В чем разница между солнечной батареей и литиевой батареей?

Если быть точным, это не одно и то же. Солнечная «батарея» - это не батарея, а полупроводник с фотоэлектрическим преобразованием, и для хранения энергии требуется дополнительный батарейный блок. Литиевая батарея - это устройство для химического преобразования электрической энергии.

Солнечная батарея - это особый материал с фотоэлектрическим эффектом. Он не может хранить электрическую энергию. Он может только мгновенно преобразовывать энергию солнечного излучения в электрическую. Когда нет солнечного света, он не может производить ток. Литиевая батарея - это разновидность батареи, которую можно использовать как солнечную батарею. Электричество хранится для удобства использования без солнца или ночью. В солнечных фотоэлектрических приложениях они часто используются вместе.

Это должна быть солнечная энергия плюс литиевая батарея. Добавляя батарею, ваша солнечная панель бесполезна. Обычный аккумулятор не заряжается. При использовании батареи солнца нет, пользоваться нельзя. Если это литиевая батарея, вы можете использовать ее. Долгое время, хотя вначале это было дорого, но практично, и небольшая литиевая батарея не превышает 10. Так что для литиевых батарей она все еще хороша.

Солнечный элемент представляет собой батарею преобразования энергии фотонов, которая поглощает световую энергию и преобразуется в электричество. Литиевая батарея является перезаряжаемой батареей, в ней может быть повторен электрический заряд.

Почему бы не использовать литиевые батареи для хранения солнечных элементов после их преобразования в электричество? Конечно, может, но напряжение обычной литиевой батареи выше, и схема управления зарядкой требует более высокого напряжения, а зарядный ток обычной солнечной батареи очень мал, поэтому достаточно использовать обычную перезаряжаемую батарею.

Энергетические вопросы - это вечная тема в современном мире, и они привели к развитию электронных устройств, транспортных средств на новой энергии и интеллектуальных сетей. Как чистый и устойчивый источник энергии, солнечная энергия может восполнить нехватку батарей, а батарея может компенсировать периодически возникающую проблему солнечной энергии. Как органично совместить солнечные элементы и аккумуляторы? Недавно профессор Цицюань Цяо (автор сообщения) из Государственного университета Южной Дакоты в США обобщил, обсудил и с нетерпением ждал проблем, возникающих при разработке интегрированной системы «солнечная батарея - аккумуляторная батарея». Среди них три важных параметра в интегрированной системе «солнечная батарея - аккумуляторная батарея»: плотность энергии, эффективность и стабильность интерпретируются один за другим.

1 Необходимость интегрированных солнечных элементов - аккумуляторной батареи

Сегодняшние массовые потребители в значительной степени полагаются на энергетические технологии и их развитие. Тремя ключевыми технологиями, связанными с текущей энергией, являются интеллектуальные электронные продукты, электромобили и интеллектуальные сети. Интеллектуальная электроника полагается на батареи с ограниченной емкостью и требует частой зарядки электронных устройств с использованием проводных соединений. Солнечная или фотоэлектрическая энергия (PV) обеспечивает потенциал для зарядки аккумуляторов, поскольку солнечная энергия может достигать 100 мВт / см2 при солнечном свете вне помещения. Еще один процветающий рынок - это промышленность электромобилей. Хотя электромобили не производят выбросов углерода, большая часть электроэнергии, используемой автомобилями, поступает из энергосистем, работающих на ископаемом топливе. От устойчивости электромобилей мало пользы, если они не используют электричество из возобновляемых источников. Кроме того, распространение зарядных станций также ограничивает их практическое применение. Распределенная генерация, такая как фотоэлектрическая генерация, является наиболее подходящим методом зарядки для электромобилей. Еще одно перспективное применение - сетка. Применение возобновляемых источников энергии неуклонно расширяется. Самая большая проблема с использованием фотоэлектрической энергии - это отсутствие солнечного света ночью или в пасмурные дни, что приводит к прерывистому энергоснабжению во время использования. Такой прерывистый характер приводит к колебаниям выходной мощности, что является ключевой проблемой для сетевых приложений. В результате энергетические компании ограничивают возможности интеграции фотоэлектрической энергии в сеть. При этом не полностью использовался потенциал фотоэлектрической выработки электроэнергии. Аккумуляторы энергии могут решить эти проблемы. Аккумулятор можно заряжать днем и разряжать ночью, что дает возможность подключить фотоэлектрическую энергию к сети.

2 Традиционная и современная система "солнечные элементы - аккумуляторная батарея"

Традиционный метод зарядки аккумулятора с помощью солнечного элемента заключается в независимом проектировании двух систем. Он включает солнечные элементы и аккумуляторную батарею как два независимых блока через провода. Такие системы имеют тенденцию быть дорогими, громоздкими и негибкими, им также нужно больше места, кроме того, внешние провода могут привести к потере электроэнергии.

Органическое объединение емкости и накопителя энергии в один блок для интегрированного проектирования эффективно решит проблему плотности энергии солнечных элементов и батарей. Эта конструкция имеет характеристики миниатюризации, что, в свою очередь, снижает затраты и увеличивает практичность фотоэлектрической системы. Несмотря на множество преимуществ, у него все еще есть серьезные проблемы с точки зрения эффективности, емкости и стабильности. Текущие исследования в этой области все еще находятся в зачаточном состоянии, и основное внимание уделяется разработке материалов и устройств.

Интегрированная система фотоэлементов может быть выполнена в двух различных типах конфигурации: с тремя электродами (рис. 1b и 1c) и двойным электродом (рис. 1d). Один в конструкции из трех электродов электрод использовался в качестве общего электрода. как фотоэлектрический прибор и аккумулятор между катодом и анодом. В конфигурации с двумя электродами положительный и отрицательный одновременно выполняют функцию преобразования света и накопления энергии.

3 Бинарные отдельные конструкции «солнечные элементы - аккумуляторная батарея»

В этой части суммируется работа предыдущего разделения конструкции «солнечная батарея - аккумуляторная батарея», кремниевые солнечные элементы, перовскитные солнечные элементы и сенсибилизированные красителем солнечные элементы можно комбинировать с литий-ионными батареями в различных формах. Четыре серии перовскитных солнечных элементов заряжают литий-ионные аккумуляторы с КПД 7,36%. Команда автора сообщения Qiao Qiquan использовала трансформатор и отслеживание точки максимальной мощности для зарядки литий-ионной батареи с использованием одноэлементной перовскитной солнечной батареи, и ее эффективность достигла 9,36%. Результаты исследования опубликованы на сайте Advance Energy Materials.

4 конструкция неразъемной интегрированной «солнечная батарея - аккумуляторная батарея».

Большая часть работ по проектированию цельной интегрированной «солнечная батарея - аккумуляторная батарея» была сосредоточена на объединении солнечных элементов и емкостного накопителя энергии, а не на батарее. Интегрированную конструкцию системы можно разделить на три типа: (1) прямая интеграция, (2) легкая вспомогательная интеграция и интеграция (3) окислительные батареи, а также проточные батареи. Прямая интеграция, включая солнечные элементы и батареи, уложенные вместе (не включая батареи окисления, а также концентрированную проточную батарею). Вспомогательная интеграция света с использованием солнечной энергии для батареи обеспечивает только часть энергии. Окисление также интеграция входящего потока включает использование солнечной зарядки окислительной батареи также втекающего потока. Статьи, соответственно, о трех формах работы предшественников, подверглись детальному обобщению, рисунки 3, 4 и 5 являются типичными их представителями соответственно.

5.1 Плотность энергии

Обычные литий-ионные батареи часто упаковывают в спиральный корпус, чтобы увеличить их удельную энергию, но они не подходят для интегрированной системы «солнечная батарея-аккумуляторная батарея». Потому что способ упаковки литий-ионных батарей влияет на область, принимающую солнечную энергию. Количество и мощность солнечных элементов должны соответствовать части накопителя энергии, чтобы соответствовать доступной площади поверхности фотоэлектрических модулей, количеству возможных уложенных друг на друга элементов и потребностям согласования мощности. Использование материала с высокой удельной емкостью для электрода может увеличить общую плотность энергии системы. Например, кремниевый аккумулятор NMC имеет плотность энергии 400 кВт / кг, а кремний является фотоэлектрическим материалом. Если кремний используется в качестве встроенного ионно-литиевого электрода в интегрированной системе, его также можно использовать в качестве фотоэлектрического электрода, что будет идеальной конструкцией. Кремниевые солнечные элементы требуют высокой кристалличности, а интеркаляция лития снижает кристалличность кремния, что требует поиска оптимальной точки баланса. Исследования литий-металлических батарей также позволили увеличить общую плотность энергии системы. Кроме того, согласно сообщениям в литературе, перовскитные материалы с преобразованием света продемонстрировали способность внедрять ион лития, а легированный ион лития в перовскит оказывает положительное влияние на фотоэлектрические характеристики, что делает перовскит также интегрированной системой фотоэлектрических элементов. высокая емкость двойных функциональных материалов. Для приложений с большим объемом энергии будет более подходящим.

Идеализированная общая эффективность интеграционной системы является продуктом эффективности преобразования солнечной энергии и системы накопления энергии, интегрированная система может достичь максимальной эффективности, ограниченной эффективностью преобразования солнечной энергии, в действительности в дизайне эффективности интегрированной система для учета различных потерь. Кремниевые солнечные элементы и перовскитные элементы обеспечивают более эффективное фотоэлектрическое преобразование и повышают общую эффективность интегрированных систем. Если вы хотите, чтобы солнечные элементы обеспечивали большую эффективность, еще один фактор, который следует учитывать, - это наиболее мощное отслеживание (MPPT), которое позволяет солнечным элементам обеспечивать максимальную мощность. Аккумуляторная батарея, необходимо выбрать наилучшее соответствие отрицательно, чтобы максимизировать кулоновский КПД.

5.2 Стабильность

Стабильность должна учитывать светостойкость, электрохимическую стабильность и устойчивость к окружающей среде, что требует тщательного выбора электродных материалов. Хотя люди добились отрадного прогресса в изучении стабильности перовскитных солнечных элементов, они все еще находятся на стадии предварительных исследований. Если вы выберете перовскит в качестве фотоэлектрической части интегрированной системы, вам нужно будет провести более обширные исследования перовскита. Прорвать. Использование жидких электролитов также отрицательно сказывается на стабильности системы. Твердые электролиты могут быть выбраны для повышения безопасности и стабильности всей системы. Поскольку часть солнечного элемента выделяет тепло, при выборе материала электродов аккумуляторной батареи считается, что она имеет высокую термостойкость.

6. Будущее направление и перспективы развития.

Интегрированная система «солнечный элемент - аккумуляторная батарея» все еще находится на ранних стадиях исследований и разработок. Литературные отчеты до сих пор были сосредоточены на возможности разработки инновационных материалов и конструкции нового оборудования, и будущие исследования должны продолжать развиваться в этом направлении. Новый дизайн должен сочетаться с высокой производительностью, высокой эффективностью и более стабильными материалами. Оптимизация интегрированной системы может использовать следующие стратегии, такие как использование двойных функциональных материалов для преобразования и хранения энергии, использование материалов для аккумулирования энергии большой емкости, отслеживание максимальной мощности, встроенный литий-ионный конденсатор, использование твердого электролита, улучшение совместимости между электрохимические электроды и электролит. Интегрированная система может использовать моделирование или метод моделирования, чтобы лучше прогнозировать производительность системы и предоставлять лучшие проектные решения. Кроме того, будущие усилия следует отнести к интегрированной системе «солнечные элементы - аккумуляторная батарея» с такими, как сенсорные сети, носимое оборудование и электронное оборудование, например, сочетание практического применения. Хотя «солнечные элементы - аккумуляторная батарея» до коммерциализации интегрированной системы еще предстоит пройти долгий путь, ее разработка значительно выиграет от быстрого прогресса в области фотоэлектрических (PV) и аккумуляторных батарей. Его будущее направление также будет развиваться от начального приложения к маломощным, компактным приложениям и к крупномасштабным энергетическим приложениям.

Страница содержит содержимое машинного перевода.