Высокоэффективные и корпусные: солнечные батареи от SolChip

К сожалению, большая часть России не является идеальным местом для использования солнечной энергии. Так, например, для европейской части нашей страны продолжительность солнечного сияния не превышает 1800 часов в год. По этой причине, чтобы получить хоть сколько-нибудь значительную мощность, нужно использовать солнечные элементы большой площади. Однако это не повод опускать руки! Вместо этого следует перейти от количества к качеству и использовать высокоэффективные солнечные батареи. Примером таких батарей могут служить сборки фотоэлементов Saturn 400 от компании Sol-Chip (риc. 1).

Рис. 1. Миниатюрные солнечные батареи Sol-ChipSaturn 400

Если посмотреть на карту продолжительности иллюминации России, то окажется, что только на юго-востоке Сибири присутствуют территории с показателями продолжительности солнечного сияния более 2400 часов в год. Тем не менее, перспективы использования солнечной энергии есть на всей территории нашей страны. Это связано с двумя факторами.

С одной стороны, становится все больше малопотребляющих приложений и устройств. Они либо имеют совсем низкие питающие токи, либо работают с использованием различных спящих режимов.  

С другой стороны, эффективность солнечных элементов возрастает. Ярким примером развития технологий фотоэлементов являются солнечные батареи Saturn 400 от компании Sol-Chip.

Sol-Chip Saturn 400 – уникальная корпусная сборка фотоэлементов, имеющая возможность конфигурации в солнечную батарею с выходным напряжением: 0,75/ 1,5/ 2,25/ 3,0/ 4,5/ 9,0 В. Величина выходного напряжения зависит от того, каким образом соединены между собой выводы корпуса.

Несмотря на свои малые габариты 13x13x3 мм, Saturn 400 обладает значительной выходной мощностью. В яркий солнечный день она достигает 4 мВт. Однако даже при обычном офисном освещении батарея может вырабатывать до 22 мкВт.

Важное достоинство Sol-Chip Saturn 400 заключается в простоте использования. Батарея выполнена в корпусном исполнении – от разработчика требуется только запаять ее на печатную плату, как самую обычную микросхему!

Существует две стандартных схемы включения (рис. 2):

• без аккумулятора. При наличии света энергия, вырабатываемая фотоэлементами, запасается в конденсаторе. При отсутствии освещения диод Шоттки не дает конденсатору разряжаться.
• с дополнительным аккумулятором. Часть схемы работает как в предыдущем случае: при наличии света энергия, вырабатываемая фотоэлементами, запасается в конденсаторе, а при отсутствии освещения диод Шоттки не дает ему разряжаться. Если энергии, запасенной в конденсаторе, достаточно, то он питает саму систему и подзаряжает аккумулятор (если есть зарядное устройство). Если же конденсатор разряжен, то питание происходит от аккумулятора.

Рис. 2. Варианты схем включения солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400

Таким образом, Sol-Chip Saturn 400 значительно увеличивает срок автономной работы в аккумуляторных приложениях, а в ряде приложений и вовсе позволят избавиться от аккумуляторов!

Новые солнечные батареи уже нашли свое применение в целом ряде областей и приложений: активные RFID; датчики систем безопасности (датчики движения, газа, задымления, утечки); автономные датчики в сфере промышленности и автоматизации зданий; спортивная электроника (тренажеры, пульсомеры и т.д.); медицинские портативные приборы; и даже сфера сельского хозяйства, например, отслеживание перемещений крупного рогатого скота.

Чтобы начать работу с новыми солнечными батареями Sol-Chip Saturn 400, не потребуется каких-либо уникальных навыков пайки. Для этого следует воспользоваться оценочными платами: EVAL-101 и EVAL-4530.

EVAL-101 – универсальная оценочная плата (37,21x30 мм), позволяющая получать все доступные выходные напряжения (0,75/ 1,5/ 2,25/ 3,0/ 4,5/ 9,0 В). Для каждого конкретного значения необходимо соответствующим образом соединить выводы платы (рис. 3). Для удобства макетирования на плате расположены специальные монтажные отверстия.

EVAL-4530-3 и EVAL-4530-4,5 – оценочные платы с выходными напряжениями 3,0 В и 4,5 В, соответственно. Габариты платы всего 27x21,5 мм.

Благодаря гибкости настройки EVAL-101 и EVAL-4530 могут применяться в качестве готовых модулей в составе различных устройств.

Рис. 3. Внешний вид и примеры конфигурации оценочной платы EVAL-101

Рис. 4. Варианты исполнений оценочной платы EVAL-4530

Помимо оценочных плат с одной батареей, компания Sol-Chip предлагает платы с батарейными сборками.

SCP-R6400 – готовое решение комбинированной системы питания, содержащее сборку из шести солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400, аккумулятор 1100 мА?ч, систему управления питанием, в том числе и зарядное устройство, а также все необходимые пассивные элементы. Комбинация аккумулятора и солнечных батарей позволяет обеспечивать круглосуточное питание внешнего устройства с напряжением питания 2,5…3,5 В.

Существует два исполнения системы SCP-R6400.

SCP-R6400-S – система из одной платы. Все элементы (батареи, аккумулятор и элементы питания) расположены на одной плате.

SCP-R6400-D – система из двух плат. Используются две одинаковые печатные платы. На первой распаяны солнечные батареи, на второй аккумулятор и система питания. Это сделано для большей гибкости при использовании и исследовании режимов работы системы.

Рис. 5. Внешний вид сборки Sol-Chip Pak SCP-R6400

Стоит упомянуть и о других готовых решениях от компании Sol-Chip: Sol Chip Com (SCC-M433) и Sol Chip LED (SCLED) (рис. 6).

Рис. 6. Готовые продукты Sol-Chip на базе солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400

Sol Chip Com (SCC-M433) – облачный концентратор сигналов различных датчиков, работающий от солнечных батарей и аккумулятора. SCC-M433 способен работать в автономном режиме до 10 лет!

Модуль выполняет две функции. Во-первых, он производит опрос подключенных датчиков с использованием аналоговых и цифровых интерфейсов. А во-вторых, передает полученные данные по радиоэфиру.

SCC-M433 использует частоту 433 МГц и поддерживает как топологию типа «Звезда» (Star Network), так и ячеистую топологию (Mesh Network). Расстояние передачи достигает 1500 метров.

Sol Chip LED (SCLED) – набор, включающий линейку из 15 светодиодов и модуля солнечных батарей. Получаемая фотоэлементами энергия используется для моргания светодиодов. Набор предназначен для работы внутри помещений в качестве декоративного или рекламного элемента. Срок службы SCLED ограничен сроком службы светодиодов и достигает 20 лет!

Характеристики солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400:

• выходное напряжение: 0,75/ 1,5/ 2,25/ 3,0/ 4,5/ 9,0 В (определяется соединением выводов);
• максимальный выходной ток: до 8,2 мА (при выходном напряжении 0,75 В и ярком солнечном свете);
• максимальная выходная мощность: до 4,0 мВт (при ярком солнечном свете), до 22 мкВт (стандартное офисное освещение);
• диапазон рабочих температур: -40…+75 °C;
• корпус: 13 x 13 x 3 мм.

Характеристики оценочной платы EVAL-101:

• солнечная батарея: Sol-Chip Saturn 400;
• выходное напряжение: 0,75/ 1,5/ 2,25/ 3,0/ 4,5/ 9,0 В (определяется соединением выводов);
• максимальный выходной ток: до 8,2 мА (при выходном напряжении 0,75 В и ярком солнечном свете);
• максимальная выходная мощность: до 4,0 мВт (при ярком солнечном свете), до 22 мкВт (стандартное офисное освещение);
• корпус: 37,21 x 30 мм.

Характеристики оценочных плат EVAL-4530-3 и EVAL-4530-4,5:

• солнечная батарея: Sol-Chip Saturn 400;
• выходное напряжение: 3,0 В (EVAL-4530-3), 4,5 В (EVAL-4530-4,5) / 9,0 В (определяется соединением выводов);
• максимальный выходной ток (при ярком солнечном свете): до 1,9 мА (EVAL-4530-3) и 1,4 мА (EVAL-4530-4,5);
• корпус: 27 x 21,5 мм.

Характеристики оценочного набора Sol-Chip Pak SCP-R6400-D:

• состав набора: плата солнечных батарей, плата управления питания (с аккумулятором и зарядным устройством);
• количество солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400: 6;
• выходное напряжение: 2,5…3,5 В;
• максимальный выходной пиковый ток: 1,5 А;
• емкость аккумулятора: 1100 мА?ч;
• габариты: 70 x 55 x5 мм.

Характеристики оценочного набора Sol-Chip Pak SCP-R6400-S:

• состав набора: одна плата, на которой распаяны как солнечные батареи, так и элементы системы питания (аккумулятор и зарядное устройство);
• количество солнечных батарей Sol-Chip Saturn 400: 6;
• выходное напряжение: 2,5 … 3,5 В;
• максимальный выходной пиковый ток: 1,5 А;
• емкость аккумулятора: 1100 мА?ч;
• габариты: 70x55x5 мм.

О компании

Sol-Chip Ltd. – израильская фирма, лидирующая в сфере создания и внедрения высокоэффективных солнечных фотоэлементов. Основными продуктами компании являются солнечные батареи, отладочные наборы и сборки на их основе. Кроме того, Sol-Chip предлагает готовые решения для «Интернета вещей», активных RFID, сетей датчиков, портативной и медицинской электроники, для систем безопасности и даже для сельскохозяйственной сферы.

Производители: SOLCHIP

Опубликовано: 03.12.2015