Alhliða kynning og yfirlit yfir sólarfrumur

I. Alhliða greining á sólarfrumum
Sólfrumur, sem tæki sem breytir sólarorku í raforku, hafa vakið mikla athygli undanfarin ár. Vinnandi meginregla þess er byggð á ljósafræðilegum áhrifum. Með því að taka upp ljóseindir í sólarljósi eru rafeindir og göt örvaðar og þá myndast straumur. Sólfrumur hafa þá kosti að vera umhverfisvæn, endurnýjanleg og mengunarlaus og eru mikið notuð á mörgum sviðum eins og heimilum, atvinnugreinum og flutningum. Næst munum við gefa yfirgripsmikla kynningu og yfirlit yfir sólarfrumur.

 

II. 1. yfirlit yfir sólarfrumur
Sólarorka, sem gegnir kjarnastöðu í endurnýjanlegri orku, öðlast orku sína frá sólarljósi sem við þekkjum. Lífmassa orka, vindorka, sjávarorku og vatnsafl, þessar að því er virðist fjölbreyttu orkuform, raunar allt rekja til uppsprettu sólarorku. Í stórum dráttum nær sólarorkan alla endurnýjanlega orku sem nefnd er hér að ofan. Þegar við vísum sérstaklega til sólarorku sem endurnýjanlegrar orkugjafa vísum við venjulega til beinnar umbreytingar og nýtingar sólarorku.

Sólar hitauppstreymi tækni, það er skilvirk umbreyting sólargeislunarorku í hitauppstreymi í gegnum umbreytingartæki og síðan notkun þessarar hitauppstreymis til að framleiða rafmagn. Að sama skapi er sólarljósmyndunartækni, það er að segja að umbreyta sólargeislunarorku í raforku, einnig mikilvæg tækni. Á þessu sviði gegna ljósafræðilegum umbreytingartækjum, svo sem meginreglu ljósgeislunarinnar í hálfleiðara tækjum, kjarnahlutverki.

Á sjötta áratugnum hófst sviði sólarorku nýtingar í mikilvægu tæknilegu stökki. Árið 1954 þróuðu Bell Laboratories í Bandaríkjunum með góðum árangri 6% hagnýtri kísilfrumu eins kristals og lagði grunninn að hagnýtri notkun sólarfrumna. Árið 1955 lagði Tabor í Ísrael til mikilvæga kenningu um sértækt frásogsyfirborð og byggði á þessari kenningu, þróaði skilvirkt sértækt sólarupptökuhúð, sem ýtti enn frekar undir þróun sólarorkutækni.

Að auki sýna sólarfrumur einnig einstök einkenni þeirra. Það er svipað og risastórt PN mótum, sem getur umbreytt sólarorku á skilvirkan hátt í raforku. Við venjulegar lýsingaraðstæður geta sólarfrumur myndað metna framleiðsla spennu 0. 48V. Á sama tíma hefur það einnig öll einkenni PN mótunarinnar, sem gerir það kleift að framleiða stöðugt rafmagn undir sólarljósi.

Í hagnýtum forritum eru sólarfrumueiningar venjulega tengdar með mörgum sólarfrumum og notaðar í sólarlýsingum og öðrum búnaði. Þessir íhlutir eru með neikvæða hitastigstuðul, það er að spennan mun lækka um 2MV fyrir hverja gráðu hækkun hitastigs. Á sama tíma eru þeir einnig með lykilbreytur eins og ISC (skammhlaupsstraum), IM (hámarksstraumur), VOC (opinn hringrás), VM (hámarksspenna) og PM (hámarkskraftur), sem eru nauðsynlegir fyrir venjulega notkun og hagræðingu kerfisins.

Þess má geta að opinn hringrás eða skammhlaupsástand sólarfrumunnar skemmir það ekki. Reyndar notum við þennan eiginleika til að stjórna hleðslu og losun rafhlöðu kerfisins. Þessi greinda stjórnunaraðferð tryggir enn frekar stöðugleika og endingu sólarfrumunnar.
Framleiðsluafl WP sólarfrumunnar er mælt við venjulegar sólarljósskilyrði. Þetta ástand fylgir 101 staðli Evrópusambandsins, þar með talinn geislunarstyrkur 1000W\/m2, loftmassi AM1,5 og rafhlöðuhitastig 25 gráðu. Í hagnýtum forritum eru slíkar aðstæður um það bil jafngildir sólarljósinu um hádegi á sólríkum degi. Margir trúa því ranglega að svo framarlega sem sólarljós er, getur sólarfruman myndað metinn afköst og jafnvel haldið að það sé hægt að nota það venjulega undir flúrljósum á nóttunni. Reyndar breytist afköst sólarfrumunnar á virkan hátt og hefur áhrif á marga þætti eins og tíma og stað. Þess vegna verður framleiðsla kraftur sömu sólarfrumu mismunandi á mismunandi tímum og stöðum.

 

Iii. 2. Ljósmyndunaráhrif
Ljósmyndaáhrifin, eða ljósgeislunaráhrifin í stuttu máli, vísa til fyrirbæri hugsanlegs munar á mismunandi hlutum óeðlilegs hálfleiðara eða sambland af hálfleiðara og málmi undir lýsingu. Sólfrumur nota þessi áhrif til að umbreyta sólargeislun í raforku í gegnum meginregluna um umbreytingu á ljósmælingu. Þetta umbreytingarferli ljósafreka er kallað „ljósmyndaáhrif“, þannig að sólarfrumur eru einnig kölluð „Photovoltaic frumur“.

Hálfleiðari efnið sem notað er við sólarfrumur er sérstakt efni sem eiginleikar eru á milli leiðara og einangrunar. Svipað og atóm venjulegra efna eru atóm hálfleiðara samsett úr jákvætt hlaðnum kjarna og neikvætt hlaðnar rafeindir. Að taka hálfleiðara kísil sem dæmi, ytra lag af atómum hefur 4 rafeindir, sem hreyfast um kjarnann í föstum sporbrautum. Þegar þær eru spenntar fyrir utanaðkomandi orku munu þessar rafeindir slíta sig frá sporbrautinni og verða frjálsar rafeindir og skilja eftir „gat“ í upphaflegu stöðu.

Í hreinum sílikonkristöllum er fjöldi ókeypis rafeinda og göts jafn. Hins vegar, með lyfjamisnotkun með sérstökum þáttum, svo sem bór og gallium, er hægt að breyta leiðandi eiginleikum kísils. Þessir þættir geta handtekið rafeindir og breytt kísil í hálfleiðara af gerð, táknað með tákninu P; Þó að viðbót af þáttum eins og fosfór og arseni muni breyta sílikoni í hálfleiðara af rafeindategundum, táknað með tákninu N. Þegar þessir tveir hálfleiðarar sameinast, mun viðmót þeirra mynda PN mótum. Það er þessi PN mótum sem myndar kjarna sólarfrumunnar. Það er eins og hindrun sem hindrar frjálsa hreyfingu rafeinda og götna.

Þegar sólarfruman verður fyrir sólarljósi taka rafeindir upp ljósorku og fara til N-gerð svæðisins, sem veldur því að N-gerð svæðið er neikvætt hlaðin; Á sama tíma fara göt til P-gerð svæðisins og gera P-gerð svæðið jákvætt hlaðið. Á þennan hátt er rafsegulkraftur, almennt þekktur sem spenna, myndaður í báðum endum PN mótanna. Ef málmvírar eru soðnar í P-gerð lagsins og N-gerð lagsins í sömu röð og álagið er tengt mun straumurinn renna í ytri hringrásina. Með því að tengja marga slíka rafhlöðuþætti í röð og samhliða er hægt að búa til nauðsynlega spennu og núverandi framleiðsla.

Sem stendur er þroskaðasta og viðskiptalegasta sólarfrumur kísilsólfruman.
Sólfrumur, tæki sem breytir sólarorku á skilvirkan hátt í raforku í gegnum ljósgeislunaráhrifin, hafa grunnbyggingu eins og sýnt er á myndinni hér að ofan. Þegar tvær mismunandi gerðir af hálfleiðara efnum, N-gerð og P-gerð, komast í snertingu við hvert annað, myndast innbyggður rafsvið sem vísar frá P-gerð til N-gerð við viðmót þeirra vegna dreifingar og svifáhrifa. Þegar sólarljós skín á yfirborði sólarfrumunnar munu ljóseindir með orku sem er meiri en bandgapin vekja rafeinda- og holupör. Þessir ójafnvægu minnihlutabifreiðar eru í raun aðskildir undir verkun innri rafsviðsins og safnað við jákvæðu og neikvæðu rafskautum rafhlöðunnar og veita þar með stöðugan straumafköst fyrir ytri álag.

 

IV. 3.. Þróunarþróun kristallaðra kísil sólarfrumna
Kristallaðar kísil sólarfrumur eru að þróast í átt að mikilli skilvirkni og þunnri filmu. Hvað varðar hásveiflu monocrystalline kísilfrumur, þá er snertilokfrumur (PCC) í Stanford háskóla, passívandi Emitter Region Cell (PESC, Perc, Perl) í háskólanum í Nýja Suður-Wales (UNSW), og staðbundið baksvið (LBSF) frumu FRAUMHOFER Institute for Solar Energy eru öll framúrskarandi. Á sama tíma hafa fjölkristallaðar kísilhæft frumur einnig vakið mikla athygli. Kostur þeirra er sá að þeir geta beint útbúið stórstærð kísil kísil ingots sem henta fyrir stórfellda framleiðslu, með einföldum búnaði og orkusparandi framleiðsluferli. Þrátt fyrir að skilvirkni fjölkristallaðra kísilfrumna hafi áhrif á efnis- og kornamörkin, hefur afköst þess verið bætt verulega með því að nota tækni eins og gettering, passivation og baksvið. Meðal þeirra myndast hefðbundið álferli á ál með því að gufað upp álfilmu aftan á klefanum, sem einfaldar ekki aðeins framleiðsluferlið heldur hjálpar einnig til við að bæta skilvirkni frumunnar. Að auki getur vetnisþétting, sem árangursrík aðferð til að bæta gæði fjölkristallaðs kísils, dregið verulega úr göllum eins og dinglandi tengingum í kísillíkamanum með jónígræðslu eða plasma meðferð. Á sama tíma er lag af kísilnítríð andstæðingur-hvarffilmu húðuð á yfirborði fjölkristallaðra kísilsólfrumna með PECVD, sem getur einnig náð vetni passivation fjölkristallaðs kísils. Að auki hefur yfirborðs súrefnisgeislunartækni einnig verið mikið notuð í hávirkni sólarfrumna, sérstaklega í kristallað kísilefni með ljósgeislun, þar sem áhrifin eru augljósari. Varma oxun er ein af algengum tæknilegum aðferðum og PECVD yfirborðs oxun við lægra hitastig sýnir einnig ákveðna möguleika.
Yfirborðsmeðferð fjölkristallaðra kísil sólarfrumna

Vegna nærveru margra kristalstefnu á yfirborði fjölkristallaðra kísil sólarfrumna er erfitt að fá kjörinn flauelbyggingu með etingu eins og eins kristal kísill með (100) kristalstefnu. Þess vegna eru vísindamenn staðráðnir í að kanna ýmsar yfirborðsmeðferðaraðferðir til að ná tilgangi andstæðinga. Meðal þeirra getur notkun margra blaða mala hjóls til að gróa yfirborð kísilþurrkanna stytt ferlið 10 cm × 10 cm kísilþurrkur í 30 sekúndur, sem sýnir ákveðna hagnýta möguleika.

Að auki er einnig litið á porous kísil sem hagnýtan valkosti fyrir and-endurspeglunarmyndir fyrir fjölkristallaða kísil sólarfrumur. Andstæðingur-endurspeglunaráhrif þess eru sambærileg og tvöfaldar and-hvetjandi kvikmyndir og auka þannig skilvirkni fjölkristallaðra kísilfrumna í 13,4%.

Rannsóknir og þróun þunnra rafhlöður

Til að draga enn frekar úr kostnaði við sólarfrumur heldur ljósgeislasviðið áfram að kanna rannsóknir og þróun þunnra rafhlöður. Sem stendur hefur verið þróað myndlaust kísill þunn-film rafhlöður, gallíumsúlfíð (CDTE) rafhlöður og kopar indíum seleníð (CIS) rafhlöður með góðum árangri. Sérstaklega hafa myndlausar sílikon rafhlöður tiltölulega einfalt undirbúningsferli og litlum tilkostnaði og hafa fengið víðtæka athygli.

 

Umbúðir sólarfrumna

Umbúðaform sólarfrumna skiptir sköpum fyrir starfsævi rafhlöðunnar. Sem stendur er lagskiptunarferlið orðið almennur, sem getur tryggt starfsævi sólarfrumna í meira en 25 ár. Aftur á móti, þrátt fyrir að upphafsútlit umbreytingarinnar sé fallegt, er starfsævi sólarfrumunnar takmarkað við 1 ~ 2 ár. Þess vegna, fyrir forrit eins og Low-Power Solar Lawn Lights sem þurfa ekki hátt líftíma, er hægt að nota umbreytingarformið á dreypinu; en fyrir sólarljós með skýrt þjónustulíf er mælt með því að velja lagskipt umbreytingarform. Að auki er ný tegund af kísill hlaupefnum einnig notuð til að umbreyta sólarfrumum og er sagt að starfsævi þess sé allt að 10 ár.

 

Flokkun ljósgeislakerfa

Skipta má ljósgeislunarkerfum í tvenns konar: sjálfstæð og rist tengd. Óháð ljósleiðaraframleiðslukerfi eru aðallega notuð á afskekktum svæðum eða svæðum án umfjöllunar um net; Þó að raforkuframleiðslukerfi tengist raforkuframleiðslukerfum séu tengd ristinni og hægt er að setja inn myndaða rafmagnið beint í ristina.

1. Óháð sólarorkuframleiðslukerfi eru venjulega eftirfarandi kjarnaþættir:

Sólfrumur fylki: Það samanstendur af sólarfrumueiningum raðað og tengt á ákveðinn hátt, sem eru studdir af sviga og undirstöðum.

Orkugeymsla rafhlaða: Það er hægt að velja það í samræmi við raunverulegar þarfir og geta verið mismunandi gerðir af endurhlaðanlegum rafhlöðum.

Stjórnandi: Það er sérstaklega ábyrgt fyrir því að stjórna hleðsluferli sólarfrumu fylkisins við orkugeymslu rafhlöðuna. Það hefur margar verndaraðgerðir til að tryggja örugga og stöðugan rekstur kerfisins.
Inverter: Tæki sem breytir DC aflinu sem orkugeymsla rafhlaðan veitir í nauðsynlegan AC afl. Til dæmis, í Kína, er framleiðsla spenna 220V og tíðnin er 50Hz.
Dreifingarbox og tengir vír: Ábyrgð á því að tengja hina ýmsu íhluti kerfisins og stjórna framleiðslunni.

 

2.. Óháð sólaröflunarkerfi sólar
Felur venjulega í sér eftirfarandi kjarnaþætti:

Sólfrumur fylki: Það er samsett úr sólarfrumueiningum raðað og tengt á ákveðinn hátt, sem eru þétt studd af sviga og undirstöðum.

Orkugeymsla rafhlaða: Það er valið í samræmi við raunverulegar notkunarþarfir og getur innihaldið mismunandi gerðir af endurhlaðanlegum rafhlöðum.

Stjórnandi: Það er sérstaklega ábyrgt fyrir eftirliti og stjórnun hleðsluferlis sólarfrumu fylkisins við orkugeymslu rafhlöðuna. Innbyggðar margvíslegar verndaraðgerðir þess eru hannaðar til að tryggja stöðugan öruggan og stöðugan rekstur kerfisins.

Dreifingarbox og tengir vír: Ábyrgð á því að tengja hina ýmsu íhluti í kerfinu við hvert annað og stjórna framleiðslunni.

 

3.
Grid-tengt sólaraflsframleiðslukerfi Sólar inniheldur venjulega eftirfarandi hluti:

Sólfrumur fylki: Það er samsett úr sólarfrumueiningum raðað og tengt á ákveðinn hátt, sem eru þétt studd af sviga og undirstöðum.

Orkugeymsla rafhlaða: Veldu í samræmi við raunverulegar notkunarþarfir, sem geta innihaldið mismunandi gerðir af endurhlaðanlegum rafhlöðum.

Stjórnandi: Ábyrgð á eftirliti og stjórnun hleðsluferlis sólar fylkisins við orkugeymslu rafhlöðu. Innbyggðar margvíslegar verndaraðgerðir þess tryggja stöðugan og stöðugan rekstur kerfisins.

Grid-tengdur inverter: Breytir DC afl orkugeymslu rafhlöðunnar í nauðsynlegan AC afl, svo sem 220V50Hz sem oft er notað í Kína.

Dreifingarbox og tengir vír: Ábyrgð á því að tengja og stjórna afköstum ýmissa íhluta í kerfinu.

Að auki eru sólarljósakerfi einnig mikilvægt forritssvæði. Hönnun sólarlampa þarf að huga að sérstökum skilyrðum notkunarsvæðisins. Í Austur -Kína er viðeigandi hlutfall milli metsafkösts sólarfrumueininga og inntaksafls lampa um það bil 2 ~ 4: 1, og sérstakt hlutfall fer eftir vinnutíma lampanna og lýsingarþörf stöðugra rigningardaga. Uppsetning sólarfrumna er einnig lykilhlekk. Hallahorn þess og stefna mun hafa áhrif á framleiðsla kraft og þjónustulíf. Í neðri hluta Yangtze -árinnar er kjörið hallahorn sólarfrumna um það bil 40 gráður, sem snýr að suðri. Á sama tíma, til að koma í veg fyrir svokallaða „hitaeyjuáhrif“, það er að segja að ein sólarfrumur geti skemmst af hita eftir að hafa verið lokuð, er í raun notaður sólarfrumueining sem samanstendur af mörgum sólarfrumum og mælingar eins og að halla og setja fuglaþéttar pinna.

Burtséð frá stíl og krafti sólarlampa, er hleðslu- og losunarstýringarrásin, einn af kjarnaþáttum þess, mikilvægur. Til að tryggja endingu rafhlöðunnar verður að stjórna hleðslu og útskriftarskilyrðum þess til að koma í veg fyrir ofhleðslu og djúpa losun. Að auki, vegna mikillar sveiflu inntaksorku sólarljósmyndunarkerfisins, er hleðslustýring rafhlöðunnar í ljósgeislunarkerfinu flóknari en venjulegra rafhlöður. Árangur sólarlampa fer oft eftir hönnun og útfærslu hleðslu- og losunarstýringarrásarinnar. Ef skortur er á afkastamikilli hleðslu og stýringarrásarrásum verður erfitt að tryggja árangur sólarlampa.

 

Í tengslum við útbreidda notkun sólarljósmyndunar er val á blý-sýru rafhlöður til orkugeymslu sérstaklega mikilvægt. Frá stórum stíl sólarljósmyndunarverkefnum í Evrópu og Bandaríkjunum til Guangming verkefni lands míns hefur sólarljósmyndun raforkuframleiðslunnar sýnt sterka þroska skriðþunga. Með framgangi ljósgeislunartækni og vinsældum lágmarkskostnaðar ljósgeislunareiningum, hafa notkunarsvið eins og sólarlampar, ljósgeislastöðvar og ljósgeislanir heimilanna sett fram hærri kröfur um rafhlöður. Sem stendur eru lokaðar stýrðar innsiglaðar blý-sýrur rafhlöður, kolloidal blý-sýru rafhlöður og viðhaldslausar blý-sýrur rafhlöður orðið almennar orkugeymsluorkuuppsprettur í ljósmyndakerfi. Veðurþol þessara rafhlöður skiptir sköpum til að tryggja stöðuga notkun kerfisins. Þessi grein mun einbeita sér að áhrifum hitastigs á endingu rafhlöðunnar og getu í náttúrulegu umhverfi og samsvarandi lausnum og greina á sama tíma djúpt lykilatriðin við að velja orkugeymslu blý-sýru rafhlöður.

 

5. Áhrif hitastigs á líf blý-sýru rafhlöður
VRLA blý-sýru rafhlöður eru mjög viðkvæmar fyrir hitastigsbreytingum. Samkvæmt Arinius -meginreglunni, þegar hitastigið fer yfir 40 gráðu, verður líf þess helmingað fyrir hverja 10 gráðu aukningu. Helstu ástæður fyrir endalíf rafhlöðunnar fela í sér þurrkun á brennisteinssýru salta, hitauppstreymi og innri skammhlaupi.

Þurrkun á brennisteinssýru salta er einn af lykilþáttunum sem hafa áhrif á líf blý-sýru rafhlöður. Þurrkun sýru mun valda því að rafhlaðan minnkar eða jafnvel mistakast alveg, sem er vandamál sem er einstakt fyrir blý-sýru rafhlöður. Hugsanlegar ástæður fela í sér litla endurröðunarvirkni, vetni og súrefnisþróun og uppgufun vatns, vatnsörvun inni í rafhlöðuskelinni, óviðeigandi stjórnunarventil og misræmi milli hleðslubúnaðar og rafgeymisspennu. Þess má geta að þegar umhverfishitastigið hækkar mun vatnstaphraðinn af völdum þriggja þátta (2), (3) og (4) flýta fyrir og flýta þar með þurrkunarbrest á blý-sýru rafhlöðunni.

Að auki er hitauppstreymi einnig mikil áskorun sem blý-sýru rafhlöður standa frammi fyrir. Meðan á hleðslu- og losunarferlinu stendur býr rafhlaðan hita. Ef það er ekki sleppt í tíma mun hitastig rafhlöðunnar halda áfram að hækka. Sérstaklega þegar hann vinnur í háhitaumhverfi er erfiðara að dreifa hitanum í rafhlöðunni, sem getur leitt til ofhitunar, aukins vatnstaps, aukins innri viðnáms og vítahrings, smám saman að þróast í hitauppstreymi og að lokum valda bilun í rafhlöðu.

 

VRLA blý-sýrur rafhlöður hafa afar lélega hitaleiðni og afar lítil hitastig vegna einstaka halla vökva samsetningarhönnunar þeirra og 10% svitahola í skiljunni. Þetta gerir VRLA blý-sýru rafhlöður tilhneigingu til hitauppstreymis í háhitaumhverfi. Þar sem magn af gasi sem er losað við öryggisventilinn er takmarkað er erfitt að taka hitann frá rafhlöðunni. Þegar hitauppstreymi á sér stað verður rafhlaðan aflagað, rofið og mistakast alveg.

Aftur á móti er innri skammhlaup einnig orsök bilunar í blý-sýru rafhlöðu. Þetta stafar aðallega af niðurbroti og öldrun þindarefnisins, varp og stækkun virka efnisins eða skarpskyggni þindarinnar með dendrites sem myndast við hleðsluferlið. Eftir djúpa losun er aðsogsskilju rafhlöðunnar viðkvæm til að leiða flauel eða dreifða úrkomu, eða myndun dendrites, sem leiðir til örstuðra hringrásar jákvæðra og neikvæðra plata.
Vegna neikvæðrar rafskauts er óþarfi hönnun VRLA blý-sýru rafhlöður, hleðslu skilvirkni neikvæða rafskautsins er hærri en jákvæðu plötunnar á fyrstu og miðjum stigum hleðslu, þannig að neikvæða rafskautið mun fyrst búa til næga flauel blý, sem er til þess að stuðla að endurröðun viðbragðs súrefnis. Í framleiðslu ferli rafhlöður er hægt að hægja á niðurbroti rafhlöðunnar með því að stjórna magni neikvæðs rafskauts virks efnis.
Að auki eru aukefni eins og málmsölt eða oxíð eins og sink, kadmíum, litíum, kóbalt, kopar og magnesíum almennt notað í blý-sýru rafhlöður til að bæta afköst rafhlöðunnar. Þessi aukefni virka sem sterk salta og jónir þeirra flytjast yfir í neikvæða rafskautið við útskrift. Þessar málmjónir hafa efnasamhæfingaráhrif, sem geta dregið úr líkum á myndun blýsúlfats. Jafnvel ef blý súlfat myndast er uppbygging þess tiltölulega mjúk og auðveldara að mýkja eða draga úr.

Þegar rafhlaðan er notuð skaltu reyna að viðhalda stöðugu hitastigi og forðast róttækar hitabreytingar til að draga úr möguleikanum á úrkomu dendrite. Í stuttu máli, háhiti mun flýta fyrir vatnstapi rafhlöðunnar og þurrkun, hitauppstreymi, jákvæðri tæringu og aflögun á ristum, meðan lágt hitastig getur valdið neikvæðum rafskautum bilun. Hitasveiflur munu flýta fyrir innri skammhlaupi blý-sýru rafhlöður og þessir þættir munu hafa slæm áhrif á endingu rafhlöðunnar.

 

VI. Áhrif hitastigs á rafhlöðugetu blý-sýru

(I) Fyrsta tegund taps snemma á getu, vísað til PCL-ⅰ

Helsti sökudólgurinn fyrir skyndilega lækkun á rafhlöðugetu blý-sýru er hindrunarlagið. Þessi hindrun er fengin frá endurnýjunargöllum og hálfleiðaraáhrifum Pb-CA-SN-Al álins. Það byggir upp einátta leiðandi hindrun milli jákvæða rafskauts virka efnisins og ristarinnar. Þetta hindrunarlag samanstendur af flóknum kristöllum með hálfleiðara eiginleika og er viðkvæmur fyrir hitastigi. Með því að bæta lyfjamisnotkun hálfleiðara, svo sem rafhlöðublöndur og leiða líma aukefni, höfum við bætt leiðni með því að nýta næmi hálfleiðara kristalla til hreinleika og þar með á áhrifaríkan hátt létta á þessum bilunarstillingu.

 

(Ii) Önnur tegund taps snemma á getu, vísað til PCL-ⅱ

Raunverulegur sökudólgur fyrir hægt lækkun á rafhlöðugetu rafhlöðu er ekki algeng tæring, brennisteinsvökva eða virkt efni, heldur stækkun porous virkra efna. Þessi stækkun er sérstaklega áberandi í mýkingarferlinu á PBO2 → PBSO4, sem veldur ekki aðeins að jákvæða virka efnið verður mjúkt og flókna uppbyggingin skemmist, heldur veldur einnig smám saman að virka efnið mýkist og lækkar, sem aftur veldur því að jákvæða plötan tapar getu í hægari hraða.

 

(Iii) Þriðja tegundin af tapi snemma á getu, vísað til PCL-ⅲ

Vandamálið við að leiða rafhlöður sem geta ekki hlaðið stafar oft af lækkun eða tapi á virkni neikvæðu rafskautanna. Þetta getur leitt til erfiðleika við að hlaða, lélega staðfestingu og ófullnægjandi endurhleðslu og að lokum leitt til brennisteins í neðstu 1\/3 af neikvæðu plötunni.

Við háan hitastigsskilyrði munu neikvæðu rafskaut aukefni brotna niður eða leysast upp í salta, sem leiðir til snemma taps og síðan aðgerð á neikvæðu rafskauta flaueli. Þvert á móti, við lágt hitastig, vegna minnkaðs leysni, jafnvel þó að losunarstraumurinn sé sá sami og styrkur við lágan hita og losunarhraðinn er óbreyttur, mun mettunin aukast miðað við litla leysni jafnvægis. Að auki mun lágt hitastig auka seigju sýrulausnarinnar og draga úr dreifingarhraða sýru og auka þannig innri viðnám rafhlöðunnar og hafa áhrif á háhraða massaflutningsafköst þess.

 

Þykkt passivation lagsins er nátengd kristalstærð, porosity og svitahola uppbyggingu blý súlfat, sem eru nátengd leysni blý súlfat og mettun lausnarinnar á yfirborði blý rafskautsins. Við lágan hita, hástraumþéttleika og styrkur brennisteinssýru, verður mettun lausnarinnar á yfirborði neikvæða rafskautsins of mikil, sem leiðir til þess að þykknun pasivation lagsins, sem getur auðveldlega valdið því að rafhlaðan mistakast vegna útskriftar erfiðleika. Á þessum tíma er hvorki hægt að hlaða neikvæða plötuna né útskrifast.

Verkunarháttur og gráðu áhrifa hitastigs á ofangreinda þætti fela í sér kenningar frá mörgum greinum, þar með talið rafefnafræðilegum hitafræðilegum, rafefnafræðilegum hreyfiorkum osfrv. Það er vert að taka fram að hátt hitastig veldur því að oxunarbilun aukefna í rafhlöðunni. Þessi rotnun mun að lokum stytta líftíma blý-sýru rafhlöðunnar og draga úr áreiðanleika þess.

 

Að auki er tæring jákvæða plötunnar einnig vandamál sem ekki er hægt að hunsa. Samkvæmt meginreglunni um efnafræðilega varmafræði, því hærra sem umhverfishitastigið er, því meiri er losunardýpt blý-sýru rafhlöðunnar, og því hærri sem raflausnarþéttleiki, sem aftur eykur tæringu ristarinnar. Langtímageymsla þykknar tæringarlagið, ásamt aflögun og teygju ristarinnar, sem leiðir til lækkunar á togstyrk ristarinnar. Þegar virka efnið fellur af eða tæringarafurðin er of þykk, mun netþolið aukast og hefur þannig áhrif á rafhlöðuna. Þegar rafhlaðan hefur lækkað um 20%er hægt að dæma það sem mistókst.

Í stuttu máli, sem rafefnafræðilegt ílát, er rafhlaðan mjög viðkvæm fyrir breytingum á umhverfishita. Umhverfishiti hefur ekki aðeins áhrif á líftíma rafhlöðunnar, heldur hefur hann einnig bein áhrif á getu þess. Þau tvö eru innbyrðis og óaðskiljanleg.

Þróun kolloidal blý-sýru rafhlöður (loki-stjórnað blý-sýru rafhlöður)
Undanfarin ár hafa blý-sýrur rafhlöður verið mikið notaðar á sviði sólarlampa. Hins vegar, þegar VRLA blý-sýrur rafhlöður vinna allan sólarhringinn í náttúrulegu umhverfi, stendur veðurþol þeirra frammi fyrir áskorunum, sérstaklega á hitastigssviðinu -20 gráðu ~ 40 gráðu. Til þess að leysa þetta vandamál höfum við þróað kolloidal rafhlöðu með betri veðurþol, þar sem starfshitastig getur náð -40 gráðu ~ 60 gráðu, sem stækkar notkunarsvið blý-sýru rafhlöður.

 

Kolloidal blý-sýru rafhlaðan samþykkir einstakt ríkt vökvahönnunarkerfi og sýruvökvinn hans er aukinn um 20% samanborið við VRLA blý-sýru rafhlöðu. Rafhlaðan er fyllt með hlaup raflausn umhverfis stönghópinn og milli geymanna, sem gerir það að verkum að það hefur mikla hita getu og framúrskarandi hitaleiðni. Að auki sigrar kolloidal rafhlaðan einnig ofangreind þrjú vandamál vegna taps snemma á getu og hefur eftirfarandi verulegan kost:

 

Í fyrsta lagi notar það sérstaka raflausn sem ekki er fljótandi til að hindra mýkingu og varpa virku efnisins á jákvæðu plötunni með því að auka samsetningarþrýstinginn (sérstaklega þrýstinginn á yfirborði jákvæða plötunnar). Á sama tíma eykur vel hönnuð stjórnventill súrefnissamsetningu og dregur úr vatnstapi og lengir þar með endingu rafhlöðunnar.

Í öðru lagi er ristbygging kolloidal rafhlöðunnar vandlega hönnuð, með sérstökum aðferðum og efnasamsetningum. Þessi uppbygging myndar örverur, eykur hvarfviðmótið milli rafskautsins og salta, dregur úr snertimótstöðu og dregur úr skautun rafskautsins. Þetta bætir mjög nýtingarhlutfall virka efnis rafskautsins, hleðslu skilvirkni og losun og framleiðsla afl rafhlöðunnar.

 

Ennfremur notar jákvæða ristin sambland af mörgum málmblöndur af mörgum þáttum eins og Pb-CA-SN-AL-SB-ZN-CD, en neikvæða ristin notar blý-kalsíum-tin-áls hátt vetnismiklefni. Slík hönnun bætir ekki aðeins getu og líftíma rafhlöðunnar, heldur tryggir einnig að fjölþætta álfelgasafnari hefur einkenni lítillar innri viðnáms og tæringarþols og þolir langvarandi notkun á fljótandi hleðslu.

 

Að auki, með því að nota nýja tækni og bæta formúlu ristefna, hefur skriðþol og tæringarþol kolloidal blý-sýru rafhlöðu verið bætt verulega. Á sama tíma tryggir notkun porous PE skiljara og ríku vökvarýmis sem hannað er í plötunni að sýran sé ekki yfirstraumur, mengi umhverfið eða tært búnað hlutar við notkun rafhlöðunnar og getur tekið á sig gas bakskaut. Þessar endurbótarráðstafanir lengja enn frekar endingu rafhlöðunnar.

(Vi) Rafhlöðuskelhlífin samþykkir völundarhús sérstaklega hannaðan anda loki, ásamt sérstökum aukefnum, sem dregur í raun úr vatnsleysi.

(Vii) Með því að nota aukefni á réttan hátt er hægt að viðhalda eðlilegu hleðsluástandi neikvæðu rafskautsins, hægt er að koma í veg fyrir neikvæðu rafskautsbrennsluna og hægt er að draga úr neikvæðu rafskautinu. Þetta tryggir ekki aðeins stöðuga hleðslu neikvæðu rafskautsins, heldur dregur einnig úr skautunarmöguleikum jákvæðs rafskauts og dregur þannig úr tæringu jákvæða ristarinnar og lengir enn frekar þjónustulífi rafhlöðunnar.

 

Næst munum við kanna þróunarsögu og núverandi stöðu ljósgeislunarafls. Frá fæðingu fyrstu hagnýtu ljósgeislafrumunnar árið 1954 hefur sólarljósmyndunarframleiðsla náð verulegum framförum. Þrátt fyrir að þróunarhraði hans sé aðeins hægari en tölvur og ljósleiðarasamskipti, hefur vaxandi eftirspurn eftir orku og takmörkunum á hefðbundinni orku smám saman vakið athygli á ljósgeislun. Sérstaklega stuðlaði olíukreppan árið 1973 og umhverfismengunarvandamálin á tíunda áratugnum ört þróun ljósgeislunartækni. Hægt er að draga saman þróunarferli þess á eftirfarandi stigum:
Árið 1893 uppgötvaði franski vísindamaðurinn Becquerel „Photovoltaic áhrifin“ og lagði grunninn að þróun ljósgeislunartækni. Í kjölfarið uppgötvuðu Adams og aðrir ljósgeislunaráhrifin á málmum og selenplötum árið 1876 og opnuðu nýjan kafla í ljósmyndatækni. Árið 1883 var fyrsta „Selen Photocell“ gert og notað sem viðkvæmt tæki á ýmsum sviðum.

 

Inn á 20. öldina hefur Photovoltaic tækni náð verulegum framförum. Árið 1930 lagði Schottky til kenninguna „Photovoltaic áhrif“ um Cu2O hindrun, sem veitti mikilvægan stuðning við síðari rannsóknir. Á sama ári lagði Langer fyrst til að nota „Photovoltaic áhrifin“ til að framleiða „sólarfrumur“ til að ná umbreytingu sólarorku í raforku.

 

Með því að dýpka rannsóknir hefur skilvirkni ljósgeislafrumna stöðugt verið bætt. Árið 1954 gerðu Chabin og Pirson með góðum árangri með hagnýtum eins kristal sólarfrumum á Bell Laboratories í Bandaríkjunum, með skilvirkni 6%, sem markaði að ljósgeislunartækni hefur farið inn á nýtt stig þróunar. Á sama ári uppgötvaði Wecker ljósritunaráhrif Gallium arseníðs og bjó til þunnfilmu sólarfrumur og stuðlaði enn frekar að þróun tækni.

 

Í kjölfarið hafa lönd helgað sér rannsóknir og þróun ljósgeislunartækni. Árið 1958 voru sólarfrumur notaðar í geimnum í fyrsta skipti, búnar aflgjafa bandarísku brautryðjandans 1 gervihnötts, sem sýndi víðtækar notkunarhorfur sínar. Með fæðingu fjölkristallaðra kísilsólfrumna og rist tengdrar notkunar kísil sólarfrumna hefur ljósgeislunartækni smám saman orðið áreiðanleg orkulausn.

 

Eftir að hafa komið inn á tíunda áratuginn hefur Photovoltaic tækni náð byltingum. Ljósmyndun umbreytingarvirkni gallium arseníð sólarfrumna hefur náð 13%og skilvirkni þunnfilmu kadmíumsúlfíðs sólarfrumna hefur einnig náð 8%. Að auki hefur árangursrík þróun útfjólubláa frumna og baksviðsfrumur bætt skilvirkni og notkunarumfang ljósgeislafrumna.

 

Eftir því sem leit heimsins að endurnýjanlegri orku verður sífellt brýnni, hefur ljósritunartækni orðið heitt umræðuefni. Lönd hafa lagt til að Plotovoltaic þakáætlanir og þróunarmarkmið til að stuðla að víðtækri notkun ljósgeislunartækni. Eftir 1997 hafa Bandaríkin, Japan og Evrópusambandið öll lagt til að glæsilegar þróunaráætlanir ljósmynda, sem bentu til þess að ljósmyndatækni sé um það bil að koma á nýjum þróunarstigi.

 

Sem stendur hefur notkun ljósgeislunartækni orðið meira og umfangsmeiri, ekki aðeins gegnir mikilvægu hlutverki á rafsviði, heldur einnig að veita hreinar og skilvirkar orkulausnir fyrir flutninga, smíði og aðra sviði. Þegar litið er til framtíðar er búist við að ljósmyndatækni muni gegna mikilvægari stöðu á alþjóðlegu orkusviðinu og leggja meira framlag til sjálfbærrar þróunar mannkyns.