Анализ влияния покрытия на эффективность солнечных элементов

Актуальность

В настоящее время одной из важнейших задач современности является поиск новых источников энергии. Более 70 лет назад были созданы первые солнечные батареи на основе кремния. Было решено изучить покрытия, которые продлят жизнь солнечным батареям.

Цель

Выяснить, какое покрытие является самым эффективным для солнечных батарей.

Задачи

1. Ознакомиться с информацией об энергии солнца из разных источников.
2. Изучить материал о полупроводниках и видах покрытий для солнечных батарей.
3. Подготовить ряд образцов и определиться с покрытиями.
4. Провести измерения и записать наблюдения.
5. Проанализировать полученные результаты и построить графики.
6. Сделать выводы и выявить наилучшее покрытие.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Жидкая канифоль
• Припой из олова
• Алюминиевая проволока
• Солнечные элементы площадью 0,0008 м²
• Паяльник
• Мультиметр
• Фиксирующий полуматовый лак
• Жидкое натриевое стекло
• Цианакрилатный секундный клей

Описание

После того как все необходимые инструменты были собраны, авторы приступили к подготовке к пайке солнечных элементов. Для этого нарезали плоские проводники из алюминия. Затем приступили к подготовке элементов для пайки. Лицевая сторона солнечных элементов является минусом, а тыльная – плюсом. Всю длину контактной площадки лицевой стороны промазали флюсом. После чего нанесли олово, а плоский проводник приложили и зафиксировали паяльником. Далее плавным движением припаяли проводник с обратной стороны элемента. Во время проведения всей работы следили за тем, чтобы солнечный элемент не перегревался.

После припаивания к солнечным элементам с двух сторон контактов провели измерения напряжения и силы тока на каждой из пластин. Далее рассчитали мощность солнечных элементов, занесли полученные результаты в таблицу MS Excel.

Для исследования авторы выбрали три покрытия и сравнили их характеристики. Эти покрытия были нанесены на солнечные элементы, и произведены повторные измерения напряжения и силы тока на каждой из пластин. Далее повторно рассчитали мощность солнечных элементов и занесли полученные результаты в таблицу MS Excel.

По окончательным данным были построены графики зависимости мощности на солнечных элементах от напряжения на лампе и графики сравнения рода покрытий.

Результаты работы/выводы

На основании построенных графических зависимостей выявлено, что самый эффективный результат показал солнечный элемент, покрытый цианакрилатным секундным клеем.

Перспективы использования результатов работы

Если применять данную технологию в производственных масштабах, то солнечные батареи будут иметь высокую прочность и хорошую устойчивость к внешним атмосферным воздействиям, к воздействию температуры и УФ-излучению. Также мы будем иметь возможность получения более высоких показателей вырабатываемой электрической энергии.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГАОУ ВО Национальный исследовательский технологический университет МИСиС

Награды/достижения

Международная молодёжная научная конференция «XVII Королевские чтения: школьники – участник;

XVIII Территориальная учебно-исследовательская конференция обучающихся 8–11 классов «Юные дарования 21 века» в секции «Физика» – диплом за 3-е место;

Конкурс исследовательских работ «Взлёт» – участник;

Всероссийский конкурс научно-технологических проектов «Большие вызовы» – 3 место

Мнение автора

«В нашей работе сформулирована собственная точка зрения по рассматриваемой проблеме, предложены методы исследования и рекомендации по решению проблемы.

В   целом   работа   свидетельствует   о   способности   самостоятельно ставить   проблему   и   находить   пути   её   решения, продемонстрированы способность приобретать новые знания, умение   самостоятельно   мыслить, свободное   владение   предметом   проектной деятельности.   Работа   тщательно   спланирована   и последовательно   реализована, своевременно   пройдены   все   требуемые этапы экспериментов и сделаны необходимые выводы».