Introdução abrangente e visão geral das células solares

I. Análise abrangente de células solares
As células solares, como um dispositivo que converte energia solar em energia elétrica, atraíram muita atenção nos últimos anos. Seu princípio de trabalho é baseado no efeito fotoelétrico. Ao absorver fótons na luz solar, os elétrons e os orifícios são estimulados e a corrente é gerada. As células solares têm as vantagens de serem ecológicas, renováveis ​​e livres de poluição e são amplamente utilizadas em muitos campos, como residências, indústrias e transporte. Em seguida, daremos uma introdução e visão geral abrangentes das células solares.

 

Ii. 1. Visão geral das células solares
A energia solar, que ocupa uma posição central em energia renovável, deriva sua energia da luz solar com a qual estamos familiarizados. Energia de biomassa, energia eólica, energia oceânica e energia hidrelétrica, essas formas de energia aparentemente diversas, de fato, todos trazem para a fonte de energia solar. Em termos gerais, a energia solar cobre toda a energia renovável mencionada acima. Quando nos referimos especificamente à energia solar como uma fonte de energia renovável, geralmente nos referimos à conversão direta e utilização da energia solar.

Tecnologia de utilização térmica solar, ou seja, a conversão eficiente da energia de radiação solar em energia térmica através de um dispositivo de conversão e, em seguida, o uso dessa energia térmica para gerar eletricidade. Da mesma forma, a tecnologia de geração de energia fotovoltaica solar, ou seja, o processo de conversão de energia de radiação solar em energia elétrica, também é uma tecnologia importante. Nesse campo, dispositivos de conversão fotoelétricos, como o princípio do efeito fotovoltaico dos dispositivos semicondutores, desempenham um papel central.

Na década de 1950, o campo da utilização de energia solar deu início a um importante salto tecnológico. Em 1954, a Bell Laboratories nos Estados Unidos desenvolveu com sucesso uma célula prática de 6% de cristal de cristal, estabelecendo a base para a aplicação prática de células solares. Em 1955, a Tabor de Israel propôs uma importante teoria da superfície de absorção seletiva e, com base nessa teoria, desenvolveu um revestimento eficiente de absorção solar seletiva, que promoveu ainda mais o desenvolvimento da tecnologia de utilização de energia solar.

Além disso, as células solares também mostram suas características únicas. É semelhante a uma enorme junção PN, que pode converter eficientemente energia solar em energia elétrica. Sob condições de iluminação padrão, as células solares podem gerar uma tensão de saída nominal de 0. 48V. Ao mesmo tempo, ele também possui todas as características da junção PN, o que permite gerar continuamente a eletricidade sob a luz solar.

Em aplicações práticas, os módulos de células solares geralmente são conectadas por várias células solares e usadas em luminárias solares e outros equipamentos. Esses componentes têm um coeficiente de temperatura negativo, ou seja, a tensão cairá em 2 mV para cada aumento de graus de temperatura. Ao mesmo tempo, eles também possuem parâmetros -chave como ISC (corrente de curto -circuito), IM (corrente de pico), VOC (tensão do circuito aberto), VM (tensão de pico) e PM (potência de pico), essenciais para a operação e otimização normal do sistema.

Vale ressaltar que o circuito aberto ou o estado de curto -circuito da célula solar não o danificará. De fato, usamos esse recurso para controlar o carregamento e descarga da bateria do sistema. Esse método de controle inteligente garante ainda a estabilidade e durabilidade da célula solar.
A potência de saída WP da célula solar é medida em condições de luz solar padrão. Essa condição segue o padrão 101 da Comissão Europeia, incluindo uma intensidade de radiação de 1000W\/M2, uma massa de ar de AM1.5 e uma temperatura da bateria de 25 graus. Em aplicações práticas, essas condições são aproximadamente equivalentes à luz solar por volta do meio -dia em um dia ensolarado. No entanto, muitas pessoas acreditam erroneamente que, enquanto houver luz solar, a célula solar pode gerar a potência de saída nominal e até pensar que ela pode ser usada normalmente sob luzes fluorescentes à noite. De fato, a potência de saída da célula solar muda dinamicamente e é afetada por muitos fatores, como tempo e local. Portanto, a potência de saída da mesma célula solar será diferente em momentos e locais diferentes.

 

Iii. 2. Efeito fotovoltaico
O efeito fotovoltaico, ou efeito fotovoltaico, refere -se ao fenômeno da diferença potencial entre diferentes partes de um semicondutor não homogêneo ou uma combinação de um semicondutor e um metal sob iluminação. As células solares usam esse efeito para converter a radiação solar em energia elétrica através do princípio da conversão fotoelétrica. Esse processo de conversão fotoelétrica é chamado de "efeito fotovoltaico", portanto as células solares também são chamadas de "células fotovoltaicas".

O material semicondutor usado para células solares é uma substância especial cujas propriedades estão entre condutores e isoladores. Semelhante aos átomos das substâncias comuns, os átomos dos semicondutores são compostos de núcleos carregados positivamente e elétrons carregados negativamente. Tomando o silício semicondutor como exemplo, sua camada externa de átomos possui 4 elétrons, que se movem ao redor do núcleo em órbitas fixas. Quando excitados pela energia externa, esses elétrons se separam da órbita e se tornam elétrons livres, deixando um "buraco" na posição original.

Em cristais puros de silício, o número de elétrons e orifícios livres é igual. No entanto, ao dopar com elementos específicos, como boro e gálio, as propriedades condutivas do silício podem ser alteradas. Esses elementos podem capturar elétrons, transformando o silício em um semicondutor do tipo orifício, representado pelo símbolo p; Embora a adição de elementos como fósforo e arsênico transforme o silício em um semicondutor do tipo elétron, representado pelo símbolo N. Quando esses dois semicondutores se combinam, sua interface formará uma junção PN. É essa junção PN que constitui o núcleo da célula solar. É como uma barreira que dificulta a livre circulação de elétrons e orifícios.

Quando a célula solar é exposta à luz solar, os elétrons absorvem a energia da luz e se movem para a região do tipo N, fazendo com que a região do tipo N seja carregada negativamente; Ao mesmo tempo, os orifícios se movem para a região do tipo P, tornando a região do tipo P carregada positivamente. Dessa maneira, uma força eletromotiva, comumente conhecida como tensão, é gerada nas duas extremidades da junção PN. Se os fios de metal forem soldados na camada do tipo P e na camada do tipo n, respectivamente, e a carga estiver conectada, a corrente fluirá no circuito externo. Ao conectar vários elementos da bateria em série e em paralelo, a tensão necessária e a saída de corrente podem ser geradas.

Atualmente, a célula solar mais madura e comercialmente valiosa é a célula solar de silício.
As células solares, um dispositivo que converte eficientemente a energia solar em energia elétrica através do efeito fotovoltaico, tem uma estrutura básica, como mostrado na figura acima. Quando dois tipos diferentes de materiais semicondutores, o tipo n e o tipo P, entram em contato um com o outro, um campo elétrico embutido apontando do tipo p para o tipo n é formado em sua interface devido a efeitos de difusão e deriva. Quando a luz solar brilha na superfície da célula solar, os fótons com energia que excedem a banda excitam pares de elétrons e orifícios. Esses portadores minoritários desequilibrados são efetivamente separados sob a ação do campo elétrico interno e acumulados nos eletrodos positivos e negativos da bateria, fornecendo assim uma saída de corrente estável para a carga externa.

 

4. 3. Tendência de desenvolvimento de células solares de silício cristalino
As células solares de silício cristalino estão se desenvolvendo na direção de alta eficiência e filme fino. In terms of high-efficiency monocrystalline silicon cells, the back point contact cell (PCC) of Stanford University, the passivated emitter region cell (PESC, PERC, PERL) of the University of New South Wales (UNSW), and the localized back surface field (LBSF) cell of the Fraumhofer Institute for Solar Energy in Germany are all outstanding. Ao mesmo tempo, as células de alta eficiência de silício policristalino também atraíram muita atenção. Sua vantagem é que eles podem preparar diretamente os lingotes de silício quadrado de tamanho grande, adequados para a produção em larga escala, com equipamentos simples e processo de fabricação de economia de energia. Embora a eficiência das células de silício policristalino seja afetada pelos limites do material e dos grãos, seu desempenho foi significativamente melhorado pela adoção de tecnologias como gettering, passivação e campo traseiro. Entre eles, o processo convencional de entrada de alumínio é formado pela sinterização após evaporar um filme de alumínio na parte de trás da célula, que não apenas simplifica o processo de fabricação, mas também ajuda a melhorar a eficiência da célula. Além disso, a passivação de hidrogênio, como um método eficaz para melhorar a qualidade do silício policristalino, pode reduzir significativamente defeitos, como ligações pendentes no corpo do silício por meio de implantação de íons ou tratamento plasmático. Ao mesmo tempo, uma camada de filme anti-reflexão de nitreto de silício é revestido na superfície das células solares de silício policristalino por PECVD, que também podem obter passivação de hidrogênio do silício policristalino. Além disso, a tecnologia de passivação de oxigênio na superfície também tem sido amplamente utilizada em células solares de alta eficiência, especialmente em materiais de silício cristalino de grau fotovoltaico, onde o efeito é mais óbvio. A oxidação térmica é uma das médias técnicas comumente usadas, e a oxidação da superfície PECVD a uma temperatura mais baixa também mostra certo potencial.
Tratamento superficial de células solares de silício policristalino

Devido à presença de orientações cristalinas múltiplas na superfície das células solares de silício policristalino, é difícil obter uma estrutura de veludo ideal, gravando como silício de cristal único com (100) orientação do cristal. Portanto, os pesquisadores estão comprometidos em explorar vários métodos de tratamento de superfície para alcançar o objetivo da anti-reflexão. Entre eles, o uso de rodas de moagem de várias lâminas para sulcar a superfície das bolachas de silício pode reduzir o tempo de processo de bolachas de silício de 10 cm × 10cm para 30 segundos, mostrando certo potencial prático.

Além disso, o silício poroso também é considerado uma opção prática para filmes anti-reflexões para células solares de silício policristalino. Seu efeito anti-reflexão é comparável ao dos filmes duplos anti-reflexões, aumentando assim a eficiência das células de silício policristalino para 13,4%.

Pesquisa e desenvolvimento de baterias de filme fino

Para reduzir ainda mais o custo das células solares, o campo fotovoltaico continua a explorar a pesquisa e o desenvolvimento de baterias de filme fino. Atualmente, as baterias amorfas de filmes finos de silício, baterias de sulfeto de gálio (CDTE) e baterias de seleneto de índio de cobre (CIS) foram desenvolvidas com sucesso. Em particular, as baterias amorfas de silício têm um processo de preparação relativamente simples e baixo custo, e receberam atenção generalizada.

 

Embalagem de células solares

A forma de embalagem de células solares é crucial para a vida útil da bateria. Atualmente, o processo de laminação tornou -se o mainstream, que pode garantir a vida útil das células solares por mais de 25 anos. Por outro lado, embora a aparência inicial do encapsulamento de gotejamento seja bonita, a vida profissional da célula solar é limitada a 1 ~ 2 anos. Portanto, para aplicações como luzes solares solares de baixa potência que não requerem uma vida útil alta, o formulário de encapsulamento de gotejamento pode ser usado; Embora para luzes solares com uma vida útil clara, é recomendável escolher o formulário de encapsulamento laminado. Além disso, um novo tipo de material de gel de silicone também é usado para o encapsulamento de gotejamento de células solares, e diz -se que sua vida profissional é de até 10 anos.

 

Classificação de sistemas de geração de energia fotovoltaica

Os sistemas de geração de energia fotovoltaica podem ser divididos em dois tipos: independente e conectado à grade. Os sistemas independentes de geração de energia fotovoltaica são usados ​​principalmente em áreas remotas ou áreas sem cobertura da grade; Enquanto os sistemas de geração de energia fotovoltaica conectada à grade estão conectados à grade, e a eletricidade gerada pode ser diretamente inserida na grade.

1. Os sistemas independentes de geração solar de energia CA geralmente incluem os seguintes componentes principais:

Array de células solares: consiste em módulos de células solares organizadas e conectadas de uma maneira específica, suportadas por colchetes e fundações.

Bateria de armazenamento de energia: pode ser selecionada de acordo com as necessidades reais e pode ser diferentes tipos de baterias recarregáveis.

Controlador: é especificamente responsável por controlar o processo de carregamento da matriz de células solares para a bateria de armazenamento de energia. Possui várias funções de proteção para garantir a operação segura e estável do sistema.
Inversor: um dispositivo que converte a energia CC fornecida pela bateria de armazenamento de energia na energia CA necessária. Por exemplo, na China, a tensão de saída é de 220V e a frequência é de 50Hz.
Caixa de distribuição e fios de conexão: responsável por conectar os vários componentes do sistema e gerenciar a potência de saída.

 

2. Sistema independente de geração de energia solar DC
Geralmente inclui os seguintes componentes principais:

Array de células solares: é composta por módulos de células solares organizadas e conectadas de uma maneira específica, que são firmemente suportadas por colchetes e fundações.

Bateria de armazenamento de energia: é selecionada de acordo com as necessidades reais de uso e pode incluir diferentes tipos de baterias recarregáveis.

Controlador: é especificamente responsável pelo monitoramento e controle do processo de carregamento da matriz de células solares para a bateria de armazenamento de energia. Suas funções de proteção múltipla interna são projetadas para garantir a operação segura e estável contínua do sistema.

Caixa de distribuição e fios de conexão: Responsável por conectar os vários componentes no sistema entre si e gerenciar efetivamente a potência de saída.

 

3. Sistema de geração solar de energia solar conectada à grade
O sistema de geração de energia solar CA conectado à grade geralmente inclui os seguintes componentes:

Array de células solares: é composta por módulos de células solares organizadas e conectadas de uma maneira específica, que são firmemente suportadas por colchetes e fundações.

Bateria de armazenamento de energia: selecione de acordo com as necessidades de uso reais, que podem incluir diferentes tipos de baterias recarregáveis.

Controlador: Responsável pelo monitoramento e controle do processo de carregamento da matriz solar para a bateria de armazenamento de energia. Suas funções de proteção múltipla interna garantem a operação segura e estável contínua do sistema.

Inversor conectado à grade: converte a potência CC da bateria de armazenamento de energia na energia CA necessária, como o 220V50Hz comumente usado na China.

Caixa de distribuição e fios de conexão: responsável por conectar e gerenciar a potência de saída de vários componentes no sistema.

Além disso, os sistemas de iluminação solar também são uma área de aplicação importante. O design das lâmpadas solares precisa considerar as condições específicas da área de uso. No leste da China, a proporção apropriada entre a potência nominal de saída dos módulos de células solares e a potência de entrada das lâmpadas é de cerca de 2 ~ 4: 1, e a proporção específica depende do tempo de trabalho das lâmpadas e das necessidades de iluminação dos dias de chuva contínuos. A instalação de células solares também é um link -chave. Seu ângulo e direção de inclinação afetarão a potência de saída e a vida útil do serviço. Nos alcances inferiores do rio Yangtze, o ângulo de inclinação ideal das células solares é de cerca de 40 graus, voltado para o sul. Ao mesmo tempo, para evitar o chamado "efeito da ilha de calor", ou seja, uma única célula solar pode ser danificada pelo calor após ser bloqueada, é realmente usado um módulo de células solares composto por múltiplas células solares e medidas como inclinar e instalar pinos à prova de aves.

Independentemente do estilo e poder das lâmpadas solares, o circuito de controle de carga e descarga, um de seus componentes principais, é crucial. Para garantir a durabilidade da bateria, suas condições de carga e descarga devem ser estritamente controladas para evitar sobrecarga e descarga profunda. Além disso, devido à grande flutuação da energia de entrada do sistema solar de geração de energia fotovoltaica, o controle de carregamento da bateria no sistema de geração de energia fotovoltaica é mais complicado do que o das baterias comuns. O desempenho das lâmpadas solares geralmente depende do projeto e implementação do circuito de controle de carga e descarga. Se houver falta de cobrança de alto desempenho e circuito de controle de descarga, será difícil garantir o desempenho das lâmpadas solares.

 

No contexto da aplicação generalizada da geração de energia fotovoltaica solar, a seleção de baterias de chumbo-ácido para armazenamento de energia é particularmente importante. De projetos fotovoltaicos solares em larga escala na Europa e nos Estados Unidos até o projeto Guangming do meu país, a geração de energia fotovoltaica solar mostrou um forte momento de desenvolvimento. Com o avanço da tecnologia fotovoltaica e a popularização de módulos fotovoltaicos de baixo custo, cenários de aplicação, como lâmpadas solares, usinas fotovoltaicas e fontes de energia fotovoltaica doméstica, apresentaram requisitos mais altos para baterias. Atualmente, as baterias de ácido de chumbo selado reguladas por válvula, baterias coloidais de ácido de chumbo e baterias de ácido de chumbo sem manutenção tornaram-se as fontes de energia de armazenamento de energia convencionais em sistemas fotovoltaicos. A resistência climática dessas baterias é crucial para garantir a operação estável do sistema. Este artigo se concentrará no impacto da temperatura na duração e na capacidade da bateria em ambientes naturais e nas soluções correspondentes e, ao mesmo tempo, analisar profundamente os pontos-chave da seleção de baterias de ácido de chumbo de armazenamento de energia.

 

5. O impacto da temperatura na vida de baterias de chumbo-ácido
As baterias de ácido de chumbo VRLA são muito sensíveis às mudanças de temperatura. De acordo com o princípio de Arinius, quando a temperatura exceder 40 graus, sua vida será reduzida pela metade para cada aumento de 10 graus. As principais razões para o final da duração da bateria incluem a secagem de eletrólito de ácido sulfúrico, fuga térmica e curto -circuito interno.

A secagem do eletrólito de ácido sulfúrico é um dos principais fatores que afetam a vida das baterias de chumbo-ácido. A secagem do ácido fará com que a capacidade da bateria diminua ou até mesmo falhe completamente, o que é um problema exclusivo das baterias de chumbo-ácido. Os possíveis motivos incluem baixa eficiência de recombinação de gás, evolução de hidrogênio e oxigênio e evaporação da água, infiltração de água dentro da casca da bateria, projeto de válvula de controle inadequado e incompatibilidade entre o equipamento de carregamento e a tensão da bateria. Vale ressaltar que, à medida que a temperatura ambiente aumenta, a taxa de perda de água causada pelos três fatores (2), (3) e (4) acelerará, acelerando assim a falha de seca da bateria de chumbo-ácido.

Além disso, a fuga térmica também é um grande desafio enfrentado por baterias de chumbo-ácido. Durante o processo de carregamento e descarga, a bateria gera calor. Se não for descarregado a tempo, a temperatura da bateria continuará aumentando. Especialmente ao trabalhar em um ambiente de alta temperatura, o calor acumulado dentro da bateria é mais difícil de dissipar, o que pode levar ao superaquecimento, aumento da perda de água, aumento da resistência interna e um ciclo vicioso, desenvolvendo gradualmente em fuga térmica e, finalmente, causando falha na bateria.

 

As baterias de ácido de chumbo do VRLA têm condutividade térmica extremamente ruim e capacidade de calor extremamente pequena devido ao seu projeto de montagem apertada de líquido magro exclusivo e poros a 10% no separador. Isso torna as baterias de ácido de chumbo do VRLA mais propensas a fuga térmica em ambientes de alta temperatura. Como a quantidade de gás descarregada pela válvula de segurança é limitada, é difícil tirar o calor dentro da bateria. Uma vez que a fuga térmica ocorre, a bateria será gravemente deformada, rompida e falhará completamente.

Por outro lado, o curto-curto interno também é uma causa de falha na bateria de chumbo-ácido. Isso é causado principalmente pela degradação e envelhecimento do material do diafragma, pelo derramamento e expansão do material ativo ou pela penetração do diafragma pelos dendritos gerados durante o processo de carregamento. Após descarga profunda, o separador de adsorção da bateria é propenso a chumbo de veludo ou precipitação dispersa ou a formação de dendritos, resultando em circuitos micro-curto das placas positivas e negativas.
Devido ao projeto redundante do eletrodo negativo das baterias de ácido de chumbo do VRLA, a eficiência de carregamento do eletrodo negativo é maior que a da placa positiva nos estágios iniciais e médios do carregamento, de modo que o eletrodo negativo gerará primeiro o chumbo de veludo suficiente, que é conducente à reação de recombinação do oxigênio. No processo de produção das baterias, a degradação do desempenho da bateria pode ser desacelerada controlando a quantidade de material ativo do eletrodo negativo.
Além disso, aditivos como sais de metal ou óxidos como zinco, cádmio, lítio, cobalto, cobre e magnésio são comumente usados ​​em baterias de chumbo-ácido para melhorar o desempenho da bateria. Esses aditivos atuam como eletrólitos fortes e seus íons migram para o eletrodo negativo durante a descarga. Esses íons metálicos têm um efeito de coordenação química, que pode reduzir a probabilidade de formação de sulfato de chumbo. Mesmo que o sulfato de chumbo seja formado, sua estrutura é relativamente macia e mais fácil de suavizar ou reduzir.

Ao usar a bateria, tente manter uma temperatura estável e evite alterações drásticas de temperatura para reduzir a possibilidade de precipitação de dendrito. Em resumo, a alta temperatura acelerará a perda de água e a secagem da bateria, a fuga térmica, a corrosão e a deformação positiva da grade, enquanto a baixa temperatura pode causar falha de passivação de eletrodo negativa. As flutuações de temperatura acelerarão o curto-circuito interno de baterias de chumbo-ácido, e esses fatores terão um efeito adverso na duração da bateria.

 

Vi. Efeito da temperatura na capacidade da bateria de chumbo-ácido

(I) O primeiro tipo de perda de capacidade precoce, denominada PCL-ⅰ

O principal culpado pela queda repentina na capacidade da bateria de chumbo-ácido é a camada de barreira. Essa barreira é derivada dos defeitos de regeneração e efeito semicondutor da liga PB-CA-SN-AL. Ele constrói uma barreira condutiva unidirecional entre o material ativo do eletrodo positivo e a grade. Essa camada de barreira é composta por cristais complexos com propriedades semicondutores e é sensível à temperatura. Ao melhorar o processo de dopagem semicondutores, como ligas de bateria e aditivos de pasta de chumbo, melhoramos com sucesso a condutividade, aproveitando a sensibilidade dos cristais de semicondutores à pureza, aliviando efetivamente esse modo de falha.

 

(Ii) o segundo tipo de perda de capacidade precoce, denominada PCL-ⅱ

O verdadeiro culpado pela queda lenta na capacidade da bateria de chumbo-ácido não é a corrosão da grade comum, sulfatação ou derramamento de material ativo, mas a expansão de materiais ativos porosos. Essa expansão é particularmente evidente no processo de amolecimento de PBO2 → PBSO4, o que não apenas faz com que o material ativo positivo fique macio e a estrutura complexa seja danificada, mas também gradualmente faz com que o material ativo suavize e caia, o que, por sua vez, faz com que a placa positiva perca a capacidade mais baixa.

 

(Iii) o terceiro tipo de perda de capacidade precoce, denominada PCL-ⅲ

O problema das baterias de chumbo-ácido que são incapazes de carregar geralmente decorre da redução ou perda da atividade dos aditivos de eletrodos negativos. Isso pode levar a dificuldade em cobrar, baixa aceitação e recarga insuficiente e, finalmente, levar à sulfatação da 1\/3 inferior da placa negativa.

Sob condições de alta temperatura, os aditivos do eletrodo negativo se decompõem ou se dissolverão no eletrólito, levando a perdas precoces e depois passivação do chumbo de veludo do eletrodo negativo. Pelo contrário, em condições de baixa temperatura, devido à solubilidade reduzida, mesmo que a corrente de descarga seja a mesma que a concentração a baixa temperatura e a taxa de descarga permanecer inalterada, a saturação aumentará em relação à baixa solubilidade de equilíbrio. Além disso, a baixa temperatura aumentará a viscosidade da solução ácida e reduzirá a taxa de difusão ácida, aumentando assim a resistência interna da bateria e afetando seu desempenho de transferência de massa em alta velocidade.

 

A espessura da camada de passivação está intimamente relacionada ao tamanho do cristal, porosidade e estrutura dos poros do sulfato de chumbo, que estão intimamente relacionados à solubilidade do sulfato de chumbo e à saturação da solução na superfície do eletrodo de chumbo. Em baixa temperatura, alta densidade de corrente e concentração de ácido sulfúrico, a saturação da solução na superfície do eletrodo negativo será muito alta, resultando no espessamento da camada de passivação, o que pode facilmente causar a falha da bateria devido às dificuldades de descarga. Neste momento, a placa negativa não pode ser carregada nem descarregada.

O mecanismo e o grau de influência da temperatura nos fatores acima envolvem teorias de várias disciplinas, incluindo termodinâmica eletroquímica, cinética eletroquímica, etc. Vale a pena notar que a alta temperatura causa a falha de oxidação da aditiva na bateria. Esse deteriorar eventualmente reduzirá a vida útil da bateria de chumbo-ácido e reduzirá sua confiabilidade.

 

Além disso, a corrosão da placa positiva também é um problema que não pode ser ignorado. De acordo com o princípio da termodinâmica química, quanto maior a temperatura ambiente, maior a profundidade de descarga da bateria de chumbo-ácido e maior a densidade eletrolítica, que por sua vez agrava a corrosão da grade. O armazenamento a longo prazo engrossará a camada de corrosão, acompanhada por deformação e alongamento da grade, resultando em uma diminuição na resistência à tração da grade. Quando o material ativo cai ou o produto de corrosão é muito grosso, a resistência à grade aumentará, afetando assim a capacidade da bateria. Uma vez que a capacidade da bateria caia em 20%, ela pode ser julgada como falhada.

Em resumo, como um recipiente eletroquímico, a bateria é muito sensível a alterações na temperatura ambiente. A temperatura ambiente não afeta apenas a vida útil da bateria, mas também tem um impacto direto em sua capacidade. Os dois estão inter -relacionados e inseparáveis.

Desenvolvimento de baterias coloidais de ácido de chumbo (baterias de ácido de chumbo regulado por válvulas)
Nos últimos anos, as baterias de chumbo-ácido têm sido amplamente utilizadas no campo de lâmpadas solares. No entanto, quando as baterias do VRLA-ácido de chumbo funcionam o tempo todo em ambientes naturais, sua resistência climática enfrenta desafios, especialmente na faixa de temperatura de -20 grau ~ 40 graus. Para resolver esse problema, desenvolvemos com sucesso uma bateria coloidal com melhor resistência ao tempo, cuja faixa de temperatura operacional pode atingir -40} grau ~ 60 graus, expandindo ainda mais a faixa de aplicação de baterias de chumbo-ácido.

 

A bateria de chumbo-ácido coloidal adota um esquema de design de líquido rico exclusivo e seu líquido ácido é aumentado em 20% em comparação com a bateria de ácido de chumbo VRLA. A bateria é preenchida com eletrólito de gel ao redor do grupo de polos e entre os tanques, o que faz com que ele tenha uma grande capacidade de calor e excelente dissipação de calor. Além disso, a bateria coloidal também supera os três problemas acima da perda de capacidade e tem as seguintes vantagens significativas:

 

Primeiro, ele usa um eletrólito não-líquido não-líquido para inibir o amolecimento e o derramamento do material ativo da placa positiva, aumentando a pressão de montagem (especialmente a pressão na superfície da placa positiva). Ao mesmo tempo, a válvula de controle bem projetada aumenta a recombinação de oxigênio e reduz a perda de água, estendendo assim a duração da bateria.

Segundo, a estrutura da grade da bateria coloidal é cuidadosamente projetada, usando meios de processo especiais e formulações de materiais. Essa estrutura forma microporos, aumenta a interface de reação entre o eletrodo e o eletrólito, reduz a resistência ao contato e reduz a polarização do eletrodo. Isso melhora bastante a taxa de utilização do material ativo do eletrodo, a eficiência de carregamento e a potência de descarga e saída da bateria.

 

Além disso, a grade positiva usa uma combinação de múltiplas ligas de múltiplos elementos, como PB-CA-SN-AL-SB-ZN-CD, enquanto a grade negativa usa materiais superpotenciais de alto hidrogênio de alumínio de chumbo-tin-alumínio. Esse design não apenas melhora a capacidade e a vida útil da bateria, mas também garante que o coletor de liga multi-elementos de chumbo-Tin tenha as características da pequena resistência interna e resistência à corrosão e possa suportar o uso de carga flutuante a longo prazo.

 

Além disso, ao adotar novas tecnologias e melhorar a fórmula do material da grade, a resistência à fluência e a resistência à corrosão da bateria de chumbo-ácido coloidal foi significativamente melhorada. Ao mesmo tempo, o uso de separadores porosos de PE poroso de baixa resistência e o rico espaço líquido projetado na placa garante que o ácido não transborde, poluiu o ambiente ou corroe as peças do equipamento durante a operação da bateria e possa absorver suavemente o cátodo de gás. Essas medidas de melhoria prolongam ainda mais a vida útil da bateria.

(Vi) A tampa da concha da bateria adota uma válvula respirável especialmente projetada, combinada com aditivos especiais, que reduz efetivamente a perda de água.

(Vii) Ao usar corretamente os aditivos, o estado de carregamento normal do eletrodo negativo pode ser mantido, a sulfidação negativa do eletrodo pode ser evitada e a auto-descarga do eletrodo negativo pode ser reduzido. Isso não apenas garante o carregamento estável do eletrodo negativo, mas também reduz o potencial de polarização do eletrodo positivo, diminuindo assim a corrosão da grade positiva e estendendo ainda mais a vida útil da bateria.

 

Em seguida, exploraremos o histórico de desenvolvimento e o status atual da geração de energia fotovoltaica. Desde o nascimento da primeira célula fotovoltaica prática em 1954, a geração de energia fotovoltaica solar fez um progresso significativo. Embora sua velocidade de desenvolvimento seja um pouco mais lenta que a dos computadores e comunicações de fibra óptica, a crescente demanda por energia e as limitações da energia convencional atraíram gradualmente a atenção para a geração de energia fotovoltaica. Em particular, a crise do petróleo em 1973 e os problemas de poluição ambiental nos anos 90 promoveram o rápido desenvolvimento da tecnologia de geração de energia fotovoltaica. Seu processo de desenvolvimento pode ser resumido nos seguintes estágios:
Em 1893, o cientista francês Becquerel descobriu o "efeito fotovoltaico", estabelecendo as bases para o desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica. Posteriormente, Adams e outros descobriram o efeito fotovoltaico de estado sólido em metais e folhas de selênio em 1876, abrindo um novo capítulo em tecnologia fotovoltaica. Em 1883, o primeiro "fotocélula de selênio" foi feito e usado como um dispositivo sensível em vários campos.

 

Ao entrar no século XX, a tecnologia fotovoltaica fez um progresso significativo. Em 1930, Schottky propôs a teoria do "efeito fotovoltaico" da barreira de Cu2O, que forneceu um apoio importante a pesquisas posteriores. No mesmo ano, Langer primeiro propôs usar o "efeito fotovoltaico" para fabricar "células solares" para alcançar a conversão da energia solar em energia elétrica.

 

Com o aprofundamento da pesquisa, a eficiência das células fotovoltaicas foi continuamente melhorada. Em 1954, Chabin e Pirson fizeram com sucesso células solares práticas de cristal único na Bell Laboratories, nos Estados Unidos, com uma eficiência de 6%, o que marcou que a tecnologia fotovoltaica entrou em um novo estágio de desenvolvimento. No mesmo ano, Wecker descobriu o efeito fotovoltaico do arseneto de gálio e fez células solares de filme fino, promovendo ainda mais o desenvolvimento da tecnologia.

 

Posteriormente, os países se dedicaram à pesquisa e desenvolvimento da tecnologia fotovoltaica. Em 1958, as células solares foram usadas no espaço pela primeira vez, equipadas com a fonte de alimentação do satélite American Pioneer 1, mostrando suas amplas perspectivas de aplicação. Com o nascimento das células solares policristalinas de silício e a operação conectada à grade de células solares de silício, a tecnologia fotovoltaica gradualmente se tornou uma solução energética confiável.

 

Depois de entrar na década de 1990, a tecnologia fotovoltaica fez progressos inovadores. A eficiência da conversão fotoelétrica das células solares de arseneto de gálio atingiu 13%, e a eficiência das células solares de sulfeto de cádmio de filmão fino também atingiu 8%. Além disso, o desenvolvimento bem -sucedido de células ultravioletas e células de campo traseiro melhorou ainda mais o escopo de eficiência e aplicação das células fotovoltaicas.

 

À medida que a busca mundial de energia renovável se torna cada vez mais urgente, a tecnologia fotovoltaica se tornou um tópico quente de pesquisa. Os países propuseram planos de telhado fotovoltaico e metas de desenvolvimento para promover a aplicação generalizada da tecnologia fotovoltaica. Depois de 1997, os Estados Unidos, o Japão e a União Europeia propuseram grandes planos de desenvolvimento fotovoltaico, indicando que a tecnologia fotovoltaica está prestes a inaugurar um novo estágio de desenvolvimento.

 

Atualmente, a aplicação da tecnologia fotovoltaica se tornou cada vez mais extensa, não apenas desempenhando um papel importante no campo de energia, mas também fornecendo soluções de energia limpas e eficientes para transporte, construção e outros campos. Olhando para o futuro, a tecnologia fotovoltaica deve ocupar uma posição mais importante no campo de energia global e fazer maiores contribuições para o desenvolvimento sustentável da humanidade.