Őrtechnológia a gyakorlatban

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Őrtechnológia a gyakorlatban"

Szebasztián Rácz
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Őrtechnológia a gyakorlatban ENERGIAFORRÁSOK I. Napelemek Szimler András BME HVT, Őrkutató Csoport, 708.labor

2 Si alapú napelemek Amorf napelemek Vékonyréteg technológiával egész tábla Olcsó Nehéz (két üveglap) Alacsony hatásfok 4-8% Polikristályos Si Hatásfoka ~ 15 % Kicsivel olcsóbb mint a monokristályos Monokristályos Si Hatásfoka ~ 17 % U OC ~ 0,6V Drága, földi megtérülése év Napelemek 2

Hatásfoka ~ 15 % Kicsivel olcsóbb mint a monokristályos Monokristályos Si

3 GaAs alapú napelemek Nagyon drágák, szinte kizárólag csak őreszközök energiaellátására használják. Egy- és kétrétegő GaAs cellák evolúciós elıdök Háromrétegő (TJ) Különbözı spektrális érzékenységő rétegek egymás felett GaInP-GaAs-Ge vagy GaInP-GaInAs-Ge Gyártók: Azurspace, Emcore, Spectrolab Hatásfoka ~ 29 % U OC ~ 2,7V Napelemek 3

Egy- és kétrétegő GaAs cellák evolúciós elıdök Háromrétegő (TJ) Különbözı spektrális

4 A napelemek karakterisztikái I I I SC1 Int 2 T 2 I SC2 Int= állandó T= állandó I SC1 T 2 >T 1 I SC2 Int 2 >Int 1 Int 1 T 1 U U U OC1 U OC2 U OC2 U OC1 I / P I SC I MPP Maximális teljesítményő munkapont (Maximal Power Point) Fill Faktor: P MPP P FF= U MPP x I MPP U OC x I SC U U MPP U OC Napelemek 4

OC1 I / P I SC I MPP Maximális teljesítményő munkapont (Maximal Power Point)

5 Napelemek az őrben Az elsıdleges energia generálási lehetıség az őrben 5CsE-en belül Az átlagos energiasőrőség 1CsE-nél 1366 W/m 2 Fıleg háromrétegő cellák, elvétve monokristályos Si Szélsıséges környezeti hatásoknak van kitéve UV sugárzás, lágy röntgen sugárzás Elektronok és protonok becsapódása Különféle mérető meteoritok Atomos oxigén Termikus ciklusok (-100/+100 C) Napelemek 5

környezeti hatásoknak van kitéve UV sugárzás, lágy röntgen sugárzás Elektronok és protonok

6 A napelemtáblák szerkezete Táblák száma és elhelyezkedése (nyitható, body) Cellák soros és sztringek párhuzamos kapcsolásával Cellák és védıüveg ragasztása RTV2 szilikonnal Napelemek 6

7 Napelemek 7

8 A napelem cellák elektromos bekötése Forrasztással (Au bevonat esetében problémás, AuSn4 üvegszerő) Ponthegesztéssel (Paralel Gap Welding) Ultrahangos hegesztéssel Napelemek 8

9 Parallel gap welding Kivezetés anyaga ezüstözött INVAR (minimális hıtágulás) FeNi36 α=1,2 0,62 ppm/k, hosszú szakaszon meander alak Egyéb felhasználású fontos FeNi ötvözetek FeNi42 (sziliciummal azonos hıtágulás) KOVAR FeNi29Co17 (üveggel azonos α, hermetikus átvezetések) Napelemek 9

felhasználású fontos FeNi ötvözetek FeNi42 (sziliciummal azonos

10 A napelemcellák ragasztása Wacker RTV-S 691 Kétkomponenső (A/B), szobahımérsékleten vulkanizálódó szilikon ragasztó Alacsony hımérsékleten is rugalmas (<-100C ) Alacsony gázkibocsátás Keverési arány 9:1 Felületek elıkezelése Primer G790A-val Napelemek 10

hımérsékleten is rugalmas (<-100C ) Alacsony gázkibocsátás

11 Napelemek és hozzá kapcsolódó áramkörök tesztelése Mőnap Halogén izzós (spot lámpa, vonalizzós fényvetı) Egyszerő, olcsó, túl sok infra és kevés UV tartalom Xenon ívlámpás Drága, bonyolult, pontosabb spektrum, kicsi megvilágított felület Napelem szimulátor Diódás Egyszerő, olcsó, pontatlan karakterisztika Programozható DC tápegység Drága, pontos karakterisztika Napelemek 11

pontosabb spektrum, kicsi megvilágított felület Napelem szimulátor Diódás Egyszerő, olcsó,

12 Mőnapok tulajdonságai A fény spektrális összetétele (AM0, AM1, AM1,5) A megvilágítás homogenitása A megvilágított felület nagysága A fényintenzitás állíthatósága A megvilágítási üzemmód (folytonos, flash) Napelemek 12

felület nagysága A fényintenzitás állíthatósága A

13 A fényforrások spektrális összetétele Xe lámpa Halogén izzó Napelemek 13

14 Xe ívlámpás mőnap A legközelebb van a spektruma a Napéhoz Veszélyes (UV, robbanás) Bonyolult felépítés, meghajtás Begyújtásához több kv Meghajtás DC árammal Kicsi a megvilágított felület Drága Napelemek 14

meghajtás Begyújtásához több kv Meghajtás DC árammal

15 Xe lámpa SVX-1450 tápegység P out max = 500W I out = 10-30A LAX-1450 Xe lámpaegység 600W A fényintenzitás eloszlása egy 10x10cm-es felületen (2x2cm-es Si cella rövidzárási árama ma-ben) Napelemek 15

10x10cm-es felületen (2x2cm-es Si cella rövidzárási árama ma-ben) 5

16 Egyszerő halogén izzós mőnap FÉNYFORRÁS 3db OSRAM HALOSPOT SSP, 111mm-es fémtükrös 12V/50W, cd, 4º, 2900K MEGHAJTÁS Rohde Schwarz NGRE30/20 DC labor tápegység 0-30V, 0-20A A fényintenzitás eloszlása egy 10x10cm-es felületen (2x2cm-es Si cella rövizárási árama ma-ben) Napelemek 16

0-20A A fényintenzitás eloszlása egy 10x10cm-es felületen (2x2cm-es Si cella rövizárási

17 A halogén izzós mőnap egy hallgatói mérésben 12 cellás napelem tábla U/I és U/P karakterisztikája Isa [ma] Psa, Pbat [mw] Isa Psa Usa [V] Napelemek 17

120 100 80 60 40 20 700 600 500 400 300 200 100 Psa, Pbat

fıegység + E436xA DC modulok Fix üzemmód SAS üzemmód: Isc, Uoc, Ump/Imp értékekbıl generál

18 Napelem szimulátorok Diódás napelem szimulátor Egyszerő, olcsó, használata korlátozott Programozható szimulátor tápegység Drága A karakterisztika pontosan lekövethetı Agilent E4360 fıegység + E436xA DC modulok Fix üzemmód SAS üzemmód: Isc, Uoc, Ump/Imp értékekbıl generál 4096db pontot Tábla üzemmód: db U/I pont megadása Idıbeli változás is programozható Napelemek 18

19 Diódás napelem szimulátor Négy darab soros cellából álló, homogén megvilágítású napelem tábla egyszerősített helyettesítı képe A napelem cella elektromos helyettesítı képe A diódás napelem szimulátor elvi kapcsolási rajza Napelemek 19

helyettesítı képe A napelem cella elektromos helyettesítı

20 A diódás napelem szimulátor áramköri megvalósítása Ube+ 15V I sa sc ~ U ref / R 1 D14 TL431 D15 1N4148 R2 1k5 U ref = U TL431 =2,5V R1 20 Q1 BD138 D1 MR852 D2 MR852 D3 MR852 D4 MR852 D5 MR852 D6 MR852 D7 MR852 D8 MR852 D9 MR852 SA+ Ube- SA- Is a [m A ] DIÓDÁS NAPELEM SZIMULÁTOR U/I ÉS U/P KARAKTERISZTIKÁJA P s a, P b a t [m W ] Usa [V] Isa Psa Napelemek 20

D9 MR852 SA+ Ube- SA- Is a [m A ] 140 120 100 80 60 40 20 0 DIÓDÁS NAPELEM SZIMULÁTOR U/I ÉS U/P

21 A Rosetta Lander napelem szimulátorai Áramgenerátor nélküli diódasor a karakterisztika termikus változtatásához Áramgenerátorral egybeépített szimulátor A lander thermál vákuum kamrában A lander napelem tábláinak feszültsége 3 CsE esetén Napelemek 21

22 A MASAT-1 ideiglenes napelem befogói A cella rövidzárási árama ma-ben természetes megvilágítás esetén Napelemek 22

23 A MASAT-1 napelemeinek mérése Xe és halogén lámpákkal egyszerre megvilágítva Cellák hőtése 2db radiális ventilátorral Napelemek 23

24 Ellenırzı kérdések Milyen Si alapú napelemeket ismer, melyek ezek fıbb tulajdonságai? Milyen GaAs alapú napelemeket ismer, melyek ezek fıbb tulajdonságai? Hogyan néz ki egy napelem cella U/I karakterisztikája a megvilágítás és a hımérséklet függvényében? Hogyan néz ki egy napelem cella U/P karakterisztikája? Milyen FeNi ötvözeteket ismer, melyek ezek lényeges tulajdonságaik és felhasználási területük? Melyek egy mőnap lényeges tulajdonságai? Milyen mőnap megvalósítási lehetıségeket ismer, melyek ezek fıbb tulajdonságai? Milyen napelem szimulátor megvalósítási lehetıségeket ismer és melyek ezek fıbb tulajdonságai? Hogyan néz ki egy napelem cella elektromos helyettesítı képe, valamint a diódás napelem szimulátor elvi kapcsolási rajza? Napelemek 24

25 Köszönöm a figyelmüket! Napelemek 25

Hasonló dokumentumok

Őrtechnológia a gyakorlatban

Őrtechnológia a gyakorlatban ENERGIAFORRÁSOK II. Akkumulátorok, elemek, peltier elemek Szimler András BME HVT, Őrkutató Csoport, 708.labor Li alapú akkumulátorok Li-ion Mechanikailag erısebb Szivárgásveszély