用途广泛的太阳能电池

    太阳能取之不尽用之不完而且环保清洁,在缺少交流电源供电的情况下更有不可替代的作用。太阳能电池和二次充电电池配合使用时可以组成一个独立的不间断直流供电系统,可以为一些比如:报警器、草坪灯、庭院入侵报警探头、交通信号灯、手机充电器、无法提供电源的自动控制设备等负载提供电能。

一、目前太阳能电池的种类一般有三种材料的种类,即非晶硅、单晶硅和多晶硅。

    非晶硅电池是早期产品,具有成本低、产量高、弱光性能好等特点。光电的转换效率一般为8%左右,所以价格低廉,现在已经基本被淘汰。

    单晶硅和多晶硅电池是一种将硅矿石采用烧结、拉晶、制极等工艺,再按照相关的工艺要求进行切割成适当的小片,经焊接线连接在一起形成组片,由于它的基片很薄,所以小功率的电池还需要再安装在绝缘基板上使用,而大功率的采用强化玻璃将片基层压于绝缘基板内,最后加上铝合金框架进行保护所制成的平板电池。

    单晶硅电池与多晶硅电池的不同处在于多晶硅的表面有大面积的冰花状花纹,而单晶硅电池则是细小的颗粒,在它们的表面都镀有一层蓝色或紫色的抗反光膜。单晶硅转换效率一般在10%~15%,而多晶硅的转换效率在12%~16%。

    太阳能电池的一个单片为一个PN结。单片电池的开路电压在0.45V~0.6V之间,一般情况下电压为0.5V,电池串联的片数越多电压越高;单片电池的电流取决于单个PN结实际受光面积,其短路电流一般为15~30mA/平方厘米,面积越大或并联的片数越多则电流越大。



    太阳能电池的最大功率Pmax=开路电压*短路电流,这是它们的理想功率,而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率Pm。实际中额定功率是小于最大功率的,主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度的不同,所以不同时刻的功率也是不同的,根据实验数据它的实际平均功率P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载,并且要使负载长期稳定的工作,则负载的额定功率为Pr=0.7Pm。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为:Pm=1.43Pr。就是说太阳能电池的功率要是负载功率的1.43倍。

    在选择太阳能电池的功率时,应合理选择负载的耗电功率,这样才能使发电功率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。

二、蓄电池的使用(这里仅以夏季为例,介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用)

    蓄电池是一种储存电能的容器,常被作为其它电路的“能源基地”。由于太阳能电池所产生的电力有限,因此要尽可能的扩大“基地”的储电容量,但也不能无限扩大,因为太阳能电池只能在白天发电,其日发电量M=发电功率(最大输出功率)×有效光照时间×发电时间,由此它的日电量等于输出电流与有效光照时间的乘积,即:C=IH(Ah)。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘积,因此计算公式为:C=IH(单位Ah,就是额定1A的电流放电一小时)。那么太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢?我们可以通过电功率公式:P=IU演化为:P=Iuh/h=CU/h。

    根据上面的公式可以计算出蓄电池的容量,在计算过程中为了更加准确,还要考虑蓄电池的充电效率。蓄电池的充电效率一般为65%~80%之间。

    例如:有一块单晶硅电池的组件,最大的输出功率Pm(额定功率)为25W,峰值电压(额定电压)Ump为17.2V,峰值电流(额定电流)为1.45A,开路电压为21V,短路电流为Isc为1.5A,某地区有效光照时间为12小时,求太阳能电池一天的发电量和所需的蓄电池的容量。

已知:Pm=25w ,h=12h ,U=17.2V ,太阳能电池的发电效率为:u=0.7,蓄电池的补偿值为n=1.4
太阳能电池的发电量:M=Pm×h×u=25×12×0.7=210W
按上诉公式:C=Ph/U=25×12/17.2=17.44Ah
那么实际的蓄电池的有效容量要在C=17.44/1.40=12.46Ah以上
所以在实际中我们可以选择14Ah左右容量的蓄电池。

    在我国南方和北方的地区由于地理纬度上的差异,夏季和冬季的太阳日照时间可以根据下面的公式计算:H=12±0.09ɡ,H表示日照时间、12为日照平均时间、0.09表示地理上的经度纬度的差异、ɡ表示所在地的地理纬度、±夏季取+,冬季取-。光照效率一般在夏季取0.8左右,春秋季取0.7,冬季取0.5~0.6,这样有效光照时间就为:h=H×光照效率

三、蓄电池和太阳能电池的配接

    目前生产太阳能电池产品种类和规格很多,对于蓄电池来讲一般有6V、12V、24V的。那么如何将太阳能电池和蓄电池配接起来?通常来说太阳能电池的额定输出电压要比蓄电池高1.3~1.5倍,这是因为蓄电池的充电效率决定的,因为太阳能电池的充电,不象使用市电给蓄电池充电一样有较大的选择余地,况且它在给蓄电池充电的时候功率波动比较大,这要先考虑太阳能电池的成本问题。假如蓄电池的充电时率选择在C10,充电的补偿值定位1.4倍,那么一个额定12V电压的蓄电池应当选配的太阳能电池的电压应该在12V×1.4=16.8V左右的太阳能电池,这个电压值已经接近蓄电池的极限充电电压。用太阳能电池给手机电池充电也是一样的,充电的电压越高则充电的功率就会越大,那么其他的充电时间和充电补偿值就要另外计算。

    在太阳能电池的与蓄电池并联充电时,还要注意防止树木和建筑物的遮挡照射太阳能电池的光线,或在阴天和夜晚时太阳能电池不能发电,所以在电路中一定要串联一个整流二极管防止太阳能电池在电压下降或者不发电时蓄电池对太阳能电池逆放电(我们网站可以提供低压降的隔离二极管0.8元一个),并联使用二极管时注意选择内阻一致。

   对于大功率的太阳能电池组件(小功率就免了)。为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热
受损,最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管,旁路二极管的电流值不能低于该块太阳能组件的电流值。

太阳能电池板的优点:

1.运行成本低
2.容易安装
3.可以在不同的环境下使用
4.可以根据实际的负载要求进行设计
5.维护费用低
6.不需要燃料
7.操作时无噪音,没有易磨损的零部件,无污染,非常环保,转换成电能中不产生其它物质
8.能在长期无人值守的环境下正常运行

太阳能电池的特点:

1、按最恶劣的气候条件设计:工作温度:-30℃~ 95℃ 相对湿度:0-100% 最大风速:>200公里/小时
2、太阳能光伏组件具有非常好的输出特性:短路电流温度系数:2.0mA/℃ 开路电压温度系数:-0.078V/℃
3、单晶硅太阳能电池具有很高的光电转换效率,只需要室外有阳光直接照射到的地方即可使用.

 

    太阳能电池的封装主要有滴胶工艺和钢花玻璃EVA层压工艺,其中滴胶工艺具有重量轻、正面精美漂亮、非常轻薄,便于移动应用的优点,能室外连续工作2~3年以上。

产品1:全新单晶硅95*95*2.8mm太阳能电池板 5.5V/140毫安 每片22元

    这款太阳能电池板,每片重量约30克,输出电压5.5V符合USB的电压标准,给单节锂电池的手机、MP3等电池电子产品充电时可以若干片太阳能板直接并联,然后接入USB母插座的对应电源线引脚,然后通过USB线进行充电,通常用4块太阳能板并联,在阳光理想的情况下约3~4小时可以充满手机电池如果直接对电池充电需要串连一个防止反向电流的隔离二极管

DIY太阳能电池充电器

    这是我们DIY的太阳能充电器,选用了2块8V/100毫安的太阳能电池,各经过一个隔离二极管给4节镍氢电池充电,做好后的太阳能电池背面可以贴透明胶带,防止损坏和意外短路,而且电池板还可以折叠,减小体积。

手机充电接口的改装:

    打开手机充电器的外壳,先将电源线留2厘米剪断,然后焊接一个小号电源插座 用热溶胶固定在外壳上,再将电源线焊接一个小号电源插头 注意极性不要搞错,可以定义为内正外负!在电池盒内的缝隙处安装一个小号电源插座 和4节镍氢电池的正负极连接(内正外负),这样手机电源线的小号插头就可以插入太阳能充电器的小号插座中进行充电了,因为有镍氢电池的原因,即使没有阳光也能进行充电。如果加装高亮度白色LED还能做成一个小手电哦,可以从电池正电源接LED正极,LED负极接一个50欧姆的限流电阻接原来电池盒上的开关接电池负极即可,见下图:

相关配件价格:

1、5.5V/140毫安太阳能电池 22元一片
2、低压差隔离二极管 0.6元一个
3、4节5号全封闭带开关电池盒 4元一个
4、小号电源插头 1.2元一个
5、小号电源插座 0.8元一个
6、带尾标准电源插座 2.5元一个
7标准电源插头 1元一个
8、20W恒温热熔胶枪 20元一把,8毫米胶棒0.5元一根
9、38 LED白色12V直流散光型节能灯成品 成品每个25元

产品2:USB口升压模块 9元一个

    这是能升压到5V带USB接口的升压模块,当输入电压在1~5V时能输出5V/500mah左右电流能给手机/mp3/mp4应急充电。本模块超大覆铜散热,大电流工作散热性能好,带低压告警电路,连接很简单。

技术参数:

工作电压:1~5.0V
LED 警告:1V时最亮到3.2v时逐渐熄灭, 只有接上负载后LED指示灯才点亮。
输出电压:5.2~5.5V
输出电流:小于500ma
输入方式:B+ 输入正级, B- 输入负极
输出方式:标准USB
面积大小:PCB板:30mm*19mm*6mm ,带USB头:38mm*19mm*8mm

    5.5V/140毫安的太阳能电池板的输出电压直接给手机等设备充电,这样存在一个缺点就是因为阳光强弱或者太阳能板角度等原因会使电池的输出电压小于5V造成无法充电,如果我们把太阳能电池的输出电压通过升压模块后再连接充电设备,这样只要太阳能板有输出电压就可以正常充电,大大提高了充电效率,而且它是USB母头输出的,所以通过USB数据线就能连接其他电子设备进行充电。

   太阳能电池的封装主要有滴胶工艺和钢花玻璃EVA层压工艺,其中钢花玻璃EVA层压工艺具有性能稳定寿命长,耐老化、耐腐蚀、不透气等能连续野外工作25年,采用钢化玻璃铝合金框架,具有高强度,抗机械冲击能力强。适合室外固定和车辆应用,是最常见的工程应用模式。

产品3:全新10W太阳能单晶硅电池板 每片110元

     我们的10W太阳能多晶硅电池板是严格按照国际电工委员会IEC1215:1993标准要求设计生产的,采用效率高达14.5%以上的多晶硅太阳能片封装,确保太阳能电池板发电功率充足,点击这里可以查看对蓄电池的充电效果视频

   我们的电池板大小为355*290*25毫米,重量1.4KG,性能参数:18V/560mA 功率为10W。适合直接给12V的蓄电池充电,太阳能电池板的好坏主要决定于硅片的质量,我们的硅片全部采用单晶硅125*125mm晶片制作,36片串联,正片切割,无缺角或者用零碎边角料拼接,有效面积很高,电池板边框采用优质厚重的铝合金型材,电脑切割对角精密准确,可见工艺比较考究。

   太阳能电池板的正面采用低铁钢化布纹玻璃,厚度3.2mm,在太阳电池光谱响应的波长范围内(320~1100nm)透光率达91%以上,对于大于1200nm的红外光有较高的反射率。同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。布纹钢化玻璃,可以将阳光打散,通过折射再折射提高阳光利用效率。



    EVA采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂。具有较高的透光率和抗老化能力。

    太阳电池的背面覆盖物为白色氟塑料膜高温压膜,对阳光起反射作用,因此对组件的效率略有提高,并因其具有较高的红外发射率,还可降低组件的工作温度,也有利于提高组件的效率。

    我们的太阳能电池板的边角接缝和接线盒内部都已经灌注了高分子密封胶,防腐防晒又防水,优秀的工艺保证了寿命长达25年,净重 1.524KG。

产品4: 12V10A第三代芯片太阳能智能控制器 每个89元

 

    当太阳能电池板功率不大时可以不用控制器,将太阳能电池板输出的电压通过专用的低压差肖特基二极管(防止电流反向倒流)隔离后直接给蓄电池充电,因为太阳能电池功率较小就算长期充电也不会造成蓄电池过充电损坏,还有负载耗电很少,一般不会出现蓄电池过放电的情况。

    如果是太阳能工程应用时就必须使用控制器,它的功能主要有三点,第一,通过它对12V蓄电池进行太阳能充电管理(可以适应铅酸、免维护、胶体电池等)可以有效防止蓄电池过充电损坏;第二,当蓄电池电压低于一定电压时强制关闭输出,可以防止蓄电池过度放电损坏。第三,对负载进行智能供电,主要是照明类负载进行光控、时控等各种模式供电,提高能源利用效率。

    本控制器专为太阳能直流供电系统设计,并使用了专用电脑芯片的智能化控制器。采用一键式轻触开关,完成所有操作及设置。具有短路、过载、独特的防反接保护,充满、过放自动关断、恢复等全功能保护措施,详细的充电指示、蓄电池状态、负载及各种故障指示。本控制器通过电脑芯片对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样,通过专用控制模型计算,实现符合蓄电池特性的放电率、温度补偿修正的高效、高准确率控制,并采了用高效PWM蓄电池的充电模式,保证蓄电池工作在最佳的状态,大大延长蓄电池的使用寿命。具有多种工作模式、输出模式选择,满足用户各种需要,点击这里可以查看详细的使用说明书

产品特点:

1、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终了电压是由放电率曲线修正的控制点,消除了单纯的电压控制过放的不准确性,符合蓄电池固有的特性,即不同的放电率具有不同的终了电压。
2、具有使用了单片机和专用软件,实现了智能控制;
3、过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制,以上保护均不损坏任何部件,不烧保险;
4、采用了串联式PWM充电主电路,使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半,充电效率较非PWM高3%-6%,增加了用电时间;过放恢复的提升充电,正常的直充,浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命;同时具有高精度温度补偿;
5、直观的LED发光管指示当前电瓶状态,让用户了解使用状况;
6、所有控制全部采用工业级芯片(仅对带I工业级控制器),能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制,定时控制精确。
7、取消了电位器调整控制设定点,而利用了Flash存储器记录各工作控制点,使设置数字化,消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素;
8、使用了数字LED显示及设置,一键式操作即可完成所有设置,使用极其方便直观,
9、具有直流输出或1HZ频闪输出2种输出选择,频闪输出特别适用于LED交通警示灯等。

技术参数:

额定充电电流:10A
额定负载电流:10A
系统电压:24V/12V自动选择
过载、短路保护:1.25倍额定电流60秒;1.5倍额定电流5秒时过载保护动作;≥3倍额定电流短路保护瞬时动作
空载损耗:≤6 mA
充电回路压降:不大于0.26V
放电回路压降:不大于0.15V
超压保护:17V,×2/24V;
工作温度:-35℃至+55℃(后缀I);
提升充电电压:14.6V;×2/24V; (维持时间:10min)(仅当出现过放电时调用)
直充充电电压:14.4V; ×2/24V; (维持时间:10min)
浮充电压:13.6V; ×2/24V;(维持时间:直至降到充电返回电压动作)
充电返回电压:13.2v; ×2/24V;
温度补偿:-5mv/℃/2V(提升、直充、浮充、充电返回电压补偿);
欠压电压:12.0V; ×2/24V;
过放电压:11.1V-放电率补偿修正的初始过放电压(空载电压); ×2/24V;
过放返回电压:12.6V;×2/24V;
控制方式:充电为PWM脉宽调制
产品重量:186克
产品大小:140*90*25毫米

应用领域:太阳能照明、移动设备、无线电基站遥测系统、防盗系统备用电源、电子DIY节能环保等领域,可以说只要有蓄电池的地方都可以用到它。

实际应用举例:

1、小功率备用电源,主要用途满足多个4W LED灯照明或者手机充电,也可用于野外自动装置的供电等要求。

方案组成:采用一组10W太阳能电池板加12V8AH的蓄电池加12V10A的太阳能控制器,可以组成一个全自动的电源系统,通过高效开关降压模块可以获得5V或者其他电压给手机充电,或者通过升压模块给其他设备供电。

2、中等功率备用电源,主要用途满足照明、电视收看、笔记本电脑应用灯短期野外居住等要求。

方案组成:采用四组或者更多组10W太阳能电池板并联加12V100AH的蓄电池加12V10A的太阳能控制器,可以组成一个全自动的电源系统。

    这是我们设计制作的太阳能晴雨棚,采用4个10瓦的太阳能板并联。我们找做不锈钢防盗窗的花了80元焊接了一个不锈钢的架子,所用不锈钢方管是14*25,壁厚0.8(材料费50,焊接工时费30),另外买了20套6*20的不锈钢螺丝10元(含螺帽,平垫和弹簧垫, 不锈钢膨胀螺丝我用的是直径8 MM的)

    照明优先考虑我们网站销售的81LED的12V节能灯,效率非常高,其他负载尽量选用能直接使用12V直流的电器,笔记本充电可以用专用的升压器升到20V供电。这样的系统也能安装在汽车上,可以补充蓄电池电量满足行车电脑等设备的供电要求。10A的太阳能控制器最多能管理12片10W的太阳能电池,如果负载很大也可以增大蓄电池容量

太阳能电池板专用肖特基隔离二极管 0.6元一个



最大反向电压:40V 压降仅为0.2V,最大允许电流:1A 用于太阳能电池和蓄电池之间防止反向电流的隔离,适合广大电子爱好者DIY。

12V直流产品1:12V直流24LED超高亮食人鱼LED灯板 每个24元

    本照明板采用3串连8并联共24颗5mm高亮度食人鱼LED制作而成,亮度高相当于一盏普通书桌台灯的亮度。灯板四周带固定螺丝孔方便固定。灯板背面的大面积覆铜有利于LED的散热。



    灯板尺寸:74*29*10mm 输入电压10~12V,工作电流约110毫安左右,功率1.3瓦左右,可以直接接12V稳压直流电源,当用蓄电池供电时,如果电压高达14V时,工作电流会增大到200毫安(单只LED电流25毫安)会缩短LED寿命,建议串如二极管降压或者将限流电阻换成39欧姆(原配20欧姆)。

    应用领域:太阳能系统的照明、夜市摆摊、车厢内阅读灯、行李箱灯等等。客户可以根据自己的需要购买多块并联使用,以达到自己需要的亮度。

12V直流产品3:81个LED的直流12V散光型白色节能灯 成品每个50元

    这是采用81个高亮度白色散光型LED制作的直流12V节能灯,外形兼容普通灯具可以直接用蓄电池供电,因为LED众多所以能照亮较大区域。主要应用领域是夜市摆摊、太阳能照明、车辆检修照明、应急照明、道路施工警等场合,LED灯最大的优点就是节能省电,对于蓄电池系统来说尤其重要。

灯头接口: 标准 E27螺纹接口(千万别接到220V交流电源上!否则立即报废!)
灯的颜色: 白色 散光型
工作电流: 290毫安
工作电压: 12V直流
发光亮度: 超高亮
光角度: 110~135度

全部产品价格   银行帐号及邮购需知   订货流程   立即订货! 

手机: 电话/传真: 联系人:谢刚

办公地址:邮编226200 江苏省启东市江海中路511号水晶苑 A1

电子信箱: 点击这里给我发消息

电子制作实验室网站 www.xie-gang.com   启东刚成电子有限公司简介