Uitgebreide introductie en overzicht van zonnecellen

I. Uitgebreide analyse van zonnecellen
Zonnecellen, als een apparaat dat zonne -energie omzet in elektrische energie, hebben de afgelopen jaren veel aandacht getrokken. Het werkende principe is gebaseerd op het foto -elektrische effect. Door fotonen in zonlicht te absorberen, worden elektronen en gaten gestimuleerd en wordt vervolgens stroom gegenereerd. Zonnecellen hebben de voordelen om milieuvriendelijk, hernieuwbaar en vervuilingvrij te zijn en worden op veel gebieden op veel gebieden zoals huizen, industrieën en transport gebruikt. Vervolgens geven we een uitgebreide introductie en overzicht van zonnecellen.

 

II. 1. Overzicht van zonnecellen
Zonne -energie, die een kernpositie inneemt in hernieuwbare energie, ontleent zijn energie aan het zonlicht dat we kennen. Biomassa -energie, windenergie, oceaanenergie en waterkracht, deze schijnbaar diverse energievormt, in feite sporen ze in feite terug naar de bron van zonne -energie. In grote lijnen bedekt zonne -energie alle hierboven genoemde hernieuwbare energie. Wanneer we specifiek naar zonne -energie verwijzen als een hernieuwbare energiebron, verwijzen we meestal naar de directe conversie en het gebruik van zonne -energie.

Thermische gebruikstechnologie op zonne -energie, dat wil zeggen de efficiënte omzetting van zonne -stralingsenergie in thermische energie via een conversie -apparaat, en vervolgens het gebruik van deze thermische energie om elektriciteit te genereren. Evenzo is de fotovoltaïsche stroomopwekkingstechnologie van zonne -energie, dat wil zeggen het proces van het omzetten van zonnestralingsenergie in elektrische energie, ook een belangrijke technologie. Op dit gebied spelen foto -elektrische conversie -apparaten, zoals het fotovoltaïsche effectprincipe van halfgeleiderapparaten, een kernrol.

In de jaren 1950 luidde het gebied van gebruik van zonne -energie een belangrijke technologische sprong in. In 1954 ontwikkelden Bell Laboratories in de Verenigde Staten met succes een 6% praktische siliciumcel met één kristal, waardoor de basis werd gelegd voor de praktische toepassing van zonnecellen. In 1955 stelde Tabor van Israël een belangrijke theorie van selectief absorptieoppervlak voor, en ontwikkelde op basis van deze theorie een efficiënte selectieve zonne -absorptiecoating, die de ontwikkeling van de technologie voor zonne -energie -gebruik van zonne -energie verder bevorderde.

Bovendien tonen zonnecellen ook hun unieke kenmerken. Het is vergelijkbaar met een enorme PN -junctie, die zonne -energie efficiënt kan omzetten in elektrische energie. Onder standaard verlichtingsomstandigheden kunnen zonnecellen een nominale uitgangsspanning van 0 genereren. 48V. Tegelijkertijd heeft het ook alle kenmerken van de PN -junctie, waardoor het continu elektriciteit onder zonlicht kan genereren.

In praktische toepassingen worden zonnecelmodules meestal verbonden door meerdere zonnecellen en worden ze gebruikt in zonne -verlichtingsarmaturen en andere apparatuur. Deze componenten hebben een negatieve temperatuurcoëfficiënt, dat wil zeggen dat de spanning voor elke mate van temperatuur met 2 mV daalt. Tegelijkertijd hebben ze ook belangrijke parameters zoals ISC (kortsluitstroom), IM (piekstroom), VOC (open circuitspanning), VM (piekspanning) en PM (piekvermogen), die essentieel zijn voor de normale werking en optimalisatie van het systeem.

Het is vermeldenswaard dat de open circuit of kortsluitstatus van de zonnecel deze niet zal beschadigen. We gebruiken deze functie zelfs om het opladen en ontladen van de systeembatterij te regelen. Deze intelligente controlemethode zorgt verder voor de stabiliteit en duurzaamheid van de zonnecel.
Het uitgangsvermogen WP van de zonnecel wordt gemeten onder standaard zonlichtomstandigheden. Deze toestand volgt op de 101 -norm van de Europese Commissie, inclusief een stralingsintensiteit van 1000 W/m2, een luchtmassa van AM1,5 en een batterijtemperatuur van 25 graden. In praktische toepassingen zijn dergelijke omstandigheden ongeveer gelijk aan het zonlicht rond het middaguur op een zonnige dag. Veel mensen geloven echter ten onrechte dat zolang er zonlicht is, de zonnecel het nominale uitgangsvermogen kan genereren en zelfs denkt dat het 's nachts normaal kan worden gebruikt onder fluorescentielampen. In feite verandert het uitgangsvermogen van de zonnecel dynamisch en wordt het beïnvloed door vele factoren zoals tijd en plaats. Daarom zal het uitgangsvermogen van dezelfde zonnecel op verschillende tijdstippen en plaatsen anders zijn.

 

Iii. 2. Fotovoltaïsch effect
Het fotovoltaïsche effect, of fotovoltaïsche effect voor kort, verwijst naar het fenomeen van potentiaalverschil tussen verschillende delen van een inhomogene halfgeleider of een combinatie van een halfgeleider en een metaal onder verlichting. Zonnecellen gebruiken dit effect om zonnestraling om te zetten in elektrische energie door het principe van foto -elektrische conversie. Dit foto -elektrische conversieproces wordt het "fotovoltaïsche effect" genoemd, dus zonnecellen worden ook "fotovoltaïsche cellen" genoemd.

Het halfgeleidermateriaal dat wordt gebruikt voor zonnecellen is een speciale stof waarvan de eigenschappen zich tussen geleiders en isolatoren bevinden. Net als de atomen van gewone stoffen, zijn de atomen van halfgeleiders samengesteld uit positief geladen kernen en negatief geladen elektronen. Het nemen van halfgeleider silicium als een voorbeeld, de buitenste laag atomen heeft 4 elektronen, die zich rond de kern verplaatsen in vaste banen. Wanneer opgewonden door externe energie, breken deze elektronen zich van de baan weg en worden ze vrije elektronen, waardoor een "gat" in de oorspronkelijke positie achterblijft.

In pure siliciumkristallen is het aantal vrije elektronen en gaten gelijk. Door te doperen met specifieke elementen, zoals boor en gallium, kunnen de geleidende eigenschappen van silicium echter worden gewijzigd. Deze elementen kunnen elektronen vastleggen en silicium veranderen in een halfgeleider van het gat-type, weergegeven door het symbool P; Terwijl de toevoeging van elementen zoals fosfor en arseen van silicium zal veranderen in een halfgeleider van het elektronentype, weergegeven door het symbool N. Wanneer deze twee halfgeleiders combineren, zal hun interface een PN-junctie vormen. Het is deze PN -kruising die de kern van de zonnecel vormt. Het is als een barrière die het vrije verkeer van elektronen en gaten belemmert.

Wanneer de zonnecel wordt blootgesteld aan zonlicht, absorberen elektronen lichte energie en gaan ze naar het N-type gebied, waardoor het N-type gebied negatief wordt geladen; Tegelijkertijd gaan gaten naar het P-type gebied, waardoor het P-type regio positief wordt opgeladen. Op deze manier wordt een elektromotorische kracht, algemeen bekend als spanning, gegenereerd aan beide uiteinden van de PN -junctie. Als metalen draden worden gelast aan de p-type laag en respectievelijk de n-type laag en de belasting is verbonden, vloeit de stroom in het externe circuit. Door meerdere dergelijke batterij -elementen in serie en parallel aan te sluiten, kunnen de vereiste spanning en stroomuitgang worden gegenereerd.

Momenteel is de meest volwassen en commercieel waardevolle zonnecel de silicium zonnecel.
Zonnecellen, een apparaat dat efficiënt zonne -energie omzet in elektrische energie door het fotovoltaïsche effect, hebben een basisstructuur zoals weergegeven in de bovenstaande figuur. Wanneer twee verschillende soorten halfgeleidersmaterialen, N-type en P-type, in contact komen met elkaar, wordt een ingebouwd elektrisch veld dat van P-type naar N-type wordt gevormd op hun grensvlak gevormd vanwege diffusie- en drifteffecten. Wanneer zonlicht schijnt op het oppervlak van de zonnecel, zullen fotonen met energie die de bandgap overschrijdt, elektronen- en gatparen opwinden. Deze onevenwichtige minderheidsdragers worden effectief gescheiden onder de werking van het interne elektrische veld en verzameld op de positieve en negatieve elektroden van de batterij, waardoor een stabiele stroomuitgang voor de externe belasting wordt geleverd.

 

IV. 3. Ontwikkelingstrend van kristallijne silicium zonnecellen
Kristallijne silicium zonnecellen ontwikkelen zich in de richting van hoge efficiëntie en dunne film. In termen van zeer efficiënte monokristallijne siliciumcellen, de rugpuntcontactcel (PCC) van Stanford University, de passivated emitter regio cel (PESC, PERC, PERL) van de Universiteit van New South Wales (UNSW), en het gelokaliseerde backopperveld (LBSF) cel van het Fraumhofer Instituut voor solarenergie in Duitsland zijn volledig uit. Tegelijkertijd hebben polykristallijne silicium hoog-efficiënte cellen ook veel aandacht getrokken. Hun voordeel is dat ze rechtstreeks grote vierkante silicium-ingots kunnen voorbereiden die geschikt zijn voor grootschalige productie, met eenvoudige apparatuur en energiebesparende productieproces. Hoewel de efficiëntie van polykristallijne siliciumcellen wordt beïnvloed door het materiaal- en korrelgrenzen, zijn de prestaties ervan aanzienlijk verbeterd door technologieën zoals gettering, passivering en rugveld aan te nemen. Onder hen wordt het conventionele aluminium getteringproces gevormd door te sinteren na het verdampen van een aluminiumfilm op de achterkant van de cel, die niet alleen het productieproces vereenvoudigt, maar ook helpt om de efficiëntie van de cel te verbeteren. Bovendien kan waterstofpassivering, als een effectieve methode om de kwaliteit van polykristallijn silicium te verbeteren, defecten zoals bungelende bindingen in het siliciumlichaam aanzienlijk verminderen door ionenimplantatie of plasmabehandeling. Tegelijkertijd is een laag siliciumnitride anti-reflectiefilm gecoat op het oppervlak van polykristallijn silicium zonnecellen door PECVD, die ook waterstof passivering van polykristallijn silicium kan bereiken. Bovendien is oppervlakte-zuurstof passiveringstechnologie ook veel gebruikt in zeer efficiënte zonnecellen, vooral in fotovoltaïsche kristallijne siliciummaterialen, waar het effect duidelijker is. Thermische oxidatie is een van de veelgebruikte technische middelen, en PECVD -oppervlakte -oxidatie bij een lagere temperatuur vertoont ook een bepaald potentieel.
Oppervlaktebehandeling van polykristallijne silicium zonnecellen

Vanwege de aanwezigheid van meerdere kristaloriëntaties op het oppervlak van polykristallijne silicium zonnecellen, is het moeilijk om een ​​ideale fluweelstructuur te verkrijgen door etsen als silicium met één kristal met (100) kristaloriëntatie. Daarom zijn onderzoekers toegewijd aan het onderzoeken van verschillende oppervlaktebehandelingsmethoden om het doel van anti-reflectie te bereiken. Onder hen kan het gebruik van multi-blade slijpen wielen om het oppervlak van siliciumwafels te groeven, de procestijd van 10 cm x 10 cm siliciumwafels verkorten tot 30 seconden, wat een bepaald praktisch potentieel vertoont.

Bovendien wordt poreus silicium ook beschouwd als een praktische optie voor anti-reflectiefilms voor polykristallijne silicium zonnecellen. Het anti-reflectie-effect is vergelijkbaar met dat van dubbele anti-reflectiefilms, waardoor de efficiëntie van polykristallijne siliciumcellen wordt verhoogd tot 13,4%.

Onderzoek en ontwikkeling van dunne-filmbatterijen

Om de kosten van zonnecellen verder te verlagen, blijft het fotovoltaïsche veld het onderzoek en de ontwikkeling van dunne-filmbatterijen verkennen. Op dit moment zijn amorfe silicium dunne-filmbatterijen, galliumsulfide (CDTE) batterijen en koper indium selenide (CIS) batterijen met succes ontwikkeld. In het bijzonder hebben amorfe siliciumbatterijen een relatief eenvoudig voorbereidingsproces en lage kosten en hebben ze wijdverbreide aandacht gekregen.

 

Verpakking van zonnecellen

De verpakkingsvorm van zonnecellen is cruciaal voor de werkende levensduur van de batterij. Momenteel is het lamineringsproces de mainstream geworden, die meer dan 25 jaar kan garanderen dat de werkende levensduur van zonnecellen. Hoewel het eerste uiterlijk van de druppelinvordering prachtig is, is de werkende levensduur van de zonnecel beperkt tot 1 ~ 2 jaar. Daarom kan het druppelverbodingsformulier voor toepassingen zoals low-power zonnestringslichten die geen hoge levensduur vereisen, worden gebruikt; Terwijl voor zonnelichten met een duidelijke levensduur, wordt het aanbevolen om het gelamineerde inkapselingsformulier te kiezen. Bovendien wordt een nieuw type siliconen gelmateriaal ook gebruikt voor druppelinvordering van zonnecellen, en de werkleven ervan zou tot 10 jaar zijn.

 

Classificatie van fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen

Fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen kunnen worden onderverdeeld in twee typen: onafhankelijk en raster-verbonden. Onafhankelijke fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen worden voornamelijk gebruikt in afgelegen gebieden of gebieden zonder dekking van het rooster; Terwijl met rooster verbonden fotovoltaïsche stroomopwekkingssystemen zijn aangesloten op het raster en de gegenereerde elektriciteit direct in het raster kan worden ingevoerd.

1.. Onafhankelijke systemen voor het genereren van zonne -AC -energie omvatten meestal de volgende kerncomponenten:

Solar Cell Array: het bestaat uit zonnecelmodules gerangschikt en verbonden op een specifieke manier, die worden ondersteund door haakjes en stichtingen.

Energieopslagbatterij: het kan worden geselecteerd op basis van de werkelijke behoeften en kunnen verschillende soorten oplaadbare batterijen zijn.

Controller: het is specifiek verantwoordelijk voor het regelen van het laadproces van de zonnecelarray naar de energieopslagbatterij. Het heeft meerdere beveiligingsfuncties om de veilige en stabiele werking van het systeem te waarborgen.
Inverter: een apparaat dat het DC -vermogen omzet dat door de energieopslagbatterij wordt aangeboden in de vereiste AC -vermogen. In China is de uitgangsspanning bijvoorbeeld 220V en is de frequentie 50Hz.
Distributiebox en verbindingsdraden: verantwoordelijk voor het aansluiten van de verschillende componenten van het systeem en het beheren van het uitvoervermogen.

 

2. Independent Solar DC Power Generation System
Bevat meestal de volgende kerncomponenten:

Solar Cell Array: het bestaat uit zonnecelmodules gerangschikt en verbonden op een specifieke manier, die stevig worden ondersteund door haakjes en stichtingen.

Energieopslagbatterij: het is geselecteerd op basis van werkelijke gebruiksbehoeften en kan verschillende soorten oplaadbare batterijen omvatten.

Controller: het is specifiek verantwoordelijk voor het bewaken en regelen van het laadproces van de zonnecelarray naar de energieopslagbatterij. De ingebouwde meerdere beveiligingsfuncties zijn ontworpen om de continue veilige en stabiele werking van het systeem te waarborgen.

Distributiebox en verbindingsdraden: verantwoordelijk voor het verbinden van de verschillende componenten in het systeem met elkaar en het effectief beheren van het uitgangsvermogen.

 

3. Grid-verbonden systeem voor het genereren van zonne-AC-energie
Grid-verbonden Solar AC Power Generation System bevat meestal de volgende componenten:

Solar Cell Array: het bestaat uit zonnecelmodules gerangschikt en verbonden op een specifieke manier, die stevig worden ondersteund door haakjes en stichtingen.

Energieopslagbatterij: selecteer volgens de werkelijke gebruiksbehoeften, die verschillende soorten oplaadbare batterijen kunnen omvatten.

Controller: verantwoordelijk voor het bewaken en regelen van het laadproces van de zonnepaneel naar de energieopslagbatterij. De ingebouwde meerdere beveiligingsfuncties zorgen voor de continue veilige en stabiele werking van het systeem.

Grid-verbonden omvormer: zet het DC-vermogen van de energieopslagbatterij om in het vereiste AC-vermogen, zoals de 220V50Hz die vaak in China wordt gebruikt.

Distributiebox en verbindingsdraden: verantwoordelijk voor het aansluiten en beheren van het uitvoervermogen van verschillende componenten in het systeem.

Bovendien zijn zonne -verlichtingssystemen ook een belangrijk applicatiegebied. Het ontwerp van zonnelampen moet rekening houden met de specifieke omstandigheden van het gebruiksgebied. In Oost -China is de juiste verhouding tussen het nominale uitgangsvermogen van zonnecelmodules en de ingangsvermogen van lampen ongeveer 2 ~ 4: 1, en de specifieke verhouding hangt af van de werktijd van de lampen en de verlichtingsbehoeften van continue regendagen. De installatie van zonnecellen is ook een belangrijke link. De kantelhoek en richting hebben invloed op het uitgangsvermogen en de levensduur van de services. In de onderkant van de Yangtze -rivier is de ideale kantelhoek van zonnecellen ongeveer 40 graden, gericht op het zuiden. Tegelijkertijd, om het zogenaamde "warmte-eilandeffect" te voorkomen, dat wil zeggen dat een enkele zonnecel kan worden beschadigd door warmte na geblokkeerde, wordt een zonnecelmodule bestaande uit meerdere zonnecellen gebruikt, en maatregelen zoals kantelen en installeren van vogelvrije pinnen worden genomen.

Ongeacht de stijl en het vermogen van zonnelampen, is het lading- en ontladingscontrolecircuit, een van de kerncomponenten, cruciaal. Om de duurzaamheid van de batterij te waarborgen, moeten de laad- en ontladingsomstandigheden strikt worden geregeld om overladen en diepe ontlading te voorkomen. Vanwege de grote fluctuatie van de ingangsenergie van het fotovoltaïsche stroomopwekkingssysteem van zonne -energie, is bovendien de laadregeling van de batterij in het fotovoltaïsche stroomopwekkingssysteem ingewikkelder dan die van gewone batterijen. De prestaties van zonnelampen hangen vaak af van het ontwerp en de implementatie van het lading- en ontladingscontrolecircuit. Als er een gebrek is aan high-performance lading- en ontladingscontrolecircuit, zijn de prestaties van zonnelampen moeilijk te garanderen.

 

In de context van de wijdverbreide toepassing van fotovoltaïsche energieopwekking van zonne-energie, is de selectie van loodzuurbatterijen voor energieopslag bijzonder belangrijk. Van grootschalige zonne-fotovoltaïsche projecten in Europa en de Verenigde Staten tot het Guangming-project van mijn land, de fotovoltaïsche stroomopwekking van zonne-energie heeft een sterk ontwikkelingsmomentum getoond. Met de vooruitgang van fotovoltaïsche technologie en de popularisatie van goedkope fotovoltaïsche modules, applicatiescenario's zoals zonnelampen, fotovoltaïsche krachtcentrales en fotovoltaïsche stroombronnen van huishoudens hebben hogere vereisten voor batterijen gesteld. Op dit moment zijn klep-gereguleerde afgesloten loodzuurbatterijen, colloïdale loodzuurbatterijen en onderhoudsvrije loodzuurbatterijen de reguliere energiebronnen voor energieopslag geworden in fotovoltaïsche systemen. De weerweerstand van deze batterijen is cruciaal om de stabiele werking van het systeem te waarborgen. Dit artikel zal zich richten op de impact van de temperatuur op de levensduur van de batterij en capaciteit in natuurlijke omgevingen en de bijbehorende oplossingen, en analyseren tegelijkertijd de belangrijkste punten van het selecteren van loodzuurbatterijen van energieopslag diep.

 

5. De impact van de temperatuur op de levensduur van loodzuurbatterijen
VRLA-loodzuurbatterijen zijn erg gevoelig voor temperatuurveranderingen. Volgens het Arinius -principe, wanneer de temperatuur groter is dan 40 graden, zal de levensduur ervan worden gehalveerd voor elke 10 graden. De belangrijkste redenen voor het einde van de levensduur van de batterij zijn onder meer het opdrogen van zwavelzuur elektrolyt, thermische wegloper en interne kortsluiting.

Het uitdrogen van zwavelzuur elektrolyt is een van de belangrijkste factoren die de levensduur van loodzuurbatterijen beïnvloeden. Het uitdrogen van zuur zal ervoor zorgen dat de batterijcapaciteit afneemt of zelfs volledig faalt, wat een probleem is dat uniek is voor loodzuurbatterijen. Mogelijke redenen zijn onder meer lage gasrecombinatie -efficiëntie, waterstof- en zuurstofevolutie en waterverdamping, water kwel in de batterijschil, onjuiste regelklepontwerp en mismatch tussen laadapparatuur en batterijspanning. Het is vermeldenswaard dat naarmate de omgevingstemperatuur stijgt, het waterverliessnelheid veroorzaakt door de drie factoren (2), (3) en (4) versnellen, waardoor de dry-out falen van de batterij van loodzuren versnelt.

Bovendien is thermische wegloper ook een grote uitdaging waarmee loodzuurbatterijen worden geconfronteerd. Tijdens het oplaad- en ontlaadproces genereert de batterij warmte. Als het niet op tijd wordt ontslagen, blijft de batterijtemperatuur stijgen. Vooral bij het werken in een omgeving met hoge temperatuur, is de warmte die zich in de batterij heeft opgebouwd, is moeilijker te verdwijnen, wat kan leiden tot oververhitting, verhoogd waterverlies, verhoogde interne weerstand en een vicieuze cirkel, zich geleidelijk ontwikkeld tot thermische wegloper en uiteindelijk batterijstoring veroorzaakt.

 

VRLA-loodzuurbatterijen hebben een extreem slechte thermische geleidbaarheid en extreem kleine warmtecapaciteit vanwege hun unieke mager vloeibare strakke assemblageontwerp en 10% poriën in de separator. Dit maakt VRLA loodzuuraccu's vatbaarder voor thermische wegloper in omgevingen op hoge temperatuur. Aangezien de hoeveelheid gas die door de veiligheidsklep wordt gelost beperkt, is het moeilijk om de warmte in de batterij weg te nemen. Zodra de thermische wegloper optreedt, wordt de batterij ernstig vervormd, gescheurd en volledig mislukt.

Aan de andere kant is het interne kortsluiting ook een oorzaak van het falen van loodzuurbatterij. Dit wordt voornamelijk veroorzaakt door de afbraak en veroudering van het diafragma -materiaal, het afstoten en uitbreiden van het actieve materiaal of de penetratie van het diafragma door de dendrieten die tijdens het laadproces worden gegenereerd. Na diepe ontlading is de adsorptie-separator van de batterij vatbaar voor het leiden van fluweel of verspreide neerslag, of de vorming van dendrieten, wat resulteert in micro-korte circuits van de positieve en negatieve platen.
Vanwege het negatieve redundante ontwerp van VRLA-loodzuurbatterijen, is de laadefficiëntie van de negatieve elektrode hoger dan die van de positieve plaat in de vroege en middelste stadia van laad, dus de negatieve elektrode zal eerst voldoende fluweel lood gegenereren, die bevorderlijk is voor de recombinatiereactie van zuurstof. In het productieproces van batterijen kan de afbraak van de batterijprestaties worden vertraagd door de hoeveelheid negatief actief materiaal van de elektrode te regelen.
Bovendien worden additieven zoals metalen zouten of oxiden zoals zink, cadmium, lithium, kobalt, koper en magnesium vaak gebruikt in loodzuurbatterijen om de batterijprestaties te verbeteren. Deze additieven werken als sterke elektrolyten en hun ionen migreren naar de negatieve elektrode tijdens ontlading. Deze metaalionen hebben een chemisch coördinatie -effect, dat de kans op leadsulfaatvorming kan verminderen. Zelfs als loodsulfaat wordt gevormd, is de structuur de structuur relatief zacht en gemakkelijker te verzachten of te verminderen.

Probeer bij het gebruik van de batterij een stabiele temperatuur te behouden en vermijd drastische temperatuurveranderingen om de mogelijkheid van neerslag van dendriet te verminderen. Samenvattend zal de hoge temperatuur het waterverlies en het drogen van de batterij, thermische wegloper, positieve rastercorrosie en vervorming versnellen, terwijl lage temperatuur een negatieve doorstapelstoring kan veroorzaken. Temperatuurschommelingen zullen het interne kortsluiting van loodzuurbatterijen versnellen en deze factoren zullen een negatief effect hebben op de levensduur van de batterij.

 

Vi. Effect van temperatuur op de batterijcapaciteit van loodzure

(I) Het eerste type vroege capaciteitsverlies, aangeduid als PCL-ⅰ

De belangrijkste boosdoener voor de plotselinge daling van de batterijcapaciteit van loodzuur is de barrièrelaag. Deze barrière is afgeleid van het regeneratiedefecten en het halfgeleidereffect van de PB-Ca-Sn-Al-legering. Het bouwt een unidirectionele geleidende barrière tussen het positieve elektrode -actieve materiaal en het rooster. Deze barrièrelaag bestaat uit complexe kristallen met halfgeleider -eigenschappen en is gevoelig voor temperatuur. Door het dopingproces van het halfgeleider te verbeteren, zoals batterijlegeringen en additieven voor loodplekken, hebben we de geleidbaarheid met succes verbeterd door gebruik te maken van de gevoeligheid van halfgeleiderkristallen voor zuiverheid, waardoor deze foutmodus effectief wordt verlicht.

 

(Ii) Het tweede type vroege capaciteitsverlies, aangeduid als PCL-ⅱ

De echte boosdoener voor de langzame daling van de batterijcapaciteit van loodzure is niet de gemeenschappelijke roostercorrosie, sulfatie of actieve materiaalafval, maar de uitbreiding van poreuze actieve materialen. Deze uitbreiding is met name duidelijk in het verzachtingsproces van PBO2 → PBSO4, waardoor niet alleen het positieve actieve materiaal zacht wordt en de complexe structuur wordt beschadigd, maar er ook geleidelijk aan zorgt dat het actieve materiaal zacht wordt en eraf valt, waardoor de positieve plaat op zijn beurt een langzamere snelheid verliest.

 

(Iii) Het derde type vroege capaciteitsverlies, aangeduid als PCL-ⅲ

Het probleem van loodzuurbatterijen die niet in staat zijn om op te laden, komt vaak voort uit de reductie of het verlies van de activiteit van de negatieve elektrode-additieven. Dit kan leiden tot problemen bij het opladen, slechte acceptatie en onvoldoende opladen, en uiteindelijk leiden tot sulfatie van de bodem 1/3 van de negatieve plaat.

Onder omstandigheden op hoge temperaturen zullen de negatieve elektrode -additieven ontleden of oplossen in de elektrolyt, wat leidt tot vroege verliezen en vervolgens passivering van het negatieve elektrodevluweel -lead. Integendeel, onder lage temperatuuromstandigheden, vanwege de verminderde oplosbaarheid, zelfs als de ontladingsstroom hetzelfde is als de concentratie bij lage temperatuur en de afvoersnelheid ongewijzigd blijft, zal de verzadiging toenemen ten opzichte van de oplosbaarheid met lage evenwicht. Bovendien zal lage temperatuur de viscositeit van de zuuroplossing verhogen en de zuurdiffusiesnelheid verminderen, waardoor de interne weerstand van de batterij wordt verhoogd en de prestaties van de hoge snelheid van de massa-massa worden beïnvloed.

 

De dikte van de passiveringslaag is nauw verwant met de kristalgrootte, porositeit en poriestructuur van loodsulfaat, die nauw verwant zijn met de oplosbaarheid van loodsulfaat en de verzadiging van de oplossing op het oppervlak van de loodelektrode. Onder lage temperatuur, hoge stroomdichtheid en zwavelzuurconcentratie, zal de verzadiging van de oplossing op het oppervlak van de negatieve elektrode te hoog zijn, wat resulteert in de verdikking van de passiveringslaag, waardoor de batterij gemakkelijk kan falen vanwege ontladingsmoeilijkheden. Op dit moment kan de negatieve plaat niet worden opgeladen of ontslagen.

Het mechanisme en de mate van invloed van temperatuur op de bovengenoemde factoren omvatten theorieën uit meerdere disciplines, waaronder elektrochemische thermodynamica, elektrochemische kinetiek, enz. Het is vermeldenswaard dat hoge temperatuur de oxidatie van additieven in de batterij veroorzaakt, waardoor het actieve materiaal op de batterij valt en het vroege capaciteitsverschil van de batterij doet. Dit verval zal uiteindelijk de levensduur van de batterij van de leadzuur verkorten en zijn betrouwbaarheid verminderen.

 

Bovendien is de corrosie van de positieve plaat ook een probleem dat niet kan worden genegeerd. Volgens het principe van chemische thermodynamica, hoe hoger de omgevingstemperatuur, hoe groter de ontladingsdiepte van de loodzuurbatterij en hoe hoger de elektrolytdichtheid, die op zijn beurt de corrosie van het rooster verergert. Langdurige opslag zal de corrosielaag dikker maken, vergezeld van vervorming en stretching van het rooster, wat resulteert in een afname van de treksterkte van het rooster. Wanneer het actieve materiaal eraf valt of het corrosieproduct te dik is, zal de rasterweerstand toenemen, waardoor de batterijcapaciteit wordt beïnvloed. Zodra de batterijcapaciteit met 20%daalt, kan deze worden beoordeeld als mislukt.

Samenvattend, als een elektrochemische container, is de batterij zeer gevoelig voor veranderingen in omgevingstemperatuur. De omgevingstemperatuur heeft niet alleen invloed op de levensduur van de batterij, maar heeft ook een directe impact op zijn capaciteit. De twee zijn onderling verbonden en onafscheidelijk.

Ontwikkeling van colloïdale loodzuurbatterijen (met klep gereguleerde loodzuurbatterijen)
In de afgelopen jaren zijn loodzuurbatterijen op grote schaal gebruikt op het gebied van zonnelampen. Wanneer de batterijen van VRLA echter rond de klok rond in natuurlijke omgevingen werken, staat hun weerweerstand voor uitdagingen, vooral in het temperatuurbereik van -20 graad ~ 40 graden. Om dit probleem op te lossen, hebben we met succes een colloïdale batterij ontwikkeld met een betere weerweerstand, waarvan het bedrijfstemperatuurbereik -40 ~ 60 graden kan bereiken, waardoor het toepassingsbereik van loodzuurbatterijen verder wordt uitgebreid.

 

De colloïdale loodzuurbatterij neemt een uniek rijk vloeibare ontwerpschema aan en de zuurvloeistof wordt met 20% verhoogd in vergelijking met de VRLA-loodzuurbatterij. De batterij is gevuld met gel -elektrolyt rond de poolgroep en tussen de tanks, waardoor hij een grote warmtecapaciteit en uitstekende warmteafvoer heeft. Bovendien overwint de colloïdale batterij ook de bovengenoemde drie problemen van vroege capaciteitsverlies en heeft de volgende belangrijke voordelen:

 

Ten eerste maakt het gebruik van een speciale niet-vloeibare niet-gel-elektrolyt om het verzachten en afwerpen van het actieve materiaal van de positieve plaat te remmen door de assemblagedruk te verhogen (vooral de druk op het oppervlak van de positieve plaat). Tegelijkertijd verhoogt de goed ontworpen regelklep de zuurstofrecombinatie en vermindert het waterverlies, waardoor de levensduur van de batterij wordt verlengd.

Ten tweede is de roosterstructuur van de colloïdale batterij zorgvuldig ontworpen, met behulp van speciale procesmiddelen en materiaalformuleringen. Deze structuur vormt microporiën, verhoogt het reactie -interface tussen de elektrode en de elektrolyt, vermindert de contactweerstand en vermindert de polarisatie van de elektrode. Dit verbetert de gebruiksnelheid van het actieve materiaal van de elektrode, de laadefficiëntie en het ontladings- en uitgangsvermogen van de batterij aanzienlijk aanzienlijk.

 

Bovendien maakt het positieve rooster gebruik van een combinatie van meerdere legeringen van meerdere elementen zoals PB-Ca-Sn-Al-SB-Zn-CD, terwijl het negatieve rooster lood-calcium-tin-aluminium hoge waterstofoverpotentiële materialen gebruikt. Een dergelijk ontwerp verbetert niet alleen de capaciteit en de levensduur van de batterij, maar zorgt er ook voor dat de collector met multi-elementen van lead-Tin de kenmerken heeft van kleine interne weerstand en corrosieweerstand en bestand is tegen langdurig gebruik van zwevend ladingen.

 

Door nieuwe technologieën aan te nemen en de roostermateriaalformule te verbeteren, zijn bovendien de kruipweerstand en corrosieweerstand van de colloïdale loodzuurbatterij aanzienlijk verbeterd. Tegelijkertijd zorgen het gebruik van poreuze PE-scheiders met lage weerstand en de rijke vloeibare ruimte die in de plaat is ontworpen, ervoor dat het zuur niet overloopt, de omgeving vervuilt of apparatuuronderdelen tijdens de werking van de batterij corroderen en de gaskathode soepel kan absorberen. Deze verbeteringsmaatregelen verlengen verder de levensduur van de batterij.

(Vi) Het deksel van de batterijschaal hanteert een speciaal ontworpen ademende klep van het labyrint, gecombineerd met speciale additieven, die het waterverlies effectief vermindert.

(Vii) Door additieven op de juiste manier te gebruiken, kan de normale oplaadstatus van de negatieve elektrode worden gehandhaafd, kan de negatieve elektrodesulfidatie worden voorkomen en kan de negatieve zelfontlading van de elektrode worden verminderd. Dit zorgt niet alleen voor het stabiele opladen van de negatieve elektrode, maar vermindert ook het polarisatiepotentiaal van de positieve elektrode, waardoor de corrosie van het positieve rooster wordt vertraagd en de levensduur van de batterij verder wordt verlengd.

 

Vervolgens zullen we de ontwikkelingsgeschiedenis en de huidige status van fotovoltaïsche stroomopwekking onderzoeken. Sinds de geboorte van de eerste praktische fotovoltaïsche cel in 1954 heeft de fotovoltaïsche stroomopwekking van zonne -energie aanzienlijke vooruitgang geboekt. Hoewel de ontwikkelingssnelheid iets langzamer is dan die van computers en vezeloptische communicatie, hebben de groeiende vraag naar energie en de beperkingen van conventionele energie geleidelijk de aandacht getrokken voor fotovoltaïsche stroomopwekking. In het bijzonder bevorderde de oliecrisis in 1973 en de milieuvervuilingsproblemen in de jaren negentig de snelle ontwikkeling van fotovoltaïsche stroomopwekkingstechnologie. Het ontwikkelingsproces kan worden samengevat in de volgende fasen:
In 1893 ontdekte de Franse wetenschapper Becquerel het "fotovoltaïsche effect", waardoor de basis werd gelegd voor de ontwikkeling van fotovoltaïsche technologie. Vervolgens ontdekten Adams en anderen het fotovoltaïsche effect van vaste toestand op metalen en seleniumplaten in 1876, waardoor een nieuw hoofdstuk werd geopend in fotovoltaïsche technologie. In 1883 werd de eerste "Selenium Photocell" gemaakt en gebruikt als een gevoelig apparaat op verschillende gebieden.

 

In de 20e eeuw is fotovoltaïsche technologie aanzienlijke vooruitgang geboekt. In 1930 stelde Schottky de "fotovoltaïsche effect" -theorie van Cu2O -barrière voor, die belangrijke ondersteuning bood voor later onderzoek. In hetzelfde jaar stelde Langer voor het eerst voor om het "fotovoltaïsche effect" te gebruiken om "zonnecellen" te produceren om de omzetting van zonne -energie in elektrische energie te bereiken.

 

Met de verdieping van onderzoek is de efficiëntie van fotovoltaïsche cellen continu verbeterd. In 1954 maakten Chabin en Pirson met succes praktische single-kristal zonnecellen in Bell Laboratories in de Verenigde Staten, met een efficiëntie van 6%, wat betekende dat fotovoltaïsche technologie een nieuw stadium van ontwikkeling is ingegaan. In hetzelfde jaar ontdekte Wecker het fotovoltaïsche effect van galliumarsenide en maakte ze dunne-film zonnecellen, waardoor de ontwikkeling van technologie verder werd bevorderd.

 

Vervolgens hebben landen zich gewijd aan het onderzoek en de ontwikkeling van fotovoltaïsche technologie. In 1958 werden zonnecellen voor het eerst in de ruimte gebruikt, uitgerust met de stroomvoorziening van de Amerikaanse Pioneer 1 -satelliet, met zijn brede toepassingsperspectieven. Met de geboorte van polykristallijne silicium zonnecellen en de rooster-verbonden werking van silicium zonnecellen, is fotovoltaïsche technologie geleidelijk een betrouwbare energieoplossing geworden.

 

Na het betreden van de jaren negentig heeft fotovoltaïsche technologie doorbraak vooruitgang geboekt. De foto-elektrische conversie-efficiëntie van zonnecellen van galliumarsenide is 13%bereikt en de efficiëntie van dunne filmcadmiumsulfide zonnecellen heeft ook 8%bereikt. Bovendien heeft de succesvolle ontwikkeling van ultraviolette cellen en rugveldcellen de efficiëntie- en toepassingsbereik van fotovoltaïsche cellen verder verbeterd.

 

Naarmate het streven van de wereld naar hernieuwbare energie steeds urgenter wordt, is fotovoltaïsche technologie een hot topic van onderzoek geworden. Landen hebben fotovoltaïsche dakplannen en ontwikkelingsdoelen voorgesteld om de wijdverbreide toepassing van fotovoltaïsche technologie te bevorderen. Na 1997 hebben de Verenigde Staten, Japan en de Europese Unie allemaal grote fotovoltaïsche ontwikkelingsplannen voorgesteld, wat aangeeft dat fotovoltaïsche technologie op het punt staat een nieuwe fase van ontwikkeling in te luiden.

 

Momenteel is de toepassing van fotovoltaïsche technologie steeds uitgebreider geworden, niet alleen een belangrijke rol gespeeld in het energieveld, maar ook schone en efficiënte energieoplossingen voor transport, constructie en andere velden. Kijkend naar de toekomst, wordt verwacht dat fotovoltaïsche technologie een belangrijkere positie inneemt in het wereldwijde energieveld en meer bijdragen leveren aan de duurzame ontwikkeling van de mensheid.