태양 에너지는 가장 깨끗하고 가장 이용 가능한 재생 가능 에너지 원입니다. 현대 기술은이 에너지를 전기 생산, 가정, 상업 또는 산업 응용 분야를위한 난방용 물 제공 등 다양한 용도로 활용할 수 있습니다.
태양 에너지는 또한 우리의 전기 요구 사항을 충족하는 데 사용될 수 있습니다. 태양 광 발전 (SPV) 전지를 통해 태양 복사는 직접 DC 전기로 변환됩니다. 이 전기는 그대로 사용하거나 배터리에 저장할 수 있습니다. 이 기사에서 우리는 태양 에너지에 관한 모든 것을 볼 것입니다. 단계별로 살펴 보겠습니다.
태양 광 발전 (SPV) 셀 :
태양 광 발전 또는 태양 전지는 광전 효과를 이용하여 빛을 전류로 변환하는 장치입니다. SPV는 철도 신호, 거리 조명, 가정용 조명 및 원격 통신 시스템의 전원 공급과 같은 많은 응용 분야에 사용됩니다.
n 형 실리콘 층과 접촉하여 배치 된 p 형 실리콘 층을 가지고 있으며, n 형 재료에서 p 형 재료로 전자의 확산이 발생합니다. p 형 재료에는 전자를 받아들이는 구멍이 있습니다. n 형 물질은 전자가 풍부하기 때문에 태양 에너지의 영향으로 전자가 n 형 물질에서 이동하고 p-n 접합부에서 정공과 결합됩니다. 이것은 전기장을 생성하기 위해 p-n 접합의 양쪽에 전하를 생성합니다. . 그 결과, 전하 흐름을 촉진하는 다이오드와 같은 시스템이 개발됩니다. 이것은 전자와 정공의 확산 균형을 맞추는 드리프트 전류입니다. 드리프트 전류가 발생하는 영역은 이동 전하 캐리어가없는 공핍 영역 또는 공간 전하 영역입니다.
그래서 어둠 속에서 태양 전지는 역 바이어스 다이오드처럼 행동합니다. 빛이 다이오드처럼 떨어지면 태양 전지는 순방향 바이어스를하고 전류는 다이오드처럼 양극에서 음극으로 한 방향으로 흐릅니다. 일반적으로 태양 전지판의 개방 회로 (배터리를 연결하지 않음) 전압은 정격 전압보다 높습니다. 예를 들어 12V 패널은 밝은 태양 광에서 약 20V를 제공합니다. 그러나 배터리가 연결되면 전압이 14-15V로 떨어집니다. 태양 광 발전 (SPV) 전지는 현재 가장 일반적으로 사용되는 실리콘과 같은 반도체라고하는 특별한 재료로 만들어집니다. 기본적으로 빛이 셀에 닿으면 그 빛의 특정 비트가 반도체 재료 내에 흡수됩니다. 이것은 흡수 된 빛의 에너지가 반도체로 전달된다는 것을 의미합니다.
태양 광 PV 전지는 또한 빛 흡수에 의해 자유로 워진 전자를 특정 방향으로 흐르게하는 역할을하는 하나 이상의 전기장을 가지고 있습니다. 이 전자 흐름은 전류이며 SPV 셀의 상단과 하단에 금속 접점을 배치하여 해당 전류를 끌어내어 원격으로 활용할 수 있습니다. 전지 전압은 태양 전지가 생산할 수있는 전력을 정의합니다. 빛을 전기로 변환하는 과정을 태양 광 발전 (SPV) 효과라고합니다. 태양 전지판 배열은 태양 에너지를 DC 전기로 변환합니다. 그런 다음 DC 전기가 인버터로 들어갑니다. 인버터는 DC 전기를 가전 제품에 필요한 120V AC 전기로 변환합니다.
태양 전지 패널:
태양 전지판은 태양 전지 모음입니다. 태양 전지판은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 태양 전지판은 상호 연결 및 외부 단자에 옴 재료를 사용합니다. 따라서 n 형 물질에서 생성 된 전자는 전극을 통해 배터리에 연결된 와이어로 전달됩니다. 배터리를 통해 전자는 p 형 물질에 도달합니다. 여기서 전자는 정공과 결합합니다. 따라서 태양 전지판이 배터리에 연결되면 다른 배터리처럼 작동하고 두 시스템은 직렬로 연결된 두 개의 배터리처럼 직렬로 연결됩니다.
태양 전지판의 출력은 와트 또는 킬로 와트로 측정되는 전력입니다. 5 와트, 10 와트, 20 와트, 100 와트 등 다양한 출력 등급을 가진 태양 광 패널을 사용할 수 있습니다. 따라서 태양 광 패널을 선택하기 전에 부하에 필요한 전력을 찾아야합니다. 전력 요구량 계산에는 와트시 또는 킬로와트시가 사용되며, 일반적으로 평균 전력은 피크 전력의 20 %와 같습니다. 따라서 태양 광 어레이의 각 피크 킬로와트는 하루에 4.8kWh의 에너지 생산에 해당하는 출력 전력을 제공합니다. 이는 24 시간 x 1kW x 20 %입니다.
태양 전지판의 성능은 기후, 하늘 상태, 패널 방향, 햇빛의 강도와 지속 시간, 배선 연결과 같은 여러 요인에 따라 달라집니다. 햇빛이 정상이면 12 볼트 15 와트 패널이 약 1 암페어 전류를 제공합니다. 제대로 관리된다면 태양 전지판은 약 25 년 동안 지속될 것입니다. 옥상에 태양 광 패널 배치를 설계 할 필요가 있습니다. 일반적으로 45도 각도로 동쪽을 향하도록 배치됩니다. 태양이 동쪽에서 서쪽으로 이동함에 따라 패널을 회전시키는 태양 추적 장치도 사용됩니다. 배선 연결도 중요합니다. 전류를 처리하기에 충분한 게이지가있는 양질의 전선은 배터리의 적절한 충전을 보장합니다. 전선이 너무 길면 충전 전류가 감소 할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 태양 전지판은 지상에서 10-20 피트 높이로 배열됩니다. 한 달에 한 번 태양 전지판을 적절하게 청소하는 것이 좋습니다. 여기에는 먼지와 습기를 제거하기위한 표면 청소와 단자 청소 및 재 연결이 포함됩니다.
태양 광 패널은 완전히 4 단계의 과부하, 충전 중, 배터리 부족 및 과방 전 상태로 구성되어 있습니다.
아래 회로에서 우리는 D10을 통해 배터리 B1을 충전하는 데 사용되는 전류 소스 인 태양 전지판을 사용했습니다. 배터리가 완전히 충전되는 동안 Q1은 비교기의 출력에서 수행됩니다. 이 결과 Q2는 배터리가 과충전되지 않도록 D11 및 Q2를 통해 태양 광 발전을 전도하고 전환합니다. 배터리가 완전히 충전되는 동안 D10의 음극 지점에서 전압이 올라갑니다. 태양 전지판의 전류는 D11과 MOSFET 드레인 및 소스를 통해 우회됩니다. 부하가 스위치 작동에 의해 사용되는 동안 Q2는 일반적으로 부하가 높은 경우에 스위치를 통해 양극이 dc에 연결되는 동안 음극에 대한 경로를 제공합니다. 정상 상태에서 부하의 올바른 작동은 MOSFET Q2가 전도되는 동안 표시됩니다.
태양 에너지의 응용 :
아래 회로에서 강도를 제어하기 위해 LED 램프는 DC 소스에서 다양한 듀티 사이클로 공급 될 수 있습니다. 강도 제어의 개념은 전기 에너지를 절약하는 데 도움이됩니다. LED는 실제 애플리케이션을 위해 적절하게 프로그래밍 된 마이크로 컨트롤러의 적절한 구동 트랜지스터와 함께 사용됩니다.
12v dc 소스에서 동일한 것을 증명하기 위해 4 개의 LED가 직렬로 연결되어 8 * 3 = 24 스트링이있는 스트링이 스위치 역할을하는 MOSFET과 직렬로 연결됩니다. MOSFET은 IRF520 또는 Z44 일 수 있습니다. 각 LED는 흰색 LED이며 2.5v에서 작동합니다. 따라서 직렬로 연결된 4 개의 LED에는 10v가 필요합니다. 따라서 저항은 LED의 안전한 작동을 위해 전류를 제한하여 균형 전압이 12v에서 떨어지는 LED와 직렬로 10ohms, 10watts로 연결됩니다.
예를 들어 가로등 용도로 사용되는 LED 조명은 황혼에 밤 11 시까 지 최대 밝기로 켜집니다. LED의 경우 99 % 정식주기 (예 : 컨트롤러의 1 % 듀티 사이클)로 켜집니다. 매 시간마다 오후 11 시부 터 LED의 듀티 사이클이 99 %에서 점진적으로 낮아져 아침에는 ON 시간 듀티 사이클이 99 %에서 10 %에 도달하고 마지막으로 0으로 바뀌어 아침부터 즉 새벽부터 조명이 꺼집니다. 황혼에. 작업은 황혼에서 오후 6 시부 터 오후 11 시까 지 다시 반복되며 자정 12시에 80 % 듀티 사이클, 1시 70 %, 2시 60 %, 3시 50 %, 4시 시계 40 % 등등 10 %까지 그리고 마침내 새벽에 꺼집니다.
LED 강도는 아래 그림과 같이 펄스 폭 변조에 따라 변경됩니다.
