Sveobuhvatan uvođenje i pregled solarnih ćelija

I. Sveobuhvatna analiza solarnih ćelija
Solarne ćelije, kao uređaj koji solarnu energiju pretvara u električnu energiju, posljednjih su godina privukle veliku pažnju. Njegov princip rada temelji se na fotoelektričnom učinku. Apsorbiranjem fotona na sunčevoj svjetlosti stimuliraju se elektroni i rupe, a zatim se stvara struja. Solarne ćelije imaju prednosti ekoloških, obnovljivih izvora i bez zagađenja, a široko se koriste u mnogim područjima kao što su domovi, industrije i prijevoz. Zatim ćemo dati sveobuhvatan uvod i pregled solarnih ćelija.

 

Ii. 1. Pregled solarnih ćelija
Solarna energija, koja zauzima osnovni položaj u obnovljivoj energiji, svoju energiju dobiva iz sunčeve svjetlosti koju smo upoznati. Energija biomase, energija vjetra, energija oceana i hidroenergetska energija, ove naizgled raznolike energije, u stvari, svi prate do izvora solarne energije. Općenito govoreći, solarna energija pokriva svu gore spomenutu obnovljivu energiju. Kad se solarnu energiju posebno nazivamo izvorom obnovljivih izvora energije, obično se odnosimo na izravnu pretvorbu i korištenje solarne energije.

Tehnologija solarne toplinske uporabe, to jest učinkovita pretvorba energije solarnog zračenja u toplinsku energiju putem pretvorbenog uređaja, a zatim uporabu ove toplinske energije za proizvodnju električne energije. Slično tome, solarna fotonaponska tehnologija proizvodnje energije, to jest proces pretvaranja energije solarnog zračenja u električnu energiju, također je važna tehnologija. U ovom polju fotoelektrični uređaji za pretvorbu, poput principa fotonapojskog učinka poluvodičkih uređaja, igraju osnovnu ulogu.

Pedesetih godina prošlog vijeka polje korištenja solarne energije uvelo je važan tehnološki skok. Godine 1954. Bell Laboratories u Sjedinjenim Državama uspješno je razvio 6% praktične jednokristalne silicijske stanice, postavljajući temelj za praktičnu primjenu solarnih ćelija. Godine 1955. Tabor iz Izraela predložio je važnu teoriju selektivne apsorpcijske površine, a na temelju ove teorije razvio je učinkovit selektivni prevlačenje solarne apsorpcije, koji je dodatno promovirao razvoj tehnologije korištenja solarne energije.

Osim toga, solarne ćelije također pokazuju svoje jedinstvene karakteristike. Slično je kao ogromni PN spoj koji može učinkovito pretvoriti solarnu energiju u električnu energiju. U standardnim uvjetima osvjetljenja, solarne ćelije mogu generirati nazivni izlazni napon od 0. 48V. Istodobno, ima i sve karakteristike PN spoja, što mu omogućava da kontinuirano stvara električnu energiju pod sunčevom svjetlošću.

U praktičnim primjenama, moduli solarnih ćelija obično se povezuju s više solarnih ćelija i koriste se u učvršćenju solarne rasvjete i drugoj opremi. Ove komponente imaju negativni temperaturni koeficijent, odnosno da će napon pasti za 2MV za svaki porast temperature. Istodobno, oni također imaju ključne parametre kao što su ISC (struja kratkog spoja), IM (vršna struja), VOC (napon otvorenog kruga), VM (vršni napon) i PM (vršna snaga), koji su ključni za normalan rad i optimizaciju sustava.

Vrijedno je napomenuti da ga otvoreni krug ili kratki spoj solarne ćelije neće oštetiti. U stvari, ovu značajku koristimo za kontrolu punjenja i ispuštanja sistemske baterije. Ova metoda inteligentne kontrole nadalje osigurava stabilnost i izdržljivost solarne ćelije.
Izlazna snaga WP solarne ćelije mjeri se u standardnim uvjetima sunčeve svjetlosti. Ovo stanje slijedi 101 standard Europske komisije, uključujući intenzitet zračenja od 1000W\/m2, zračnu masu od AM1.5 i temperaturu baterije od 25 stupnjeva. U praktičnim primjenama takvi su uvjeti približno ekvivalentni sunčevom svjetlu oko podneva sunčanog dana. Međutim, mnogi ljudi pogrešno vjeruju da sve dok postoji sunčeva svjetlost, solarna ćelija može stvoriti nazivnu izlaznu snagu, pa čak i misle da se noću može normalno koristiti pod fluorescentnim svjetlima. U stvari, izlazna snaga solarne ćelije dinamički se mijenja i na njih utječu mnogi čimbenici kao što su vrijeme i mjesto. Stoga će izlazna snaga iste solarne ćelije biti različita u različito vrijeme i mjesta.

 

Iii. 2. Fotonaponski učinak
Fotonaponski učinak ili fotonaponski učinak za kratko, odnosi se na pojavu potencijalne razlike između različitih dijelova nehomogenog poluvodiča ili kombinacije poluvodiča i metala pod osvjetljenjem. Solarne ćelije koriste ovaj učinak za pretvaranje sunčevog zračenja u električnu energiju kroz princip fotoelektrične pretvorbe. Ovaj postupak fotoelektrične pretvorbe naziva se "fotonaponski učinak", pa se solarne ćelije nazivaju i "fotonaponske stanice".

Poluvodički materijal koji se koristi za solarne ćelije posebna je tvar čija su svojstva između vodiča i izolatora. Slično atomima običnih tvari, atomi poluvodiča sastoje se od pozitivno nabijenih jezgara i negativno nabijenih elektrona. Uzimajući primjer poluvodiča silicija, njegov vanjski sloj atoma ima 4 elektrona, koji se kreću oko jezgre u fiksnim orbitama. Kad se uzbuđuju vanjska energija, ti će se elektroni odvojiti od orbite i postati slobodni elektroni, ostavljajući "rupu" u izvornom položaju.

U čistim silikonskim kristalima jednak je broj slobodnih elektrona i rupa. Međutim, dopingom sa specifičnim elementima, kao što su boron i galij, mogu se promijeniti vodljiva svojstva silicija. Ovi elementi mogu uhvatiti elektrone, pretvarajući silicij u poluvodič rupe, predstavljen simbolom P; Dok će dodavanje elemenata poput fosfora i arsena pretvoriti silicij u poluvodič tipa elektrona, predstavljen simbolom N. Kad se ta dva poluvodiča kombiniraju, njihovo će sučelje formirati PN spoj. Upravo ovaj PN spoj čini jezgru solarne ćelije. To je poput barijere koja ometa slobodno kretanje elektrona i rupa.

Kad je solarna ćelija izložena sunčevoj svjetlosti, elektroni apsorbiraju svjetlosnu energiju i prelaze u područje N-tipa, uzrokujući da se regija N-tipa negativno nabije; U isto vrijeme, rupe se kreću u regiju P-tipa, čineći regiju P-tipa pozitivno nabijene. Na taj se način na oba kraja PN spoja generira elektromotivna sila, obično poznata kao napon. Ako su metalne žice zavarene na sloj p-tipa i sloj N-tipa, a opterećenje je spojeno, struja će teći u vanjskom krugu. Spajanjem više takvih elemenata baterije u nizu i paralelno, mogu se generirati potrebni napon i trenutni izlaz.

Trenutno je najzrelija i komercijalno vrijedna solarna ćelija silicijska solarna stanica.
Solarne ćelije, uređaj koji učinkovito pretvara solarnu energiju u električnu energiju kroz fotonaponski učinak, imaju osnovnu strukturu kao što je prikazano na gornjoj slici. Kada dvije različite vrste poluvodičkih materijala, N-tipa i P-tipa, stupaju u kontakt, ugrađeno električno polje koje usmjerava iz P-tipa na N-tipa formira se na njihovom sučelju zbog difuzije i efekata odljeva. Kad sunčeva svjetlost zasja na površini solarne ćelije, fotoni s energijom koja veća od pojasa pobudit će parove elektrona i rupa. Ovi neuravnoteženi nosači manjina učinkovito su razdvojeni pod djelovanjem unutarnjeg električnog polja i akumuliraju se na pozitivnim i negativnim elektrodama baterije, pružajući tako stabilnu struju izlaza za vanjsko opterećenje.

 

Iv. 3. Trend razvoja kristalnih silikonskih solarnih ćelija
Kristalne silikonske solarne ćelije razvijaju se u smjeru visoke učinkovitosti i tankog filma. Što se tiče monokristalnih silicijskih stanica visoke učinkovitosti, kontaktne ćelije u stražnjem točku (PCC) sa Sveučilišta Stanford, pasivirane regije Emitter Region (PESC, PERC, PERL) sa Sveučilišta u Novom Južnom Walesu (UNSW) i lokaliziranog polja na stražnjoj površini (LBSF), izvanredno su u njemačkom institutu. Istodobno, polikristalne silicijske stanice visoke učinkovitosti također su privukle veliku pažnju. Njihova prednost je što mogu izravno pripremiti kvadratne silicijske ingote velike veličine pogodne za veliku proizvodnju, jednostavnu opremu i proces proizvodnje koji štedi energiju. Iako su na učinkovitost polikristalnih silicijskih stanica utječe granice materijala i zrna, njegove performanse značajno su poboljšane prihvaćanjem tehnologija poput gettering, pasivizacije i stražnjeg polja. Među njima se konvencionalni postupak izvođenja aluminija formira sinteriranjem nakon isparavanja aluminijskog filma na poleđini stanice, što ne samo da pojednostavljuje proces proizvodnje, već i pomaže u poboljšanju učinkovitosti ćelije. Pored toga, pasivacija vodika, kao učinkovita metoda za poboljšanje kvalitete polikristalnog silicija, može značajno smanjiti nedostatke poput visećih veza u silicijskom tijelu kroz ionsku implantaciju ili tretman u plazmi. Istodobno, sloj anti-refleksnog filma silicijuma nitrida obložen je na površini polikristalnih silicijskih solarnih ćelija PECVD-om, koji također može postići pasivaciju vodika polikristalnog silicija. Pored toga, tehnologija pasivacije površinskih kisika također se široko koristi u solarnim ćelijama visoke učinkovitosti, posebno u fotonaponskim kristalnim silikonskim materijalima, gdje je učinak očigledniji. Toplinska oksidacija jedno je od najčešće korištenih tehničkih sredstava, a površinska oksidacija PECVD -a na nižoj temperaturi također pokazuje određeni potencijal.
Površinski tretman polikristalnih silikonskih solarnih ćelija

Zbog prisutnosti više kristalnih orijentacija na površini polikristalnih silicijskih solarnih stanica, teško je dobiti idealnu baršunastu strukturu jetkanjem poput jednokristalnog silicija s (100) kristalnom orijentacijom. Stoga su istraživači posvećeni istraživanju različitih metoda površinskog liječenja kako bi se postigla svrha anti-refleksije. Među njima, uporaba kotača za brušenje s više postolja za ublažavanje površine silikonskih rezina može skratiti vrijeme procesa od 10 cm × 10 cm silikonskih vafera na 30 sekundi, pokazujući određeni praktični potencijal.

Pored toga, porozni silicij također se smatra praktičnom opcijom za anti-reflekcijske filmove za polikristalne silicijske solarne ćelije. Njegov efekt anti-refleksije usporediv je s učinkom dvostrukih anti-refleksnih filmova, povećavajući na taj način učinkovitost polikristalnih silicijskih stanica na 13,4%.

Istraživanje i razvoj baterija s tankim filmom

Kako bi se dodatno smanjilo troškove solarnih ćelija, fotonaponski polje i dalje istražuje istraživanje i razvoj baterija tankog filma. Trenutno su uspješno razvijene amorfne silicijske tanko-filmske baterije, baterije galija sulfida (CDTE) i bakrene selenide od bakra (CIS). Konkretno, amorfne silicijske baterije imaju relativno jednostavan postupak pripreme i niske troškove i privukle su široku pažnju.

 

Pakiranje solarnih ćelija

Oblik pakiranja solarnih ćelija ključan je za radni vijek baterije. Trenutno je postupak laminacije postao glavni tok, koji može osigurati radni vijek solarnih ćelija više od 25 godina. Suprotno tome, iako je početna pojava kapsulacije kapljicama prelijepa, radni vijek solarne ćelije ograničen je na 1 ~ 2 godine. Stoga, za aplikacije kao što su solarni travnjak niske snage za koje ne zahtijeva visok životni vijek, može se koristiti oblik kapsulacije kapsa; Dok je za solarna svjetla s jasnim životnim vijekom, preporučuje se odabir obrasca laminiranog enkapsulacije. Osim toga, nova vrsta materijala silikonskog gela također se koristi za kapsulu kapsulacije solarnih ćelija, a kaže se da je njegov radni vijek do 10 godina.

 

Klasifikacija sustava za proizvodnju fotonaponskih energija

Sustavi za proizvodnju fotonaponskih energije mogu se podijeliti u dvije vrste: neovisni i povezani s mrežom. Neovisni fotonaponski sustavi za proizvodnju energije uglavnom se koriste u udaljenim područjima ili područjima bez pokrivanja mreže; Dok su sustavi za proizvodnju fotonaponskih energije povezani s mrežom spojeni na mrežu, a generirana električna energija može se izravno unijeti u mrežu.

1. Neovisni solarni sustavi za proizvodnju električne energije obično uključuju sljedeće temeljne komponente:

Niz solarnih ćelija: Sastoji se od modula solarnih ćelija raspoređenih i povezanih na određeni način, koji su podržani zagradima i temeljima.

Baterija za skladištenje energije: Može se odabrati prema stvarnim potrebama i može biti različite vrste punjivih baterija.

Kontroler: Posebno je odgovoran za kontrolu postupka punjenja solarne ćelije na bateriju za skladištenje energije. Ima višestruke zaštitne funkcije kako bi osigurao siguran i stabilan rad sustava.
Inverter: Uređaj koji pretvara istosmjernu snagu koju pruža baterija za pohranu energije u potrebnu izmjeničnu snagu. Na primjer, u Kini je izlazni napon 220V, a frekvencija 50Hz.
Okvir za distribuciju i povezivanje žica: odgovoran je za povezivanje različitih komponenti sustava i upravljanje izlaznom snagom.

 

2. Neovisni sustav za proizvodnju električne energije solarnog DC
Obično uključuje sljedeće jezgrene komponente:

Niz solarnih ćelija: Sastoji se od modula solarnih ćelija raspoređenih i povezanih na određeni način, koje su čvrsto podržane zagradima i temeljima.

Baterija za pohranu energije: Odabrana je prema stvarnim potrebama upotrebe i može uključivati ​​različite vrste punjivih baterija.

Kontroler: Posebno je odgovoran za nadgledanje i kontrolu postupka punjenja polja solarnih ćelija na bateriju za pohranu energije. Njegove ugrađene višestruke zaštitne funkcije dizajnirane su kako bi se osiguralo kontinuirani siguran i stabilan rad sustava.

Okvir za distribuciju i povezivanje žica: odgovoran je za povezivanje različitih komponenti u sustavu jedni s drugima i učinkovito upravljanje izlaznom snagom.

 

3. Sustav proizvodnje energije sa solarnom izmjeničnom strujom
Sustav za proizvodnju električne energije u solarnom izmjeničnom napajanju obično uključuje sljedeće komponente:

Niz solarnih ćelija: Sastoji se od modula solarnih ćelija raspoređenih i povezanih na određeni način, koje su čvrsto podržane zagradima i temeljima.

Baterija za pohranu energije: Odaberite prema stvarnim potrebama upotrebe, koje mogu uključivati ​​različite vrste punjivih baterija.

Kontroler: Odgovoran za praćenje i kontrolu postupka punjenja solarnog niza do baterije za pohranu energije. Njegove ugrađene višestruke zaštitne funkcije osiguravaju kontinuirani siguran i stabilan rad sustava.

Pretvarač povezan s rešetkom: Uključuje istosmjernoj snazi ​​baterije za skladištenje energije u potrebnu izmjeničnu snagu, poput 220V50Hz koji se obično koristi u Kini.

Okvir za distribuciju i povezivanje žica: odgovoran je za povezivanje i upravljanje izlaznom snagom različitih komponenti u sustavu.

Pored toga, sustavi solarne rasvjete također su važno područje aplikacije. Dizajn solarnih svjetiljki mora razmotriti specifične uvjete područja upotrebe. U Istočnoj Kini, odgovarajući omjer između nazivne izlazne snage modula solarnih ćelija i ulazne snage svjetiljki iznosi oko 2 ~ 4: 1, a specifični omjer ovisi o radnom vremenu svjetiljki i rasvjetnim potrebama kontinuiranih kišnih dana. Instalacija solarnih ćelija također je ključna veza. Njegov kut i smjer nagiba utjecati će na izlaznu snagu i radni vijek. U donjem dosegu rijeke Yangtze idealan kut nagiba solarnih ćelija je oko 40 stupnjeva, okrenut prema jugu. Istodobno, kako bi se spriječilo takozvani "efekt toplinskog otoka", to jest, jedna solarna ćelija može biti oštećena toplinom nakon blokiranja, zapravo se koristi modul solarnih ćelija sastavljen od više solarnih ćelija, a poduzimaju se mjere poput naginjanja i instalacije igle otpornih na ptice.

Bez obzira na stil i snagu solarnih svjetiljki, ključni je upravljački krug naboja i pražnjenja, jedna od njegovih temeljnih komponenti. Kako bi se osigurala izdržljivost baterije, uvjeti naboja i pražnjenja moraju se strogo kontrolirati kako bi se spriječilo preplavivanje i duboko ispuštanje. Osim toga, zbog velike fluktuacije ulazne energije solarnog fotonaponskog sustava za proizvodnju energije, kontrola punjenja baterije u sustavu za proizvodnju fotonaponske energije složenija je od običnih baterija. Učinkovitost solarnih svjetiljki često ovisi o dizajnu i primjeni kruga upravljanja nabojem i pražnjenjem. Ako postoji nedostatak kruga upravljanja nabojem i pražnjenja visokih performansi, izvedbu solarnih svjetiljki teško je zajamčiti.

 

U kontekstu široke primjene solarne fotonaponske proizvodnje energije, odabir baterija olovnih kiselina za skladištenje energije je posebno važan. Od velikih solarnih fotonaponskih projekata u Europi i Sjedinjenih Država do projekta Guangming moje zemlje, solarna fotonaponska generacija energije pokazala je snažan razvojni zamah. S napretkom fotonaponske tehnologije i popularizacijom jeftinih fotonaponskih modula, scenariji primjene kao što su solarne svjetiljke, fotonaponske elektrane i izvori fotonaponskog energije u domaćinstvu postavili su veće zahtjeve za baterije. Trenutno su zapečaćene baterije s olovnim kiselinama regulirane ventilom, koloidne baterije s olovnim kiselinama i baterije bez održavanja olovne kiseline postale su glavni izvori energije za skladištenje energije u fotonaponskim sustavima. Vremenski otpor ovih baterija ključan je za osiguravanje stabilnog rada sustava. Ovaj će se članak usredotočiti na utjecaj temperature na trajanje baterije i kapacitet u prirodnim okruženjima i odgovarajućim rješenjima, a istovremeno duboko analiziraju ključne točke odabira baterija za skladištenje energetske kiseline.

 

5. Utjecaj temperature na vijek trajanja baterija olovnih kiselina
VRLA baterije s olovnim kiselinama vrlo su osjetljive na temperaturne promjene. Prema Ariniusovom principu, kada temperatura prelazi 40 stupnjeva, njegov će se život prepoloviti za svakih 10 stupnjeva. Glavni razlozi završetka trajanja baterije uključuju sušenje elektrolita sumporne kiseline, toplinskog bijega i unutarnjeg kratkog spoja.

Sušenje elektrolita sumporne kiseline jedan je od ključnih čimbenika koji utječu na vijek baterija olovnih kiselina. Sušenje kiseline uzrokovat će da se kapacitet baterije smanjuje ili čak u potpunosti ne uspije, što je problem jedinstven za baterije s olovnim kiselinama. Mogući razlozi uključuju nisku učinkovitost rekombinacije plina, evoluciju vodika i kisika i isparavanje vode, prodiranje vode unutar školjke baterije, nepravilni dizajn upravljačkih ventila i neusklađenost između opreme za punjenje i napona baterije. Vrijedno je napomenuti da će, kako se temperatura okoline raste, brzina gubitka vode uzrokovana tri faktora (2), (3) i (4) ubrzava, ubrzavajući na taj način suho neuspjeh baterije od olovne kiseline.

Pored toga, toplinski bijeg također je glavni izazov s kojima se suočavaju baterije s olovnim kiselinama. Tijekom postupka punjenja i ispuštanja, baterija stvara toplinu. Ako se ne isprazni na vrijeme, temperatura baterije će i dalje rasti. Osobito kada radite u okruženju s visokim temperaturama, toplinu se akumulira unutar baterije teže je rasipati, što može dovesti do pregrijavanja, povećanog gubitka vode, povećanog unutarnjeg otpora i začaranog ciklusa, postupno se razvijajući u toplinsko otpadanje i u konačnici uzrokujući kvar baterije.

 

VRLA baterije s olovnim kiselinama imaju izuzetno lošu toplinsku vodljivost i izuzetno mali toplinski kapacitet zbog jedinstvenog dizajna zatezanja tekućine i 10% pora u separatoru. Zbog toga je VRLA baterije s olovnim kiselinama sklonije toplinskom otpadu u okruženjima s visokim temperaturama. Budući da je količina plina otpuštena sigurnosnim ventilom ograničena, teško je oduzeti toplinu unutar baterije. Jednom kada dođe do termičkog odlaska, baterija će biti ozbiljno deformirana, puknula i potpuno propala.

S druge strane, unutarnji kratki spoj također je uzrok kvara baterije s olovnim kiselinama. To je uglavnom uzrokovano razgradnjom i starenjem materijala dijafragme, prolijevanjem i širenjem aktivnog materijala ili prodiranjem u dijafragmu dendritima generiranim tijekom postupka punjenja. Nakon dubokog pražnjenja, adsorpcijski separator baterije sklon je olovu baršuna ili raspršenim oborinama ili stvaranju dendrita, što rezultira mikro-kratkim krugovima pozitivnih i negativnih ploča.
Zbog negativnih elektroda suvišnog dizajna VRLA baterija s olovnim kiselinama, učinkovitost punjenja negativne elektrode veća je od one pozitivne ploče u ranim i srednjim fazama punjenja, tako da će negativna elektroda prvo stvoriti dovoljno baršunastih olova, što je pogodno reakciji rekombinacije kisika. U procesu proizvodnje baterija, degradacija performansi baterije može se usporiti kontrolirajući količinu aktivnog materijala negativnog elektroda.
Osim toga, aditivi poput metalnih soli ili oksida kao što su cink, kadmij, litij, kobalt, bakar i magnezij obično se koriste u baterijama s olovnim kiselinama za poboljšanje performansi baterije. Ovi aditivi djeluju kao jaki elektroliti, a njihovi ioni migriraju u negativnu elektrodu tijekom pražnjenja. Ovi metalni ioni imaju učinak kemijske koordinacije, što može smanjiti vjerojatnost stvaranja olovnog sulfata. Čak i ako se formira olovni sulfat, njegova je struktura relativno meka i lakše je omekšati ili smanjiti.

Kada koristite bateriju, pokušajte održavati stabilnu temperaturu i izbjeći drastične promjene temperature kako biste smanjili mogućnost oborina dendrita. Ukratko, visoka temperatura ubrzat će gubitak i sušenje vode baterije, toplinsko otpadanje, pozitivnu koroziju i deformaciju mreže, dok niska temperatura može uzrokovati negativan kvar pasivacije elektroda. Temperaturne fluktuacije ubrzat će unutarnji kratki spoj baterija s olovnim kiselinama, a ti će faktori imati štetan utjecaj na trajanje baterije.

 

Vi. Učinak temperature na kapacitet baterije od olova-kiseline

(I) Prva vrsta ranog gubitka kapaciteta, nazvana PCL-ⅰ

Glavni krivac za nagli pad kapaciteta baterije od olova je barijerski sloj. Ova barijera izvedena je iz oštećenja regeneracije i poluvodičkog učinka legure PB-CA-SN-AL. Izgrađuje jednodnevnu vodljivu barijeru između aktivnog materijala pozitivne elektrode i mreže. Ovaj se barijerski sloj sastoji od složenih kristala s svojstvima poluvodiča i osjetljiv je na temperaturu. Poboljšanjem postupka dopinga poluvodiča, kao što su legure baterije i aditivi za olovo paste, uspješno smo poboljšali vodljivost iskorištavanjem osjetljivosti kristala poluvodiča na čistoću, čime se učinkovito ublažava ovaj način neuspjeha.

 

(Ii) Druga vrsta ranog gubitka kapaciteta, nazvana PCL-ⅱ

Pravi krivac za spor pad kapaciteta baterije od olovne kiseline nije uobičajena korozija mreže, sulfacija ili aktivni prolijevanje materijala, već širenje poroznih aktivnih materijala. Ovo širenje posebno je vidljivo u procesu omekšavanja PBO2 → PBSO4, što ne samo da uzrokuje oštećenja pozitivnog aktivnog materijala i da se složena struktura ošteti, već i postupno uzrokuje omekšavanje i pad aktivnog materijala, što zauzvrat uzrokuje da pozitivna ploča gubi kapacitet sporijom.

 

(Iii) Treća vrsta ranog gubitka kapaciteta, koja se naziva PCL-ⅲ

Problem baterija olova koji nisu u stanju napuniti često proizlazi iz smanjenja ili gubitka aktivnosti negativnih aditiva za elektrode. To može dovesti do poteškoća u naplati, lošeg prihvaćanja i nedovoljnog punjenja, a u konačnici dovesti do sulfacije donje 1\/3 negativne ploče.

U uvjetima visoke temperature, negativni aditivi elektroda raspadat će se ili otopiti u elektrolitu, što će dovesti do ranih gubitaka, a zatim pasivacije negativnog baršunskog olova. Suprotno tome, u uvjetima niske temperature, zbog smanjene topljivosti, čak i ako je struja pražnjenja jednaka kao koncentracija na niskoj temperaturi, a brzina pražnjenja ostaje nepromijenjena, zasićenost će se povećati u odnosu na nisku ravnotežljivost topljivosti. Pored toga, niska temperatura će povećati viskoznost otopine kiseline i smanjiti brzinu difuzije kiseline, povećavajući tako unutarnji otpor baterije i utjecati na njegove velike brzine prijenosa mase.

 

Debljina pasivizacijskog sloja usko je povezana s veličinom kristala, poroznošću i strukturom pore sulfata, koji su usko povezani s topljivošću olovnog sulfata i zasićenjem otopine na površini olovne elektrode. Pod niskom temperaturom, visoka gustoća struje i koncentracije sumporne kiseline, zasićenost otopine na površini negativne elektrode bit će previsoka, što rezultira zadebljanjem pasivizacijskog sloja, što lako može uzrokovati da baterija ne uspije zbog poteškoća u pražnjenju. U ovom trenutku, negativna ploča se ne može naplatiti niti isprazniti.

Mehanizam i stupanj utjecaja temperature na gore navedene čimbenike uključuju teorije iz više disciplina, uključujući elektrokemijsku termodinamiku, elektrokemijsku kinetiku itd. Vrijedno je napomenuti da visoka temperatura uzrokuje oksidacijsko kvar aditiva u bateriji, što zauzvrat uzrokuje da aktivni materijal otpada i ubrzava rani kapci. Ovo propadanje na kraju će skratiti vijek trajanja baterije s olovnim kiselinama i smanjiti njegovu pouzdanost.

 

Pored toga, korozija pozitivne ploče također je problem koji se ne može zanemariti. Prema principu kemijske termodinamike, što je veća temperatura okoline, veća je dubina pražnjenja baterije od olovne kiseline i veća je gustoća elektrolita, što zauzvrat pogoršava koroziju rešetke. Dugotrajno skladištenje zadebljat će sloj korozije, praćen deformacijom i istezanjem rešetke, što je rezultiralo smanjenjem vlačne čvrstoće rešetke. Kad aktivni materijal padne ili je proizvod korozije previše gust, otpor mreže će se povećati, utječući na tako kapacitet baterije. Jednom kada kapacitet baterije padne za 20%, može se ocijeniti kao neuspjelo.

Ukratko, kao elektrokemijski spremnik, baterija je vrlo osjetljiva na promjene u temperaturi okoline. Ambijentalna temperatura ne samo da utječe na vijek trajanja baterije, već ima i izravan utjecaj na njegov kapacitet. Njih dvoje su međusobno povezani i nerazdvojni.

Razvoj koloidnih baterija s olovnim kiselinama (baterije regulirane ventilom)
Posljednjih godina baterije s olovnim kiselinama široko se koriste u polju solarnih svjetiljki. Međutim, kada VRLA baterije s olovnim kiselinama rade svakodnevno u prirodnim okruženjima, njihov otpor vremenske uvjete suočen je s izazovima, posebno u rasponu temperature od -20 stupnja ~ 40 stupnjeva. Da bismo riješili ovaj problem, uspješno smo razvili koloidnu bateriju s boljim vremenskim otporom, čiji raspon radne temperature može dostići -40 stupanj ~ 60 stupnjeva, dodatno proširivši raspon primjene baterija s olovnim kiselinama.

 

Koloidna baterija s olovnom kiselinom prihvaća jedinstvenu bogatu shemu dizajna tekućine, a njegova kiselina tekućina povećava se za 20% u usporedbi s VRLA baterijom od olovne kiseline. Baterija je napunjena gel elektrolitom oko skupine pola i između spremnika, zbog čega ima veliki toplinski kapacitet i izvrsno rasipanje topline. Pored toga, koloidna baterija također prevladava navedena tri problema ranog gubitka kapaciteta i ima sljedeće značajne prednosti:

 

Prvo, koristi poseban ne-tekući ne-GEL elektrolit za inhibiranje omekšavanja i prolijevanja aktivnog materijala pozitivne ploče povećavajući tlak sklopa (posebno tlak na površini pozitivne ploče). Istodobno, dobro dizajnirani upravljački ventil povećava rekombinaciju kisika i smanjuje gubitak vode, povećavajući tako vijek trajanja baterije.

Drugo, struktura mreže koloidne baterije pažljivo je dizajnirana, koristeći posebne procesne sredstva i formulacije materijala. Ova struktura tvori mikropore, povećava reakcijsko sučelje između elektrode i elektrolita, smanjuje kontaktni otpor i smanjuje polarizaciju elektrode. To uvelike poboljšava brzinu iskorištavanja aktivnog materijala elektrode, učinkovitost punjenja i pražnjenje i izlazna snaga baterije.

 

Nadalje, pozitivna mreža koristi kombinaciju više legura više elemenata kao što je PB-CA-SN-AL-SB-ZN-CD, dok negativna mreža koristi olovne-kalcij-aluminij-aluminijski visoki pretežni materijali. Takav dizajn ne samo da poboljšava kapacitet i vijek trajanja baterije, već i osigurava da kolekcionar s multi-element legurom olova ima karakteristike malog unutarnjeg otpora i otpornosti na koroziju, te može izdržati dugotrajnu uporabu plutanja naboja.

 

Osim toga, prihvaćanjem novih tehnologija i poboljšanjem formule materijala mreže, otpornost na puzanje i korozijska otpornost na koloidnu bateriju s olovnom kiselinom značajno su poboljšani. Istodobno, upotreba poroznih separatora PE niske otpornosti i bogatog tekućeg prostora dizajniranog u ploči osigurava da kiselina ne preplavi, zagađuje okoliš ili dijelove opreme korodira tijekom rada baterije i može glatko apsorbirati plinski katodu. Ove mjere poboljšanja dodatno proširuju vijek trajanja baterije.

(Vi) Poklopac školjke baterije prihvaća posebno dizajnirani ventil za prozračni ventil, u kombinaciji s posebnim aditivima, koji učinkovito smanjuje gubitak vode.

(VII) Pravilnim korištenjem aditiva može se održavati normalno stanje punjenja negativne elektrode, negativna sulfidacija elektroda može se spriječiti, a negativna elektroda samo-odblažavanje može se smanjiti. To ne samo da osigurava stabilno punjenje negativne elektrode, već i smanjuje potencijal polarizacije pozitivne elektrode, usporavajući na taj način koroziju pozitivne mreže i daljnje produljenje servisnog vijeka baterije.

 

Zatim ćemo istražiti povijest razvoja i trenutno stanje stvaranja fotonaponske energije. Od rođenja prve praktične fotonaponske stanice 1954. godine, solarna fotonaponska stvaranje energije postigla je značajan napredak. Iako je njegova brzina razvoja nešto sporija od računala i komunikacije optičkih vlakana, rastuća potražnja za energijom i ograničenja konvencionalne energije postupno su privlačile pažnju na stvaranje fotonaponske energije. Konkretno, naftna kriza 1973. i problemi zagađenja okoliša u 1990 -ima promicali su brzi razvoj tehnologije za proizvodnju fotonaponske energije. Njegov razvojni proces može se sažeti u sljedeće faze:
1893. francuski znanstvenik Becquerel otkrio je "fotonaponski učinak", postavljajući temelj za razvoj fotonaponske tehnologije. Nakon toga, Adams i drugi otkrili su fotonaponski učinak čvrstog stanja na metale i listove selena 1876. godine, otvarajući novo poglavlje fotonaponske tehnologije. 1883. godine napravljena je prva "selenijska fotocelija" i korištena kao osjetljiv uređaj u različitim poljima.

 

Ulazeći u 20. stoljeće, fotonaponska tehnologija postigla je značajan napredak. 1930. Schottky je predložio teoriju "fotonapojskog učinka" barijere CU2O, koja je pružila važnu potporu za kasnija istraživanja. Iste godine, Langer je prvo predložio da se koristi "fotonaponski učinak" za proizvodnju "solarnih ćelija" kako bi se postigla pretvorba solarne energije u električnu energiju.

 

Uz produbljivanje istraživanja, učinkovitost fotonaponskih stanica kontinuirano se poboljšavala. Godine 1954. Chabin i Pirson uspješno su napravili praktične jednokristalne solarne ćelije u Bell Laboratories u Sjedinjenim Državama, s učinkovitošću od 6%, što je označilo da je fotonaponska tehnologija ušla u novu fazu razvoja. Iste godine, Wecker je otkrio fotonaponski učinak galij arsenida i napravio solarne ćelije tankog filma, dodatno promičući razvoj tehnologije.

 

Nakon toga, zemlje su se posvetile istraživanju i razvoju fotonaponske tehnologije. Godine 1958. solarne ćelije su prvi put korištene u prostoru, opremljene napajanjem američkog satelita Pioneer 1, pokazujući svoje široke izglede za primjenu. Rođenjem polikristalnih silicijskih solarnih ćelija i mrežnim radom silikonskih solarnih ćelija, fotonaponska tehnologija postupno postaje pouzdana energetska otopina.

 

Nakon ulaska u 1990 -ih, fotonaponska tehnologija postigla je napredak. Efikasnost fotoelektrične pretvorbe solarnih ćelija galija arsenida dosegla je 13%, a učinkovitost solarnih ćelija tanko-filma kadmij sulfida također je dosegla 8%. Pored toga, uspješan razvoj ultraljubičastih stanica i stanica stražnjeg polja dodatno je poboljšao učinkovitost i opseg primjene fotonaponskih stanica.

 

Kako svjetska potraga za obnovljivom energijom postaje sve hitnija, fotonaponska tehnologija postala je vruća tema istraživanja. Zemlje su predložile fotonaponske planove krova i razvojne ciljeve za promicanje široke primjene fotonaponske tehnologije. Nakon 1997. godine, Sjedinjene Države, Japan i Europska unija predložile su sve planove razvoja velikih fotonaponskih razvoja, što ukazuje na to da će fotonaponska tehnologija uvesti u novu fazu razvoja.

 

Trenutno je primjena fotonaponske tehnologije postajala sve opsežnija, ne samo da igra samo važnu ulogu u polju napajanja, već i pruža čista i učinkovita energetska rješenja za prijevoz, izgradnju i druga polja. Gledajući u budućnost, očekuje se da će fotonaponska tehnologija zauzeti važniju poziciju u globalnom energetskom polju i dati veći doprinos održivom razvoju čovječanstva.