Introducere cuprinzătoare și imagine de ansamblu a celulelor solare

I. Analiza cuprinzătoare a celulelor solare
Celulele solare, ca dispozitiv care transformă energia solară în energie electrică, au atras multă atenție în ultimii ani. Principiul său de lucru se bazează pe efectul fotoelectric. Prin absorbția fototonilor în lumina soarelui, electronii și găurile sunt stimulate, iar apoi este generat curentul. Celulele solare au avantajele de a fi ecologice, regenerabile și fără poluare și sunt utilizate pe scară largă în multe domenii, cum ar fi case, industrii și transport. În continuare, vom oferi o introducere cuprinzătoare și o imagine de ansamblu asupra celulelor solare.

 

Ii. 1. Prezentare generală a celulelor solare
Energia solară, care ocupă o poziție de bază în energia regenerabilă, își derivă energia din lumina soarelui cu care suntem familiarizați. Energia de biomasă, energia eoliană, energia oceanică și hidroenergetul, aceste energie aparent diversă se formează, de fapt, toate urmăresc la sursa de energie solară. În linii mari, energia solară acoperă toată energia regenerabilă menționată mai sus. Când ne referim în mod specific la energia solară ca sursă de energie regenerabilă, ne referim de obicei la conversia directă și utilizarea energiei solare.

Tehnologia de utilizare termică solară, adică conversia eficientă a energiei de radiații solare în energie termică printr -un dispozitiv de conversie, apoi utilizarea acestei energii termice pentru a genera electricitate. În mod similar, tehnologia solară de generare a energiei fotovoltaice, adică procesul de transformare a energiei de radiații solare în energie electrică, este, de asemenea, o tehnologie importantă. În acest domeniu, dispozitivele de conversie fotoelectrică, cum ar fi principiul efectului fotovoltaic al dispozitivelor semiconductoare, joacă un rol de bază.

În anii '50, domeniul utilizării energiei solare a fost introdus într -un salt tehnologic important. În 1954, Bell Laboratories din Statele Unite au dezvoltat cu succes o celulă de siliciu cu un singur cristal de 6%, punând baza pentru aplicarea practică a celulelor solare. În 1955, Tabor of Israel a propus o teorie importantă a suprafeței de absorbție selectivă și, pe baza acestei teorii, a dezvoltat o acoperire eficientă de absorbție solară selectivă, care a promovat în continuare dezvoltarea tehnologiei de utilizare a energiei solare.

În plus, celulele solare arată, de asemenea, caracteristicile lor unice. Este similar cu o joncțiune PN imensă, care poate transforma eficient energia solară în energie electrică. În condiții de iluminare standard, celulele solare pot genera o tensiune de ieșire nominală de 0. 48V. În același timp, are, de asemenea, toate caracteristicile joncțiunii PN, ceea ce îi permite să genereze continuu energie electrică sub lumina soarelui.

În aplicații practice, modulele de celule solare sunt de obicei conectate de mai multe celule solare și utilizate în corpuri de iluminat solar și alte echipamente. Aceste componente au un coeficient de temperatură negativă, adică tensiunea va scădea cu 2mV pentru fiecare creștere a temperaturii. În același timp, au, de asemenea, parametri cheie, cum ar fi ISC (curent de scurtcircuit), IM (curent de vârf), COV (tensiune de circuit deschis), VM (tensiune de vârf) și PM (putere de vârf), care sunt esențiale pentru funcționarea normală și optimizarea sistemului.

De menționat că circuitul deschis sau starea de scurtcircuit a celulei solare nu o va deteriora. De fapt, folosim această caracteristică pentru a controla încărcarea și descărcarea bateriei sistemului. Această metodă de control inteligentă asigură în continuare stabilitatea și durabilitatea celulei solare.
Puterea de ieșire WP a celulei solare este măsurată în condiții standard de soare. Această afecțiune respectă standardul 101 al Comisiei Europene, inclusiv o intensitate de radiație de 1000W\/M2, o masă de aer de AM1.5 și o temperatură a bateriei de 25 de grade. În aplicații practice, astfel de condiții sunt aproximativ echivalente cu lumina soarelui în jurul prânzului într -o zi însorită. Cu toate acestea, mulți oameni cred greșit că, atâta timp cât există lumina soarelui, celula solară poate genera puterea de ieșire nominală și chiar cred că poate fi folosită în mod normal sub lumini fluorescente noaptea. De fapt, puterea de ieșire a celulelor solare se schimbă dinamic și este afectată de mulți factori, cum ar fi timpul și locul. Prin urmare, puterea de ieșire a aceleiași celule solare va fi diferită în momente și locuri diferite.

 

Iii. 2. Efect fotovoltaic
Efectul fotovoltaic sau efectul fotovoltaic pe scurt, se referă la fenomenul diferenței de potențial între diferite părți ale unui semiconductor neomogen sau o combinație de semiconductor și un metal sub iluminare. Celulele solare folosesc acest efect pentru a transforma radiațiile solare în energie electrică prin principiul conversiei fotoelectrice. Acest proces de conversie fotoelectrică se numește „efect fotovoltaic”, astfel încât celulele solare sunt numite și „celule fotovoltaice”.

Materialul semiconductor utilizat pentru celulele solare este o substanță specială ale cărei proprietăți sunt între conductoare și izolatori. Similar cu atomii substanțelor obișnuite, atomii semiconductorilor sunt compuși din nuclee încărcate pozitiv și electroni încărcați negativ. Luând ca exemplu siliciu semiconductor, stratul său exterior de atomi are 4 electroni, care se deplasează în jurul nucleului în orbitele fixe. Când sunt încântați de energia externă, acești electroni se vor despărți de orbită și vor deveni electroni liberi, lăsând o „gaură” în poziția inițială.

În cristale de siliciu pur, numărul de electroni și găuri libere este egal. Cu toate acestea, prin doparea cu elemente specifice, cum ar fi bor și galiu, proprietățile conductoare ale siliciului pot fi schimbate. Aceste elemente pot capta electroni, transformând siliciul într-un semiconductor de tip găuri, reprezentat de simbolul P; În timp ce adăugarea de elemente precum fosfor și arsenic va transforma siliciul într-un semiconductor de tip electron, reprezentat de simbolul N. Când aceste două semiconductoare se combină, interfața lor va forma o joncțiune PN. Această joncțiune PN este cea care constituie miezul celulei solare. Este ca o barieră care împiedică libera circulație a electronilor și a găurilor.

Când celula solară este expusă la lumina soarelui, electronii absoarbe energia ușoară și se deplasează în regiunea de tip N, determinând încărcarea negativă a regiunii de tip N; În același timp, găurile se deplasează în regiunea de tip P, ceea ce face ca regiunea de tip P să fie încărcată pozitiv. În acest fel, o forță electromotivă, cunoscută în mod obișnuit ca tensiune, este generată la ambele capete ale joncțiunii PN. Dacă firele metalice sunt sudate la stratul de tip p și, respectiv, stratul de tip N și sarcina este conectată, curentul va curge în circuitul extern. Prin conectarea mai multor elemente de baterie în serie și în paralel, pot fi generate tensiunea și ieșirea curentă necesară.

În prezent, cea mai matură și valoroasă celulă solară din punct de vedere comercial este celula solară de siliciu.
Celulele solare, un dispozitiv care transformă eficient energia solară în energie electrică prin efectul fotovoltaic, au o structură de bază, așa cum se arată în figura de mai sus. Când două tipuri diferite de materiale semiconductoare, tip N și tip P, intră în contact între ele, un câmp electric încorporat care indică de la tip P la tip N este format la interfața lor datorită efectelor de difuzie și derivă. Când lumina soarelui strălucește pe suprafața celulei solare, fotonii cu energie care depășește banda va excita perechile de electroni și găuri. Acești transportatori minoritari dezechilibrați sunt separați în mod eficient sub acțiunea câmpului electric intern și acumulați la electrozii pozitivi și negativi ai bateriei, oferind astfel o ieșire de curent stabil pentru sarcina externă.

 

Iv. 3. Tendința de dezvoltare a celulelor solare din siliciu cristalin
Celulele solare din siliciu cristalin se dezvoltă în direcția eficienței ridicate și a filmului subțire. În ceea ce privește celulele de siliciu monocristalin de înaltă eficiență, celula de contact cu punctul de întoarcere (PCC) a Universității Stanford, celula de regiune emițător pasivată (PESC, PERC, Perl) a Universității din New South Wales (UNSW), iar celula de suprafață din spate localizată (LBSF) a Institutului Fraumhofer pentru energia solară în Germania sunt toate înlăturate. În același timp, celulele de înaltă eficiență din silicon policristalin au atras, de asemenea, multă atenție. Avantajul lor este că pot pregăti direct lingouri de siliciu pătrate de dimensiuni mari, potrivite pentru producția pe scară largă, cu echipamente simple și proces de fabricație de economisire a energiei. Deși eficiența celulelor de siliciu policristalin este afectată de limitele materialului și a cerealelor, performanța sa a fost îmbunătățită semnificativ prin adoptarea de tehnologii precum gettering, pasivare și câmpul din spate. Printre ele, procesul convențional de obligare la aluminiu este format prin sinterizare după evaporarea unui film de aluminiu pe spatele celulei, care nu numai că simplifică procesul de fabricație, dar ajută la îmbunătățirea eficienței celulei. În plus, pasivarea hidrogenului, ca o metodă eficientă pentru a îmbunătăți calitatea siliconului policristalin, poate reduce semnificativ defectele precum legăturile de pericol în corpul de siliciu prin implantare ionică sau tratament cu plasmă. În același timp, un strat de peliculă anti-reflecție cu nitrură de siliciu este acoperit pe suprafața celulelor solare de siliciu policristalin de către PECVD, care poate obține, de asemenea, pasivarea hidrogenului siliconului policristalin. În plus, tehnologia de pasivare a oxigenului de suprafață a fost, de asemenea, utilizată pe scară largă în celulele solare de înaltă eficiență, în special în materialele de siliciu cristalin de calitate fotovoltaică, unde efectul este mai evident. Oxidarea termică este unul dintre mijloacele tehnice utilizate frecvent, iar oxidarea suprafeței PECVD la o temperatură mai scăzută arată, de asemenea, un anumit potențial.
Tratamentul la suprafață al celulelor solare din siliciu policristalin

Datorită prezenței multiplelor orientări de cristal pe suprafața celulelor solare din siliciu policristalin, este dificil să se obțină o structură ideală de catifea prin gravură precum siliconul cu un singur cristal cu (100) orientare de cristal. Prin urmare, cercetătorii se angajează să exploreze diverse metode de tratament de suprafață pentru a atinge scopul anti-reflecție. Printre ele, utilizarea de roți de măcinare multi-peladă pentru a crește suprafața napolitanelor de siliciu poate scurta timpul procesului de 10 cm × 10 cm siliciu la 30 de secunde, arătând un anumit potențial practic.

În plus, siliconul poros este, de asemenea, considerat ca o opțiune practică pentru filmele anti-reflecție pentru celulele solare din siliciu policristalin. Efectul său anti-reflecție este comparabil cu cel al dublei filme anti-reflecție, crescând astfel eficiența celulelor de siliciu policristalin la 13,4%.

Cercetarea și dezvoltarea bateriilor cu film subțire

Pentru a reduce în continuare costurile celulelor solare, câmpul fotovoltaic continuă să exploreze cercetarea și dezvoltarea bateriilor cu film subțire. În prezent, au fost dezvoltate cu succes baterii cu film subțire cu siliciu subțire, baterii cu sulfură de galiu (CDTE) și baterii de selenidă de indiu din cupru (CSI). În special, bateriile de siliciu amorf au un proces de pregătire relativ simplu și costuri reduse și au primit o atenție largă.

 

Ambalarea celulelor solare

Forma de ambalare a celulelor solare este crucială pentru durata de viață a bateriei. În prezent, procesul de laminare a devenit mainstream, ceea ce poate asigura durata de muncă a celulelor solare de mai bine de 25 de ani. În schimb, deși aspectul inițial al încapsulării prin picurare este frumos, viața de muncă a celulei solare este limitată la 1 ~ 2 ani. Prin urmare, pentru aplicații precum luminile de gazon solar cu putere mică care nu necesită o durată de viață ridicată, se poate utiliza forma de încapsulare a picurarii; În timp ce pentru luminile solare cu o durată de viață clară, este recomandat să alegeți forma de încapsulare laminată. În plus, un nou tip de material cu gel de silicon este, de asemenea, utilizat pentru încapsularea prin picurare a celulelor solare, iar viața sa de muncă se spune că este de până la 10 ani.

 

Clasificarea sistemelor fotovoltaice de generare a energiei

Sistemele fotovoltaice de generare a energiei pot fi împărțite în două tipuri: independente și conectate la grilă. Sistemele independente de generare a energiei fotovoltaice sunt utilizate în principal în zone îndepărtate sau zone fără acoperire a rețelei; în timp ce sistemele de generare a energiei fotovoltaice conectate la rețea sunt conectate la rețea, iar electricitatea generată poate fi introdusă direct în grilă.

1.. Sistemele independente de generare a energiei solare AC includ de obicei următoarele componente de bază:

Array cu celule solare: este format din module de celule solare aranjate și conectate într -un mod specific, care sunt susținute de paranteze și fundații.

Baterie de stocare a energiei: poate fi selectată în funcție de nevoile reale și poate fi diferite tipuri de baterii reîncărcabile.

Controler: este responsabil în special de controlul procesului de încărcare a tabloului de celule solare la bateria de stocare a energiei. Are mai multe funcții de protecție pentru a asigura funcționarea sigură și stabilă a sistemului.
Invertor: un dispozitiv care transformă puterea DC furnizată de bateria de stocare a energiei în alimentarea AC necesară. De exemplu, în China, tensiunea de ieșire este de 220V, iar frecvența este de 50Hz.
Cutie de distribuție și fire de conectare: responsabilă de conectarea diferitelor componente ale sistemului și gestionarea puterii de ieșire.

 

2. Sistem independent de generare a energiei electrice solare DC
De obicei, include următoarele componente de bază:

Array cu celule solare: este compus din module de celule solare aranjate și conectate într -un mod specific, care sunt ferm susținute de paranteze și fundații.

Baterie de stocare a energiei: este selectată în funcție de nevoile de utilizare reale și poate include diferite tipuri de baterii reîncărcabile.

Controler: este responsabil în special de monitorizarea și controlul procesului de încărcare a tabloului de celule solare la bateria de stocare a energiei. Funcțiile sale de protecție multiple încorporate sunt proiectate pentru a asigura funcționarea continuă sigură și stabilă a sistemului.

Caseta de distribuție și conectarea firelor: responsabilă de conectarea diferitelor componente din sistem între ele și gestionarea eficientă a puterii de ieșire.

 

3. Sistem de generare a energiei solare conectate la rețea
Sistemul de generare a energiei solare cu energie solară conectat la rețea include de obicei următoarele componente:

Array cu celule solare: este compus din module de celule solare aranjate și conectate într -un mod specific, care sunt ferm susținute de paranteze și fundații.

Baterie de stocare a energiei: selectați în funcție de nevoile de utilizare reală, care pot include diferite tipuri de baterii reîncărcabile.

Controler: responsabil pentru monitorizarea și controlul procesului de încărcare a tabloului solar la bateria de stocare a energiei. Funcțiile sale de protecție multiple încorporate asigură funcționarea continuă sigură și stabilă a sistemului.

Invertor conectat la grilă: convertește puterea DC a bateriei de stocare a energiei în puterea de curent alternativ necesar, cum ar fi 220V50Hz utilizată în mod obișnuit în China.

Cutie de distribuție și fire de conectare: responsabilă de conectarea și gestionarea puterii de ieșire a diferitelor componente din sistem.

În plus, sistemele de iluminat solar sunt, de asemenea, o zonă importantă de aplicație. Proiectarea lămpilor solare trebuie să ia în considerare condițiile specifice ale zonei de utilizare. În China de Est, raportul corespunzător între puterea de ieșire nominală a modulelor cu celule solare și puterea de intrare a lămpilor este de aproximativ 2 ~ 4: 1, iar raportul specific depinde de timpul de lucru al lămpilor și de nevoile de iluminat ale zilelor ploioase continue. Instalarea celulelor solare este, de asemenea, o legătură cheie. Unghiul și direcția sa de înclinare vor afecta puterea de ieșire și durata de viață a serviciului. În partea inferioară a râului Yangtze, unghiul ideal de înclinare al celulelor solare este de aproximativ 40 de grade, cu fața spre sud. În același timp, pentru a preveni așa-numitul „efect insulei de căldură”, adică o singură celulă solară poate fi deteriorată de căldură după ce a fost blocată, se folosesc de fapt un modul de celule solare compus din mai multe celule solare și se iau măsuri precum înclinarea și instalarea pinilor care nu sunt de păsări.

Indiferent de stilul și puterea lămpilor solare, circuitul de control al încărcării și descărcării, unul dintre componentele sale de bază, este crucial. Pentru a asigura durabilitatea bateriei, condițiile de încărcare și descărcare trebuie controlate strict pentru a preveni supraîncărcarea și descărcarea profundă. În plus, datorită fluctuației mari a energiei de intrare a sistemului de generare a energiei fotovoltaice solare, controlul de încărcare al bateriei în sistemul de generare a energiei fotovoltaice este mai complicat decât cel al bateriilor obișnuite. Performanța lămpilor solare depinde adesea de proiectarea și implementarea circuitului de control de încărcare și descărcare. Dacă lipsește un circuit de control de încărcare și descărcare de înaltă performanță, performanța lămpilor solare va fi dificil de garantat.

 

În contextul aplicării pe scară largă a generarii de energie fotovoltaică solară, selecția bateriilor cu plumb pentru stocarea energiei este deosebit de importantă. De la proiecte fotovoltaice solare la scară largă în Europa și Statele Unite până la proiectul Guangming al țării mele, generarea de energie fotovoltaică solară a arătat un moment puternic de dezvoltare. Odată cu avansarea tehnologiei fotovoltaice și popularizarea modulelor fotovoltaice cu costuri reduse, scenarii de aplicare, cum ar fi lămpi solare, centrale fotovoltaice și surse de energie fotovoltaică casnică au prezentat cerințe mai mari pentru baterii. În prezent, bateriile sigilate cu plumb sigilat, bateriile coloidale cu plumb-acid și bateriile cu acid cu plumb fără întreținere au devenit sursele de energie electrică de stocare a energiei în sistemele fotovoltaice. Rezistența meteorologică a acestor baterii este crucială pentru a asigura funcționarea stabilă a sistemului. Acest articol se va concentra pe impactul temperaturii asupra duratei de viață și a capacității bateriei în mediile naturale și a soluțiilor corespunzătoare și, în același timp, va analiza profund punctele cheie ale selectării bateriilor de acid de stocare a energiei.

 

5. Impactul temperaturii asupra duratei de viață a bateriilor cu plumb-acid
Bateriile cu acid cu plumb VRLA sunt foarte sensibile la schimbările de temperatură. Conform principiului Arinius, atunci când temperatura depășește 40 de grade, viața sa va fi redusă la jumătate pentru fiecare creștere de 10 grade. Principalele motive pentru sfârșitul duratei de viață a bateriei includ uscarea electrolitului cu acid sulfuric, scurgerea termică și scurtcircuitul intern.

Uscarea electrolitului cu acid sulfuric este unul dintre factorii cheie care afectează durata de viață a bateriilor cu plumb-acid. Uscarea acidului va face ca capacitatea bateriei să scadă sau chiar să eșueze complet, ceea ce este o problemă unică pentru bateriile cu plumb-acid. Motivele posibile includ eficiența scăzută a recombinării gazelor, evoluția hidrogenului și oxigenului și evaporarea apei, scurgerea apei în interiorul cochiliei bateriei, proiectarea necorespunzătoare a supapei de control și nepotrivirea dintre echipamentele de încărcare și tensiunea bateriei. Este demn de remarcat faptul că pe măsură ce temperatura ambiantă crește, rata pierderii de apă cauzate de cei trei factori (2), (3) și (4) se va accelera, accelerând astfel defecțiunea uscată a bateriei cu plumb-acid.

În plus, Thermal Runaway este, de asemenea, o provocare majoră cu care se confruntă bateriile cu plumb-acid. În timpul procesului de încărcare și descărcare, bateria generează căldură. Dacă nu este evacuată la timp, temperatura bateriei va continua să crească. Mai ales atunci când lucrați într -un mediu de temperatură ridicată, căldura acumulată în interiorul bateriei este mai dificil de disipat, ceea ce poate duce la supraîncălzire, creșterea pierderii de apă, creșterea rezistenței interne și un ciclu vicios, dezvoltându -se treptat în fuga termică și, în final, provocând o defecțiune a bateriei.

 

Bateriile cu acid cu plumb VRLA au o conductivitate termică extrem de slabă și o capacitate de căldură extrem de mică, datorită designului lor unic de asamblare a lichidului slab și a porii de 10% în separator. Acest lucru face ca bateriile de acid cu plumb VRLA să fie mai predispuse la fuga termică în medii la temperaturi ridicate. Deoarece cantitatea de gaz evacuată de supapa de siguranță este limitată, este dificil să elimini căldura în interiorul bateriei. Odată ce va avea loc termic, bateria va fi grav deformată, ruptă și eșuează complet.

Pe de altă parte, scurtcircuitul intern este, de asemenea, o cauză a defecțiunii bateriei cu plumb-acid. Acest lucru este cauzat în principal de degradarea și îmbătrânirea materialului diafragmei, vărsarea și extinderea materialului activ sau penetrarea diafragmei de către dendritele generate în timpul procesului de încărcare. După descărcarea profundă, separatorul de adsorbție a bateriei este predispus la precipitații de catifea de plumb sau dispersată sau la formarea dendritelor, rezultând circuite micro-scurte ale plăcilor pozitive și negative.
Datorită proiectării negative a electrodului redundant a bateriilor cu plumb VRLA, eficiența de încărcare a electrodului negativ este mai mare decât cea a plăcii pozitive în stadiile timpurii și mijlocii ale încărcării, astfel încât electrodul negativ va genera mai întâi suficient plumb de catifea, care este conducând reacției de recombinare a oxigenului. În procesul de producție a bateriilor, degradarea performanței bateriei poate fi încetinită prin controlul cantității de material activ activ cu electrod negativ.
În plus, aditivi precum săruri metalice sau oxizi, cum ar fi zinc, cadmiu, litiu, cobalt, cupru și magneziu sunt utilizate în mod obișnuit în bateriile cu plumb-acid pentru a îmbunătăți performanța bateriei. Acești aditivi acționează ca electroliți puternici, iar ionii lor migrează la electrodul negativ în timpul descărcării. Acești ioni metalici au un efect de coordonare chimică, care poate reduce probabilitatea formării de sulfați de plumb. Chiar dacă se formează sulfat de plumb, structura sa este relativ moale și mai ușor de înmuiat sau de reducere.

Când utilizați bateria, încercați să mențineți o temperatură stabilă și să evitați modificările drastice de temperatură pentru a reduce posibilitatea precipitațiilor dendrite. În rezumat, temperatura ridicată va accelera pierderea și uscarea apei a bateriei, scurgerea termică, coroziunea pozitivă a rețelei și deformarea, în timp ce temperatura scăzută poate provoca o defecțiune negativă de pasivare a electrodului. Fluctuațiile de temperatură vor accelera scurtcircuitul intern al bateriilor cu plumb-acid, iar acești factori vor avea un efect negativ asupra duratei de viață a bateriei.

 

VI Efectul temperaturii asupra capacității bateriei cu plumb-acid

(I) Primul tip de pierdere de capacitate timpurie, denumit PCL-ⅰ

Principalul vinovat pentru scăderea bruscă a capacității bateriei de acid plumb este stratul de barieră. Această barieră este derivată din defectele de regenerare și efectul semiconductor al aliajului Pb-CA-SN-AL. Construiește o barieră conductivă unidirecțională între materialul activ pozitiv al electrodului și rețea. Acest strat de barieră este compus din cristale complexe cu proprietăți semiconductoare și este sensibil la temperatură. Prin îmbunătățirea procesului de dopaj de semiconductor, cum ar fi aliajele de baterii și aditivii de pastă de plumb, am îmbunătățit cu succes conductivitatea profitând de sensibilitatea cristalelor semiconductoare la puritate, atenuând astfel acest mod de eșec.

 

(Ii) Al doilea tip de pierdere de capacitate timpurie, denumit PCL-ⅱ

Vinovatul real pentru scăderea lentă a capacității bateriei cu plumb-acid nu este coroziunea comună a rețelei, sulfarea sau vărsarea materialelor active, ci extinderea materialelor active poroase. Această expansiune este deosebit de evidentă în procesul de înmuiere a PBO2 → PBSO4, ceea ce nu numai că face ca materialul activ pozitiv să devină moale și structura complexă să fie deteriorată, dar, de asemenea, determină treptat materialul activ să se înmoaie și să cadă, ceea ce la rândul său determină ca placa pozitivă să piardă capacitatea într -un ritm mai lent.

 

(Iii) Al treilea tip de pierdere de capacitate timpurie, denumit PCL-ⅲ

Problema bateriilor cu plumb-acid nu se poate încărca adesea provine din reducerea sau pierderea activității aditivilor de electrozi negativi. Acest lucru poate duce la dificultăți în încărcare, acceptare slabă și reîncărcare insuficientă și, în cele din urmă, duce la sulfarea 1\/3 de jos a plăcii negative.

În condiții de temperatură ridicată, aditivii de electrozi negativi se vor descompune sau se dizolvă în electrolit, ceea ce duce la pierderi precoce și apoi pasivarea plumbului de catifea cu electrod negativ. Dimpotrivă, în condiții de temperatură scăzută, datorită solubilității reduse, chiar dacă curentul de descărcare este același cu concentrația la temperatură scăzută, iar rata de descărcare rămâne neschimbată, saturația va crește în raport cu solubilitatea de echilibru scăzută. În plus, temperatura scăzută va crește vâscozitatea soluției de acid și va reduce rata de difuzie a acidului, crescând astfel rezistența internă a bateriei și afectând performanțele sale de transfer de masă de mare viteză.

 

Grosimea stratului de pasivare este strâns legată de dimensiunea cristalului, porozitatea și structura porilor sulfatului de plumb, care sunt strâns legate de solubilitatea sulfatului de plumb și de saturația soluției de pe suprafața electrodului de plumb. Sub temperaturi scăzute, densitate ridicată de curent și concentrație de acid sulfuric, saturația soluției pe suprafața electrodului negativ va fi prea mare, ceea ce duce la îngroșarea stratului de pasivare, ceea ce poate determina cu ușurință bateria să eșueze din cauza dificultăților de descărcare. În acest moment, placa negativă nu poate fi nici încărcată, nici descărcată.

Mecanismul și gradul de influență a temperaturii asupra factorilor de mai sus implică teorii din mai multe discipline, inclusiv termodinamica electrochimică, cinetica electrochimică, etc. Este demn de remarcat faptul că temperatura ridicată provoacă o oxidare eșecul de oxidare a aditivilor din baterie, care la rândul lor determină ca materialul activ să cadă și accelerează caderea capacității timpurii a bateriei. Această descompunere va reduce în cele din urmă durata de viață a bateriei cu plumb-acid și va reduce fiabilitatea acesteia.

 

În plus, coroziunea plăcii pozitive este, de asemenea, o problemă care nu poate fi ignorată. Conform principiului termodinamicii chimice, cu cât temperatura ambiantă este mai mare, cu atât adâncimea de descărcare a bateriei cu plumb-acid este mai mare densitatea electrolitului, care la rândul său agravează coroziunea rețelei. Depozitarea pe termen lung va îngroșa stratul de coroziune, însoțit de deformarea și întinderea rețelei, ceea ce duce la o scădere a rezistenței la tracțiune a rețelei. Când materialul activ se încadrează sau produsul de coroziune este prea gros, rezistența la rețea va crește, afectând astfel capacitatea bateriei. Odată ce capacitatea bateriei scade cu 20%, aceasta poate fi considerată ca eșuată.

În rezumat, ca un recipient electrochimic, bateria este foarte sensibilă la modificările temperaturii ambientale. Temperatura ambiantă nu numai că afectează durata de viață a bateriei, dar are și un impact direct asupra capacității sale. Cele două sunt interrelaționate și inseparabile.

Dezvoltarea bateriilor coloidale de plumb (baterii cu plumb reglementate cu supapă)
În ultimii ani, bateriile cu plumb-acid au fost utilizate pe scară largă în domeniul lămpilor solare. Cu toate acestea, atunci când bateriile cu acid cu plumb VRLA funcționează în timpul ceasului în medii naturale, rezistența lor la intemperii se confruntă cu provocări, în special în intervalul de temperatură de -20 grad ~ 40 grade. Pentru a rezolva această problemă, am dezvoltat cu succes o baterie coloidală cu o rezistență la intemperii mai bună, a cărei interval de temperatură de funcționare poate atinge -40 grad ~ 60 grade, extinzând în continuare gama de aplicații a bateriilor cu plumb.

 

Bateria coloidală cu plumb-acid adoptă o schemă unică de proiectare a lichidului bogat, iar lichidul său acid este crescut cu 20% în comparație cu bateria VRLA cu plumb-acid. Bateria este umplută cu electrolit cu gel în jurul grupului de poli și între rezervoare, ceea ce îl face să aibă o capacitate de căldură mare și o disipare excelentă a căldurii. În plus, bateria coloidală depășește, de asemenea, cele trei probleme de mai sus ale pierderii de capacitate timpurie și are următoarele avantaje semnificative:

 

În primul rând, folosește un electrolit special non-lichid non-gel pentru a inhiba înmuierea și vărsarea materialului activ al plăcii pozitive prin creșterea presiunii de asamblare (în special presiunea pe suprafața plăcii pozitive). În același timp, supapa de control bine proiectată crește recombinarea oxigenului și reduce pierderea de apă, extinzând astfel durata de viață a bateriei.

În al doilea rând, structura rețelei a bateriei coloidale este proiectată cu atenție, folosind mijloace speciale de proces și formulări de materiale. Această structură formează micropore, crește interfața de reacție dintre electrod și electrolit, reduce rezistența la contact și reduce polarizarea electrodului. Acest lucru îmbunătățește foarte mult rata de utilizare a materialului activ al electrodului, eficiența de încărcare și puterea de descărcare și ieșire a bateriei.

 

Mai mult, grila pozitivă folosește o combinație de aliaje multiple de mai multe elemente, cum ar fi Pb-CA-SN-A-SB-ZN-CD, în timp ce rețeaua negativă folosește materiale de suprapoterație cu hidrogen cu plumb-calciu-tin-aluminiu. Un astfel de design nu numai că îmbunătățește capacitatea și durata de viață a bateriei, dar asigură, de asemenea, că colectorul de aliaje cu mai multe elemente cu stadiu de plumb are caracteristicile de rezistență internă mică și rezistență la coroziune și poate rezista la utilizarea încărcăturii plutitoare pe termen lung.

 

În plus, prin adoptarea de noi tehnologii și îmbunătățirea formulei materialului de rețea, rezistența la fluaj și rezistența la coroziune a bateriei coloidale de plumb-acid au fost îmbunătățite semnificativ. În același timp, utilizarea separatoarelor PE poroase cu rezistență redusă și a spațiului lichid bogat proiectat în placă asigură că acidul nu se revarsă, poluează mediul înconjurător sau corodează piesele de echipament în timpul funcționării bateriei și poate absorbi fără probleme catodul cu gaz. Aceste măsuri de îmbunătățire prelungesc în continuare durata de viață a bateriei.

(Vi) Husa de coajă a bateriei adoptă o supapă respirabilă special proiectată de labirint, combinată cu aditivi speciali, ceea ce reduce efectiv pierderea de apă.

(Vii) folosind corect aditivi, starea normală de încărcare a electrodului negativ poate fi menținută, sulfidarea cu electrod negativ poate fi prevenită, iar auto-descărcarea de electrod negativ poate fi redusă. Acest lucru nu numai că asigură încărcarea stabilă a electrodului negativ, dar reduce și potențialul de polarizare al electrodului pozitiv, încetinind astfel coroziunea rețelei pozitive și prelungind în continuare durata de viață a bateriei.

 

În continuare, vom explora istoricul dezvoltării și starea actuală a generarii de energie fotovoltaică. De la nașterea primei celule fotovoltaice practice în 1954, generarea de energie fotovoltaică solară a înregistrat progrese semnificative. Deși viteza sa de dezvoltare este puțin mai lentă decât cea a calculatoarelor și a comunicațiilor cu fibră optică, cererea din ce în ce mai mare de energie și limitările energiei convenționale au atras treptat atenția asupra generarii de energie fotovoltaică. În special, criza petrolului din 1973 și problemele de poluare a mediului din anii 90 au promovat dezvoltarea rapidă a tehnologiei fotovoltaice de generare a energiei. Procesul său de dezvoltare poate fi rezumat în următoarele etape:
În 1893, omul de știință francez Becquerel a descoperit „efectul fotovoltaic”, punând baza pentru dezvoltarea tehnologiei fotovoltaice. Ulterior, Adams și alții au descoperit efectul fotovoltaic în stare solidă asupra metalelor și foilor de seleniu în 1876, deschizând un nou capitol în tehnologia fotovoltaică. În 1883, primul „fotocell de seleniu” a fost făcut și folosit ca dispozitiv sensibil în diverse câmpuri.

 

Intrând în secolul XX, tehnologia fotovoltaică a făcut progrese semnificative. În 1930, Schottky a propus teoria „efectului fotovoltaic” a barierei CU2O, care a oferit sprijin important pentru cercetările ulterioare. În același an, Langer a propus pentru prima dată să utilizeze „efectul fotovoltaic” pentru fabricarea „celulelor solare” pentru a obține conversia energiei solare în energie electrică.

 

Odată cu aprofundarea cercetării, eficiența celulelor fotovoltaice a fost îmbunătățită continuu. În 1954, Chabin și Pirson au făcut cu succes celule solare cu un singur cristal la Laboratoarele Bell din Statele Unite, cu o eficiență de 6%, ceea ce a marcat că tehnologia fotovoltaică a intrat într-o nouă etapă de dezvoltare. În același an, Wecker a descoperit efectul fotovoltaic al arsenidei de galiu și a făcut celule solare cu film subțire, promovând în continuare dezvoltarea tehnologiei.

 

Ulterior, țările s -au dedicat cercetării și dezvoltării tehnologiei fotovoltaice. În 1958, celulele solare au fost utilizate în spațiu pentru prima dată, echipate cu sursa de alimentare a satelitului American Pioneer 1, arătând perspectivele sale largi de aplicare. Odată cu nașterea celulelor solare de siliciu policristalin și a funcționării conectate la rețea a celulelor solare de siliciu, tehnologia fotovoltaică a devenit treptat o soluție energetică fiabilă.

 

După ce a intrat în anii 90, tehnologia fotovoltaică a înregistrat progrese avansate. Eficiența de conversie fotoelectrică a celulelor solare de arsenidă de galiu a ajuns la 13%, iar eficiența celulelor solare cu sulfură de cadmiu cu film subțire a ajuns și la 8%. În plus, dezvoltarea cu succes a celulelor ultraviolete și a celulelor de câmp din spate a îmbunătățit în continuare eficiența și aplicarea domeniului de aplicare a celulelor fotovoltaice.

 

Pe măsură ce urmărirea lumii a energiei regenerabile devine din ce în ce mai urgentă, tehnologia fotovoltaică a devenit un subiect fierbinte de cercetare. Țările au propus planuri fotovoltaice de acoperiș și obiective de dezvoltare pentru a promova aplicarea pe scară largă a tehnologiei fotovoltaice. După 1997, Statele Unite, Japonia și Uniunea Europeană au propus toate planurile de dezvoltare fotovoltaică grandioasă, ceea ce indică faptul că tehnologia fotovoltaică este pe cale să creeze într -o nouă etapă de dezvoltare.

 

În prezent, aplicarea tehnologiei fotovoltaice a devenit din ce în ce mai extinsă, nu numai jucând un rol important în domeniul energiei electrice, ci și oferind soluții energetice curate și eficiente pentru transport, construcții și alte domenii. Privind spre viitor, tehnologia fotovoltaică este de așteptat să ocupe o poziție mai importantă în domeniul energetic global și să contribuie mai mult la dezvoltarea durabilă a omenirii.