklet növeli a savas oldat viszkozitását és csökkenti a sav diffúziós sebességét, ezáltal növelve az akkumulátor belső ellenállását és befolyásolva annak nagy sebességű tömegátadási teljesítményét.

 

A passzivációs réteg vastagsága szorosan kapcsolódik az ólom -szulfát kristályméretéhez, porozitásához és pórusszerkezetéhez, amelyek szorosan kapcsolódnak az ólom -szulfát oldhatóságához és az oldat telítettségéhez az ólomelektród felületén. Alacsony hőmérsékleten, a nagy áram sűrűségén és a kénsav -koncentrációban az oldat telítettsége a negatív elektróda felületén túl magas lesz, ami a passzivációs réteg megvastagodását eredményezi, ami könnyen okozhatja az akkumulátort a kisülési nehézségek miatt. Ebben az időben a negatív lemezt nem lehet tölteni és nem szabadítani.

A hőmérséklet fenti tényezőkre gyakorolt ​​hatása és mértéke több tudományág elméleteit tartalmazza, ideértve az elektrokémiai termodinamikát, az elektrokémiai kinetikát stb. Ez a bomlás végül lerövidíti az ólom-sav akkumulátor élettartamát és csökkenti annak megbízhatóságát.

 

Ezenkívül a pozitív lemez korróziója szintén olyan probléma, amelyet nem lehet figyelmen kívül hagyni. A kémiai termodinamika elve szerint minél magasabb a környezeti hőmérséklet, annál nagyobb az ólom-sav akkumulátor kisülési mélysége, és annál nagyobb az elektrolitsűrűség, ami viszont súlyosbítja a rács korrózióját. A hosszú távú tárolás megvastagítja a korróziós réteget, a rács deformációjával és nyújtásával, ami a rács szakítószilárdságának csökkenését eredményezi. Amikor az aktív anyag leesik, vagy a korróziós termék túl vastag, a rács ellenállás növekedni fog, ezáltal befolyásolva az akkumulátor kapacitását. Amint az akkumulátor kapacitása 20%-kal csökken, akkor sikertelennek ítélhető.

Összefoglalva: elektrokémiai tartályként az akkumulátor nagyon érzékeny a környezeti hőmérséklet változásaira. A környezeti hőmérséklet nemcsak az akkumulátor élettartamát érinti, hanem közvetlen hatással van a kapacitására. A kettő összekapcsolódik és elválaszthatatlan.

Kolloid ólom-sav akkumulátorok (szelep által szabályozott ólom-sav akkumulátorok) fejlesztése
Az utóbbi években az ólom-sav akkumulátorokat széles körben használták a napfény lámpák területén. Amikor azonban a VRLA ólom-sav akkumulátorok órákban dolgoznak természetes környezetben, időjárási ellenállásuk kihívásokkal néz szembe, különösen a -20 fok ~ 40 fokos hőmérsékleti tartományban. A probléma megoldása érdekében sikeresen kifejlesztettünk egy jobb időjárási ellenállású kolloid akkumulátort, amelynek működési hőmérsékleti tartománya elérheti a -40 fokot ~ 60 fokot, tovább bővítve az ólom-sav akkumulátorok alkalmazási tartományát.

 

A kolloid ólom-sav akkumulátor egyedülálló, gazdag folyékony tervezési sémát alkalmaz, és savas folyadékát 20% -kal növeli a VRLA ólom-sav akkumulátorhoz képest. Az akkumulátort a póluscsoport körül és a tartályok között gélelektrolitdal töltik meg, ami nagy hőkapacitással és kiváló hőeloszlással rendelkezik. Ezenkívül a kolloid akkumulátor legyőzi a korai kapacitásvesztés fenti három problémáját, és a következő jelentős előnyökkel rendelkezik:

 

Először egy speciális, nem-folyadék nem-gél elektrolitot használ, hogy gátolja a pozitív lemez aktív anyagának lágyulását és leeresztését az összeszerelési nyomás növelésével (különösen a pozitív lemez felületére gyakorolt ​​nyomás). Ugyanakkor a jól megtervezett vezérlőszelep növeli az oxigén rekombinációt és csökkenti a vízvesztést, ezáltal meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.

Másodszor, a kolloid akkumulátor rácsszerkezetét gondosan megtervezték, speciális folyamatok és anyagkészítmények felhasználásával. Ez a szerkezet mikropórusokat képez, növeli az elektród és az elektrolit közötti reakció interfészét, csökkenti az érintkezési ellenállást és csökkenti az elektród polarizációját. Ez nagymértékben javítja az elektród aktív anyagának, a töltési hatékonyság, valamint az akkumulátor kisülési és kimeneti teljesítményének felhasználási sebességét.

 

Ezenkívül a pozitív rács több elem több ötvözetének kombinációját használja, például a PB-CA-SN-AL-SB-ZN-CD, míg a negatív rács ólom-kalcium-tin-alumínium nagy hidrogén túlpotenciális anyagokat használ. Egy ilyen kialakítás nemcsak javítja az akkumulátor kapacitását és élettartamát, hanem biztosítja azt is, hogy az ólom-tin több elem ötvözet kollektorja a kis belső ellenállás és a korrózióállóság jellemzőivel rendelkezik, és ellenáll a hosszú távú úszó töltéshasználatnak.

 

Ezenkívül új technológiák elfogadásával és a rács anyagképletének javításával a kolloid ólom-sav akkumulátor kúszóállóságát és korrózióállóságát jelentősen javították. Ugyanakkor az alacsony ellenállású porózus PE-elválasztók és a lemezen tervezett gazdag folyadékterület használata biztosítja, hogy a sav ne folytasson, szennyezi a környezetet, vagy korrodálja a berendezés alkatrészeit az akkumulátor működése során, és simán képes felszívni a gázkatódot. Ezek a fejlesztési intézkedések tovább bővítik az akkumulátor élettartamát.

(Vi) Az akkumulátorhéj burkolata egy speciálisan lélegző szelepet, a speciálisan kialakított, speciális adalékanyagokkal kombinálva, amely hatékonyan csökkenti a vízveszteséget.

(Vii) Az adalékanyagok megfelelő használatával a negatív elektród normál töltési állapota fenntartható, a negatív elektróda-szulfidáció megakadályozható, és a negatív elektróda önmagában történő kisülés csökkenthető. Ez nem csak a negatív elektród stabil töltését biztosítja, hanem csökkenti a pozitív elektród polarizációs potenciálját is, ezáltal lelassítva a pozitív rács korrózióját és tovább bővítve az akkumulátor élettartamát.

 

Ezután feltárjuk a fotovoltaikus energiatermelés fejlesztési előzményeit és jelenlegi állapotát. Az első gyakorlati fotovoltaikus cella 1954 -es születése óta a napenergia -fotovoltaikus energiatermelés jelentős előrelépést ért el. Noha fejlődési sebessége kissé lassabb, mint a számítógépek és a száloptikai kommunikáció, a növekvő energiaigény és a hagyományos energia korlátai fokozatosan felhívták a figyelmet a fotovoltaikus energiatermelésre. Különösen az 1973 -as olajválság és az 1990 -es években a környezetszennyezés problémái elősegítették a fotovoltaikus energiatermelési technológia gyors fejlődését. Fejlesztési folyamatát a következő szakaszokban lehet összefoglalni:
1893 -ban a francia tudós, Becquerel felfedezte a "fotovoltaikus hatást", amely megalapozta a fotovoltaikus technológia fejlesztésének alapját. Ezt követően Adams és mások 1876-ban felfedezték a szilárdtest fotovoltaikus hatást a fémekre és a szelén lapokra, és új fejezetet nyitottak a fotovoltaikus technológiában. 1883 -ban az első "szelén fotocell" -et készítettek és használtak érzékeny eszközként különböző területeken.

 

A 20. századba belépő fotovoltaikus technológia jelentős előrelépést ért el. 1930 -ban Schottky javasolta a CU2O gát "fotovoltaikus hatása" elméletét, amely fontos támogatást nyújtott a későbbi kutatásokhoz. Ugyanebben az évben Langer először javasolta a "fotovoltaikus effektus" használatát a "napelemek" előállításához a napenergia elektromos energiává történő átalakításához.

 

A kutatás elmélyítésével a fotovoltaikus sejtek hatékonysága folyamatosan javult. 1954-ben Chabin és Pirson sikeresen gyakorlati egykristályos napelemeket készített az Egyesült Államokban a Bell Laboratories-ban, 6%-os hatékonysággal, ami azt jelezte, hogy a fotovoltaikus technológia új fejlesztési szakaszba lépett. Ugyanebben az évben Wecker felfedezte a gallium-arzenid fotovoltaikus hatását és vékonyrétegű napelemeket készített, tovább előmozdítva a technológia fejlődését.

 

Ezt követően az országok szentelték magukat a fotovoltaikus technológia kutatásának és fejlesztésének. 1958 -ban a napelemeket először használták az űrben, az American Pioneer 1 műholdas tápegységével felszerelve, megmutatva széles körű alkalmazási kilátásait. A polikristályos szilícium-napelemek születésével és a szilícium-napelemek rácshoz kapcsolódó működésével a fotovoltaikus technológia fokozatosan megbízható energiamegoldássá vált.

 

Az 1990 -es évekre való belépés után a fotovoltaikus technológia áttöréssel halad. A gallium-arzenid napelemek fotoelektromos konverziós hatékonysága elérte a 13%-ot, és a vékonyrétegű kadmium-szulfid napelemek hatékonysága szintén elérte a 8%-ot. Ezenkívül az ultraibolya sejtek és a háttérsejtek sikeres fejlesztése tovább javította a fotovoltaikus sejtek hatékonyságát és alkalmazási körét.

 

Ahogy a világ megújuló energiájának törekvése egyre sürgősebbé válik, a fotovoltaikus technológia forró kutatási témává vált. Az országok javasolták a fotovoltaikus tetőterveket és fejlesztési célokat a fotovoltaikus technológia széles körű alkalmazásának elősegítésére. 1997 után az Egyesült Államok, Japán és az Európai Unió mind javasolta a nagy fotovoltaikus fejlesztési tervet, jelezve, hogy a fotovoltaikus technológia éppen a fejlesztési szakaszba kerül.

 

Jelenleg a fotovoltaikus technológia alkalmazása egyre kiterjedtebbé vált, nemcsak fontos szerepet játszik az energiaterületen, hanem tiszta és hatékony energiamegoldásokat is biztosít a szállításhoz, az építkezéshez és más területeken. A jövőre nézve a fotovoltaikus technológia várhatóan fontosabb pozíciót foglal el a globális energiamezőben, és nagyobb mértékben hozzájárul az emberiség fenntartható fejlődéséhez.