Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 июля, печатный экземпляр отправим 23 июля
Опубликовать статью

Молодой учёный

Зависимость эффективности солнечных панелей от угла установления

Физика
27.04.2020
952
Поделиться
Библиографическое описание
Юлдашева, Н. М. Зависимость эффективности солнечных панелей от угла установления / Н. М. Юлдашева, Ж. Ж. Гуломов, М. З. Насиров. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 17 (307). — С. 4-8. — URL: https://moluch.ru/archive/307/69260/.


В статье проанализирована зависимость выходного напряжения и коэффициента отражения солнечных панелей от угла установления, и с помощью виртуальной лаборатории вычислены и сравнены экспериментальные и теоретические результаты.

Ключевые слова: солнечная панель, виртуальная лаборатория, коэффициент отражения.

Как известно, солнечные фотоэлектрические станции – экологически чистые, безопасные и экономически выгодные электростанции. Принцип работы заключается в следующем: на солнечную панель падают лучи солнца, солнечная радиация преобразуется в электричество с постоянным напряжением и хранится в аккумуляторе, на выходе инвертор преобразовывает постоянное напряжение в переменное, которое и подается в электросеть. Солнечные фотоэлектрические станции могут стать как полноценными источниками электричества для удаленных от линий электропередач объектов, так и резервными аварийными, если случаются частые перебои в электроснабжении. Применение последных очень обширное и зависит оно от площади солнечных панелей. Поэтому в сегодняшный день одной из актуальных проблем является повышение эффективности солнечных панелей при преобразовании световой энергии в электрическую. Эффективность солнечной панели зависит от интенсивности излучения, от температуры, от площади и т. д.

В данной работе рассматривается зависимость коэффициента отражения солнечных панелей от угла установления. В настоящее время для солнечных панелей в основном используются кремний и КПД солнечных панелей на их основе достигает до 29 %. Это означает, что мощности поглощенной и преобразованной световой энергии связаны между собой

(1)

Мощность поглощенной энергии в основном зависит от показатель преломления воздуха (nв=1), кремния (nк=4.3) и угла установления. Угол установления солнечного панеля является и углом падения световых лучей. А угол преломления определяется по закону преломления

(2)

На основании волновой природы свет при падении на границу двух сред отраженные и преломленные лучи поляризуются в перпендикулярных и параллелных осях. По формулам Френеля поляризованный свет в перпендикулярном направлении выражаются как

(3)

(4)

а в параллелном направлении

(5)

(6)

Как известно, интенсивность и напряженность электрического поля связаны между собой как IE2. Поэтому коэффициент отражения и преломления определяются как

(7)

(8)

Подставляя выражения (3)-(6) в (7), получим

(9)

где угол преломления можно определить из известного выражения

(10)

Таким образом, формула (9) выражает коэффициента отражения солнечной панели в зависимости от угла установления.

Так, как мощность и интенсивность прямо пропорциональны между собой, поглощенная мощность связана с падающей мощностью

(11)

Поглащенная мощность равна также

Pпогл=IU(12)

Поэтому

(13)

Эта формула вместе с (9) выражает зависимость напряжения от угла установления солнечной панели.

Для изучения этой зависимости авторами создана виртуальная лаборатория на визуальном бейсике, которая позволяет наблюдать видео эксперимента и анимацию (рис. 1).

Рис. 1. Анимация виртуальной лаборатории

В программе предусмотрено также введение показателей преломления двух сред и угла установления; вычисление мощности и напряжения; рисование графиков и сравнение теоретических и экспериментальных результатов (рис. 2).

Рис. 2. Теоретические и эспериментальние результаты

Из рисунка 2 видно, что при малых углах установлении (до 30о) теоретические и экспериментальные результаты совпадают, а при больших углах расходятся. Это указывает на ускорения дальнейшых исследований в этом направлении.

Литература:

  1. Lou Tylee, Learn Visual Basic 6.0, 1998.
  2. D. E. Aspens, Properties of silicon (INSPEC, IEE, London, UK, 1988)
  3. Sukumar Basu, Crystalline silicon-properties and uses, 2011.
  4. Green M, Solar Crlls: Operating Principles, Technology and System Applications (1982).
Можно быстро и просто опубликовать свою научную статью в журнале «Молодой Ученый». Сразу предоставляем препринт и справку о публикации.
Опубликовать статью
Ключевые слова
солнечная панель
виртуальная лаборатория
коэффициент отражения
Молодой учёный №17 (307) апрель 2020 г.
Скачать часть журнала с этой статьей(стр. 4-8):
Часть 1 (стр. 1-79)
Расположение в файле:
стр. 1стр. 4-8стр. 79

Молодой учёный