Элементы для солнечных батарей: Ошибка 404. Страница не найдена — Объявления на сайте Авито

Содержание

Солнечные элементы. Виды и работа. Применение и особенности

Фотогальванические полупроводниковые фотоэлементы преобразуют энергию электромагнитного излучения в электрическую. По принципу действия они являются фотодиодами, не требующими приложения внешнего напряжения, и создающими электродвижущую силу самостоятельно.

Первые такие элементы были разработаны в 1926 году, в качестве полупроводникового материала использовалась закись меди. Далее были разработаны селеновые фотоэлементы. В 1958 году в США и СССР были запущены спутники с использованием солнечных батарей.

В настоящее время используются в основном кремниевые фотоэлементы, преобразующие энергию солнечных лучей, и называются подобные ячейки обычно солнечными элементами. Полупроводниковый кремний широко распространен на земле в виде диоксида кремния (обычного песка, или кремнезема).

Путем последовательного и параллельного соединения элементов создаются солнечные батареи мощностью до нескольких киловатт.

Виды солнечных элементов

Кремниевые солнечные элементы выпускаются 4 видов:

  • Поликристаллические.
  • Монокристаллические.
  • Тонкопленочные.
  • Гибридные.

Все эти виды солнечных элементов производятся по разным технологиям.

Производство солнечных элементов

Для производства поликристаллических элементов прежде всего, путем медленного охлаждения расплава кремния, выращиваются призматические заготовки квадратного сечения, разрезаемые далее на тонкие квадратные пластинки. Поверхность ячеек темного (черного) оттенка с неоднородной структурой.

Неоднородность вызывается тем, что заготовка не представляет собой единого кристалла, а состоит из большого количества кристалликов случайной ориентации.

Выращивание поликристаллов требует меньших затрат, чем производство монокристаллов, что удешевляет поликристаллические солнечные элементы в сравнении с другими типами.

Монокристаллические солнечные элементы производятся из монокристаллов кремния высокой чистоты с не более чем 0,01% примесей, и они отличаются более высокой стоимостью и эксплуатационными характеристиками, чем поликристаллические элементы.

Монокристаллы кремния выращиваются при температуре 1300 °С в виде призмы с поперечным сечением в виде многоугольника, соответственно ячейки этого типа имеют форму квадрата со скошенными углами, либо многоугольника. Монокристалличность заготовки определяет однородный характер поверхности элементов. Самый верхний слой ячейки выполнен из антиотражающего материала, придающего элементу яркий синий цвет.

Тонкопленочные солнечные элементы называют также «гибкими панелями». Производятся подобные ячейки напылением в вакууме при температуре 300 °С полупроводникового аморфного кремния на тонкую гибкую подложку из стекла, пластика или металла. Кристаллы кремния при этом осаждаются на подложке неравномерно и направлены своими осями в разные стороны случайным образом.

Как альтернатива, взамен кремния напыляются теллурид кадмия или селенид меди-индия. Слой полупроводникового материала покрывается сверху защитной пленкой. Технологии производства подобных элементов непрерывно совершенствуются. Тонкопленочные солнечные элементы отличаются минимальной толщиной (около 1 мкм) и малыми затратами на изготовление.

При производстве гибридных солнечных элементов над кристаллическим полупроводниковым материалом располагается тонкий слой аморфного полупроводника.

Принцип действия солнечных элементов

В основе работы фотоэлементов лежит давно открытое явление фотоэффекта – испускания веществом электронов под действием света или любого другого электромагнитного изучения.

Солнечный элемент представляет собой p-n переход, это по сути два соприкасающихся полупроводника разной проводимости с разделяющим слоем между ними. В p-полупроводнике электронов недостаток, а в n-полупроводнике напротив, избыток. В сторону источника излучения направлен n-полупроводник (внешний электрод), он располагается на подложке поверх p-полупроводника (внутреннего электрода). При попадании на элемент солнечных лучей электроны n-полупроводника выбиваются с атомных орбит и переходят в лежащий ниже p-полупроводник. Образуется направленный поток электронов, который можно замкнуть на внешнюю нагрузку с протеканием в ней непрерывного электрического тока.

Такой элемент является некоторым аналогом батареи с катодом (отводом от n-полупроводника) и анодом (отводом от p-полупроводника). Отрицательным полюсом этой «батареи» является внешний электрод (сетка поверх n-полупроводника), а положительным – внутренний (подложка с нанесенным p-полупроводником).

Солнечные элементы как источники питания

Освещенный светом солнечный элемент создает на своих выводах некоторую электродвижущую силу (ЭДС), значение которой зависит от интенсивности падающего на ячейку света. С увеличением освещенности ЭДС возрастает, но лишь до определенного предела (для кремниевых элементов до 0,6 В), т.е. зависимость ЭДС от освещенности нелинейная. От размеров элементов ЭДС не зависит, но она снижается примерно на 2 мВ при нагреве элемента на 1 С.

Для получения более высокой ЭДС устройства соединяют последовательно. Отдаваемый элементом ток зависит от вида элемента и падающего светового потока, в свою очередь определяемого освещенностью и площадью ячейки. Элемент с коэффициентом полезного действия (КПД) 17% размером 156 х 156 мм выдает при коротком замыкании ток 9 А. Максимальную мощность элемент выдает при просадке напряжения под нагрузкой до 0,47-0,5 В, такой режим работы элемента наиболее оптимален. Поскольку площадь ячейки ограничивается технологией изготовления (ячейка – поперечный срез кристалла ограниченных размеров), для повышения отдаваемой мощности отдельные элементы соединяют также и параллельно.

При подключении к элементу или батарее нагрузки напряжение падает, а поскольку оно зависит и от высоты солнца, состояния неба и атмосферы (в пасмурную погоду мощность световых панелей падает в 15-20 раз), солнечные электростанции снабжаются автоматическими регуляторами и буферными аккумуляторами, сглаживающими пики потребления электроэнергии и изменения интенсивности падающего светового потока.

Особенности солнечных элементов разных видов

Солнечным элементам свойственны как общие свойства, так и отличные в зависимости от их вида и технологии изготовления.

Поликристаллические солнечные элементы

Поскольку в элементах этого типа кристаллики кремния ориентированы случайно, их эффективность снижается при прямом падении солнечного света, но, в порядке некоторой компенсации, снижается незначительно при наклонном падении света. Их характеристики незначительно зависят от угловой высоты солнца и его положения на небосводе. КПД таких элементов невысок и составляет 17-20%.

Монокристаллические солнечные элементы

КПД монокристаллических элементов выше КПД поликристаллических элементов и доходит до 25%, и даже до 44% в элементах, предназначенных для космической отрасли. Эти элементы более критичны к углу падения солнечных лучей, и их целесообразно ориентировать на Солнце с изменением положения в течение дня. Хорошо работают они и при высокой облачности, а также при отрицательных температурах.

Аморфные элементы

КПД элементов из кремния низок (около 7-10%), для элементов из современных материалов он достигает 15-20%. К достоинствам этих элементов относится возможность монтажа их на изогнутых конструкциях, они хорошо работают при рассеянном освещении. К недостатку можно отнести большие размеры – вследствие низкого КПД они требуют при равенстве мощности вдвое большей установочной площади в сравнении с кристаллическими элементами. Также со временем слой аморфного кремния постепенно деградирует, и батарея теряет эффективность, примерно на 20% мощности за первые 2 года эксплуатации.

Гибридные солнечные элементы

Поскольку кристаллический кремний и аморфный кремний наиболее эффективно работают каждый в своей области солнечного спектра, при освещении солнечным светом смешанного состава общий КПД солнечного элемента повышается.

Применение солнечных элементов

Поскольку ЭДС одного элемента составляет 0,6 В, для получения достаточного напряжения их соединяют последовательно. Батарея из соединенных последовательно 36 элементов будет обладать ЭДС 0,6 х 36 = 21,6 В, а при оптимальной нагрузке будет выдавать напряжение порядка 17-18 В. Чтобы заряжать таким напряжением аккумулятор с номинальным напряжением 12 В, необходим контроллер заряда, избавляющий аккумулятор от перезаряда, а батарею от перегрузки. Подобный контроллер позволяет путем автоматического снижения напряжения увеличивать снимаемый ток, а тем самым постоянно поддерживать элементы в режиме съема максимальной в данных условиях мощности.

Изначально предполагалось, что устройства будут применяться в основном в космической промышленности и в военных целях. Солнечные батареи – основные источники питания на космических аппаратах, особо эффективны такие устройства при полетах от Земли в сторону Солнца, где мощность батарей значительно возрастает. Очень выгодно использование солнечных элементов для питания автоматических метеостанций.

В тропических и субтропических регионах с большим количеством часов солнечного сияния в году солнечные батареи позволяют решить проблемы энергоснабжения жилых домов и дач, при этом батареи размещают на крышах. В городах батареи на солнечных элементах используются для подзарядки автомобилей, а также для уличного освещения (накопленная в светлое время суток энергия расходуется в темное). Сфера применения солнечных элементов и батарей непрерывно расширяется по мере их удешевления и совершенствования характеристик.

Похожие темы:

Солнечные элементы • Ваш Солнечный Дом

Структура солнечного элемента

Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si). Кремний это полупроводник. Он широко распространен на земле в виде песка, который является диоксидом кремния (SiO2), также известного под именем «кварцит». Другая область применения кремния — электроника, где кремний используется для производства полупроводниковых приборов и микросхем.

Структура солнечного элемента из кремния 1. свет (фотоны)   2. лицевой контакт  3. отрицательный слой 4. переходной слой  5. положительный слой  6. задний контакт

Прежде всего , в СЭ имеется задний контакт и 2 слоя кремния разной проводимости. Сверху имеется сетка из металлических контактов и антибликовое просветляющее покрытие, которое дает СЭ характерный синий оттенок. Различают солнечные элементы с переходом p- и n-типа. Первые дешевле и более распространены в настоящее время. Вторые немного дороже, но имеют большую эффективность, и применяются в  солнечных элементах нового типа (например,

PERC)

Типы солнечных элементов

Кремниевые солнечные элементы могут быть следующих типов: монокристаллический, поликристаллический и аморфный (тонкопленочный). Есть также гетероструктурные элементы, которые совмещают в себе кристаллический и аморфный солнечные элементы (см.ниже). Различие между этими формами в том, как организованы атомы кремния в кристалле. Различные СЭ имеют разный КПД преобразования энергии света. Моно- и поликристаллические элементы имеют КПД выше, чем у солнечных элементов, изготовленных из аморфного кремния.

В последние годы разработаны новые типы материалов для СЭ. Например, тонкопленочные фотоэлектрические элементы из медь-индий-диселенида и из CdTe (теллурид кадмия). Эти СЭ в последнее время также коммерчески используются. Технологии их производства постоянно развиваются, за последнее десятилетие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза. Одной из последних технологий солнечных модулей из аморфного кремния являются тандемные солнечные модули, которые имеют повышенных КПД.

Последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический переход, так и тонкий полупрозрачный аморфный переход, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наиболее эффективно преобразуют только часть спектра света, и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных элементов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента. В России такие солнечные элементы выпускает завод Хевел.

Производителя солнечных элементов постоянно усовершенствуют их, что приводит к повышению их КПД и выработки электроэнергии на пиковый ватт. Современные технологии солнечных элементов и модулей описаны в нашей статье «Современные солнечные элементы и модули«. Сейчас применяются 

PERC, HJT, IBC, Bi-facial, TopCon и другие новые многообещающие технологии для кристаллических кремниевых элементов, которые позволили достичь КПД в солнечном элементе 25 и более процентов (см. карту КПД СЭ справа).

На рисунке приведен график изменения КПД солнечных элементов за последние десятилетия. Как видим, в лабораториях уже получены результаты, приближающиеся к 45%. Конечно, до массового коммерческого использования такие технологии дойдут еще не скоро, но работа по удешевлению изготовления солнечных элементов постоянно ведется во всем мире. Как видно, максимальный КПД получают на многопереходных элементах и концентрированном освещении.

Размеры фотоэлектрических элементов

Тенденция при производстве солнечных элементов — это увеличение их размера. Большие пластины позволяют снизить удельную стоимость пикового ватта солнечного элемента. В настоящее время применяются в основном пластины размером 156 и более мм.

Первые модули мощностью 48 Вт появились в 1983 году, в них использовалось 36 ячеек размером 100 х 100 мм. После этого использовалось много ячеек с разными размерами, начиная с 100 х 100 мм, этот размер ячеек был доступен на рынке примерно до 1996 года. Другие размеры, такие как 125 х 125 мм, затем стали стандартными размерами на многие годы. Затем пластина размером 156 мм стала стандартом на более, чем 10 лет. Тогда для модуля размером 156 мм был определен термин «размер пластины M0». Позже этот размер был постепенно заменен на 156,75-мм (M2). Без увеличения габаритов модулей на 60 ячеек, пластины M2 могут увеличить мощность модуля более, чем на 5 Вт, что является значительным повышением конкурентоспособной стоимости, поэтому они стали основным размером и сохраняли этот статус в течение нескольких лет. Массовое производство пластин 156,75 мм началось в 2016 году. Согласно исследованию ITRPV, опубликованному в 2019 году, ожидается, что старый 6-дюймовый формат (156 мм x 156 мм), полностью исчезнет с рынка к концу 2019 года. Затем размер снова был увеличен на 2 мм до общего размера 158,75 мм (M3/G1), а пластина M4 — до 161,7 мм. M4 в основном использовалась для двусторонних модулей n-типа. В конце концов, на рынок был выпущен еще один вариант — M6. M6 имеет размер пластины 166 мм, что дает размер модуля 1776 x 1052 мм для варианта с полуячейками. В 2020 году массово появились размеры M12 и даже M12+. Площадь таких элементов в мм2 приведена на рисунке ниже.

Мощность солнечного элемента и мощность солнечного модуля на основе пластин различного размера
Размер пластины Мощность элемента (Вт) при КПД 22.5% Мощность модуля из 60 элементов, Вт Мощность модуля из 120 полуэлементов, Вт
M12 9.92 583 601
M10 9.00 529 545
M9 8.29 488 502
M6 6.17 363 374
G1 5.67 333 343
M4 5.81 342 352
M2 5.50 323 333

 

Снижение стоимости производства при увеличении размера солнечного элемента Источник

Пиковый ватт

КПД серийно выпускаемых солнечных элементов, %:
монокристаллические: 15-22
поликристаллические: 12-18
аморфные: 6-12
теллурид кадмия: 8-12

Солнечный элемент производит электричество когда освещается светом. В зависимости от интенсивности света (измеряемой в Вт/м

2), солнечный элемент производит больше или меньше электричества: яркий солнечный свет более предпочтителен, чем тень, и тень более предпочтительна, чем электрический свет. Для сравнения СЭ и модулей необходимо знать так называемую номинальную мощность элемента или модуля. Номинальная мощность, выращенная в ваттах пиковой мощности Wp, это мера того, сколько электроэнергии может произвести фотоэлектрический модули при оптимальных условиях.

Для определения и сравнения номинальной мощности солнечных панелей, выходная мощность измеряется при стандартных тестовых условиях (СТУ). Эти условия предполагают:
— освещенность 1000 Вт/м2
— солнечный спектр AM 1.5 (он определяет тип и цвет света)
— температура элемента 25 °C (это важно, так как эффективность СЭ падает при повышении его температуры).

Так как в реальных условиях работы такие параметры практически недостижимы, в последнее время все больше производителей указывают параметры модуля в так называемых «нормальных условиях» (NOCT), т.е. при температуре модуля 40-45 градусов и освещенности 800 Вт/м

2. Тем не менее, NOCT также не отражает реальную мощность модуля, так как во время работы солнечной батареи освещенность может быть даже выше 1000 Вт/м2, а температура существенно ниже 45С.

Пример:

Большинство панелей с площадью 1 квадратный метр имеют номинальную мощность около 120-150 Втпик
(уточнение: если они сделаны из кристаллических кремниевых элементов).

Ни NOCT, ни тем более STC мощности не позволяют определить, сколько именно энергии будет вырабатывать солнечная панель в реальных условиях. Для того, чтобы иметь более точное представление о производительности солнечного модуля, в мире делаются попытки ввести новые, дополнительные, показатели эффективности солнечных панелей. Одним из таких дополнительных параметров является PTC, с помощью которого можно более реально определить, сколько энергии можно ожидать от того или иного модуля. На настоящий момент PTC, наряду с NOCT, являются показателями, по которым можно проводить сравнение различных фотоэлектрических модулей. Подробнее о PTC…

Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

Тонкопленочные солнечные элементы бывают обычно 4 основных типов:

  1. из аморфного кремния (a-Si) или тонкопленочного кремния (TF-Si)
  2. из теллурида кадмия (Cd-Te)
  3. из деселенида галлия-меди-индия copper indium gallium deselenide (CIS or CIGS)
  4. из синтетических (dye-sensitized solar cell) материалов с органическими добавками.

Тонкопленочные модули из аморфного кремния. В отличие от кристаллического материала, здесь нет структурированного положения атомов. Поэтому у аморфного кремния хуже полупроводниковые свойства и, следовательно, меньше КПД преобразования света. Однако для производства элементов необходимо гораздо меньше кремния и он может быть нанесен практически на любую поверхность — стекло, металл или другой материал. КПД элементов из аморфного кремния с одним слоем — около 6%. Доля модулей из аморфного кремния на рынке незначительна.

CSG (Crystalline Silicon on Glass) выглядят как модули из аморфного кремния, но на самом деле являются кристаллическими. Специальный технологический процесс позволяет наносить тонкий слой кристаллического кремния (около 2мкм) прямо на стекло (тогда как толщина «обычного» ФЭП составляет 200-300мкм). Контакты внедряются с использованием лазера и трафаретной печати. Первые фотоэлектрические модули, произведенные по такой технологии, имели КПД около 7%.

CdTe модули (кадмий-теллуровые). Эта специальная тонкопленочная технология имеет большой потенциал для снижения стоимости фотоэлектрических модулей. КПД модулей достигает 18%. Содержание кадмия в модуле меньше, чем в обычной пальчиковой батарейке, и производители обещают принимать на переработку все произведенные ими «отработанные» модули.

CIS модули

. Основные ингредиенты CIS модулей — медь, индий, селен, и иногда галлий (тогда элементы обозначаются как CIGS). CIS имеют наибольший КПД в группе тонкопленочных ФЭП (до 16-18% в модуле).

В Южной Корее была разработана принципиально новая технология тонкопленочных модулей, что может значительно способствовать массовому их распространению за счет удешевления и увеличения энергоемкости. В новых солнечных элементах присутствуют 3 цветных слоя на базе наногранул из диоксида титана. Благодаря количеству слоев новые солнечные элементы могут собирать видимый свет в трех наиболее активных длинах – красной, синей и зеленой. В результате, солнечный элемент производит электроэнергии почти в 3 раза больше, чем обыкновенные фотоэлектрические панели. 

Еще одним преимуществом таких элементов является их высокая светопропускаемость, поэтому их можно располагать на крышах и окнах жилых домов. Для создания этих элементов использовался метод хроматографии и совсем не использовался кремний, что делает производство недорогим и не зависящим от исчерпаемых природных ресурсов. Толщина готовой пленки составляет всего 20 нанометров, она способна производить до 30 миллиампер электричества с каждого квадратного сантиметра. Ее КПД составляет около 17-18%.

Тонкопленочные солнечные модули состоят из примерно 6 слоев. Прозрачное покрытие закрывает антиотражающий слой, затем идут полупроводники P и N типа, затем контактный слой и подложка. Принцип работы тонкопленочных солнечных элементов тот же самый, что и у кристаллических солнечных элементов.

Ниже приведены основные особенности и отличия в применении тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей.

Тонкопленочные модули в общем случае должны быть дешевле кристаллических за счет меньшего расхода кремния и более простой технологии изготовления. Однако на практике разница в цене не очень большая, так как в последние годы цена на кристаллические солнечные модули сильно снизилась. Эффективность обеих технологий быстро растет, а различие в цене уменьшается. Более того, тонкопленочные модули обычно выполняются с использованием 2 слоев стекла, поэтому они могут быть даже дороже поликристаллических модулей той же мощности. Двойное стекло также делает тонкопленочные модули тяжелее кристаллических модулей, в которых стекло только с лицевой стороны, а с тыльной — PVC пленка (это не относится к новым double glass кристаллическим солнечным модулям).

Есть другой тип тонкопленочных солнечных модулей, в которых полупроводниковый слой нанесен на гибкую основу. Такие модули — легкие и их можно изгибать. Обычно такие модули используются в переносных системах или на кровлях со сложной формой.

Для конечных потребителей и установщиков важно рассмотреть некоторые важные особенности, которые имеют место при проектировании солнечной электростанции на основе различных типов солнечных элементов. На основе этой информации проектировщик может решить, какую технологию солнечных элементов — тонкопленочную или кристаллическую — лучше использовать в конкретном проекте.

В таблице ниже приведено очень короткое сравнение этих двух технологий. При выборе модулей для конкретного проекта необходимо также учитывать много других моментов.

Технология Кристаллический кремний Тонкопленочные модули
Разновидности технологии Монокристаллический кремний (c-Si)
Поликристаллический кремний(pc-Si/ mc-Si)
String Ribbon
Аморфный кремний (a-Si)
Теллурид кадмия (CdTe)
Copper Indium Gallium Selenide (CIG/ CIGS)
Органические фотоэлементы (OPV/ DSC/ DYSC)
Отношение напряжения в рабочей точке к напряжению холостого хода (Vmp/ Voc)
(выше — лучше, т.к. меньше разница между Voc и Vmp)
80%-85% 72%-78%
Температурные коэффициенты (низкий температурный коэффициент лучше при работе при высоких температурах окружающей среды) выше (-0,4-0,5%/градус) ниже (-0,1-0,2%/градус)
Заполнение вольт-амперной характеристики
(идеальный элемент имеет 100% заполнение)
73%-82% 60%-68%
Конструкция модуля в раме из анодированного алюминия без рамы, между 2 стеклами — цена ниже, вес больше
на гибком основании — легче, дешевле
КПД модуля 13%-19% 4%- 12%
Совместимость с инверторами Чем меньше температурный коэффициент, тем лучше. Можно использовать бестрансформаторные инверторы Проектировщик должен учитывать такие факторы, как температурный коэффициент, отношение Voc/Vmp, сопротивление изоляции и т.п. Обычно для тонкопленочных модулей требуется инвертор с гальванической развязкой
Монтажные конструкции Типовые Типовые, но может потребоваться специальные зажимы или крепеж. Во многих случаях стоимость установки намного меньше
Соединения постоянного тока Типовые Типовые, иногда может потребоваться больше разветвителей и предохранителей
Типовое применение Жилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сеть Жилые дома/Коммерческие объекты/Генерация в сеть
Требуемая площадь около 150 Вт/м2 может потребоваться до 50% больше площади для той же мощности СБ

Источник: CIVICSolar

Как видно из таблицы, основное отличие кристаллических и тонкопленочных элементов — в их КПД. Также, у кристаллических элементов дольше срок службы. Расходы на установку кристаллических модулей меньше, так как для одной и той же мощности нужно устанавливать примерно в 2 раза меньше по площади модулей. К недостаткам кристаллических модулей можно отнести высокую стоимость исходного материала (кристаллического кремния), его хрупкость.

Установка тонкоплёночных модулей на гибкой основе требует определённых навыков от монтажников. Мы не знаем в России никого, кто мог бы качественно установить такие модули (более того, недавно установленные в Сколково тонкоплёночные модули TegoSolar были смонтированы с грубыми нарушениями, что привело к возгоранию крыши и уничтожению довольно дорогостоящей солнечной батареи из гибких фотоэлектрических модулей).

Справедливости ради нужно отметить, что в реальных условиях модули из аморфного кремния вырабатывают больше энергии с пикового ватта, чем моно и поликристаллические солнечные панели. Последние 2 года в Москве в ИВТАНе ведутся сравнительные испытания различных модулей, предварительные результаты говорят о том, что тонкопленочные модули GET вырабатывают примерно на 13% больше электроэнергии, чем все лучшие экземпляры модулей из кристаллических солнечных элементов.

КПД солнечных элементов различных типов

Различия между моно и поликристаллическими солнечными элементами

Этот вопрос выделен в отдельную статью

ВЫБОР СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ: МОНО ИЛИ ПОЛИ?

В видео ниже — обзор технологий солнечных элементов и их КПД на 2021 год. 

Неплохая статьи по теме на стороннем ресурсе:

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

 

Эта статья прочитана 19942 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000

    2 основных параметра для оценки качества солнечных модулей Нам часто задают вопрос — почему у вас солнечные панели стоят столько, а у каких-то других продавцов — дешевле. Простой ответ похож на известную и набившую оскомину фразу. Согласно известной рекламе, «не…
  • 10000

    Тестирование параметров солнечных батарей Что такое STC и PTC? Как оценить и сравнить параметры солнечных батарей При выборе солнечных модулей очень важно понимать параметры, которыми описывается модуль — мощность, напряжения, токи в различных режимах. Но не менее важно знать, при…
  • 10000

    Руководство для покупателя по выбору солнечных панелей При перепечатке ссылка на этот сайт обязательна, См. Правила копирования. «Ваш Солнечный Дом» Общее правило при покупке солнечных батарей Последние несколько лет, очень много компаний, начиная от ландшафтных дизайнеров до установщиков окон, крыш,…
  • 10000

    Солнечные фотоэлектрические модули с двойным стеклом Модули с двойным остеклением (double glass) Солнечные модули с двойным стеклом  появились на рынке сравнительно недавно — 5-7 лет назад, но до недавнего времени они были дороже обычных модулей. В 2017 году они стали…
  • 66

    Как правильно выбирать солнечные элементы и модули Вы собрались купить солнечную батарею? В первую очередь, нужно обратить внимание на технические параметры солнечного модуля. Основные из них перечислены ниже. Также, нужно проверить качество изготовления и отсутствие визуальных дефектов на солнечных элементах,…
  • 62

    Тонкопленочные фотоэлектрические модули из аморфного кремния Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время более 90% всех производимых в мире солнечных модулей — кристаллические. Тем не менее, технологии тонкопленочных модулей развиваются очень быстро,…

Фотоэлектрические модули 156х156мм 4.1 W

ВНИМАНИЕ!!! 

Минимальное количество отправляемых солнечных элементов 10 штук одного размера

Магазин «Мир солнечной энергии» комрании Solbat Company предлагает:

Солнечные батареи влагозащищенные и ударопрочные

Солнечные элементы для сборки солнечных батарей

Аксессуары для сборки солнечных батарей 

Светодиодное освещение и оборудование

==============================================================

В магазине «Мир солнечной энергии» г. Стерлитамак комрании Solbat Company Вы можете купить солнечные элементы из поликристаллического кремния 156х156мм 4.1W, с доставкой во все регионы России.

==============================================================

Фотоэлектрические модули 156х156мм 4.1 W 18% для сборки солнечной батареи  — солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния 156х156мм, напряжение 1 фотоэлектрического преобразователя 0.5 вольт, ток до 8А, КПД 18%, мощность 4.1 ватта.

==============================================================

Описание солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А

Солнечные фотоэлементы из поликристаллического кремния 156х156мм 4.1W 8А 18% предназначены для сборки солнечной батареи.

Солнечные батареи собранные  из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, с некоторым уменьшением мощности.

Из фотоэлектрических модулей 156х156мм можно в домашних условиях изготовить солнечную батарею мощностью до 144W.

Изготовление солнечной батареи в домашних условиях по силам практически 
любому радиолюбителю, «кулибину», или человеку который любит мастерить всё 
своими руками.

И по финансовым затратам солнечная батарея собранная своими руками на порядок 
дешевле промышленной солнечной батареи.

К тому же при проектировании, расчёте и сборке солнечной батареи можно учесть 
все технические нюансы и личные потребности, в любом конкретном случае.

==============================================================

Характеристики солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А:

Размер одного солнечного фотоэлемента составляет 156мм на 156мм.
Класс солнечных фотоэлектрических модулей: А
Средняя мощность (Ватт): 4.1 Wp
Средний ток (А): 8 Imax
Среднее напряжение (В): 0.5 Vmax
Эффективность, КПД (%): 18%
Один фотоэлектрический преобразователь имеет среднюю мощность 4.1 W рабочее напряжение – 0.5В при нагрузке до 8А.

==============================================================

Применение солнечных элементов 156х156мм 4.1W 8А

Для самостоятельной сборки солнечной батареи мы так же предлагаем аксессуары для изготовления солнечных батарей:

луженая медная шина для пайки 2 мм

луженая медная шина для пайки 5 мм

флюс-карандаш для пайки

контроллер заряда для солнечной батареи

Из 3 солнечных элементов, при последовательном соединении, Вы получите источник энергии 1.5В при нагрузке до 8А (12W).

Это позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 1.2В (типа AA и AAA) – средним током7.8А.

Из 12 солнечных фотоэлементов можно собрать солнечную батарею 40W (5V – 8А) – подходит для обеспечения электропитания, освещения и зарядки различных устройств с рабочим напряжение 5В — любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы через USB-порт.
Питание и зарядка любого мобильного устройства, сотовые телефоны и КПК, фото и видео камеры, MP3 и MP4 плееры, GPS-навигаторы, игровые консоли типа SONY PSP, совместим с большинством сотовых телефонов, а также iPhone, Ipad и другими продуктами Apple, зарядка всех типов аккумуляторов AA, AAA, Li-Ion, Li-Pol с помощью зарядного устройства (приобретается отдельно).

Из 36 фотоэлектрических модулей можно собрать солнечную батарею 144W (18V – 8А), что позволяет подключать любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы от автомобильного прикуривателя 12 – 24 вольта. А так же позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 12В.

Солнечной батареи собранные  из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность даже в пасмурную погоду, с некоторым уменьшением мощности.

==============================================================

У нас Вы можете купить и заказать:

У нас выгодно покупать, потому что:

Индивидуальный подход к каждому клиенту
Предусмотрена гибкая система скидок
Техническая поддержка наших клиентов
Бесплатные консультации по телефону

Будем рады ответить на Ваши вопросы, в любой день, кроме субботы, с 9 до 21 часов


Основные принципы работы солнечных элементов и их включение

Принцип работы солнечного элемента достаточно прост и заключается в следующем.

При освещении кремниевый солнечный элемент генерирует электрическое напряжение величиной 0,5 В. Независимо от типа и схемы включения все (большие и малые) кремниевые солнечные элементы генерируют напряжение 0,5 В.

По-иному обстоит дело с выходным током элемента. Он зависит от интенсивности света и размера элемента, под которым подразумевается площадь поверхности.

Ясно, что элемент площадью 10х 10 см2 в 4 раза превосходит элемент площадью 5×5 см2, следовательно, он выдает в 4 раза больший ток. Сила тока зависит также от длины волны света и его интенсивности, причем она прямо пропорциональна интенсивности излучения. Чем ярче свет, тем больший ток генерируется солнечным элементом.

Солнечные элементы использовались бы очень редко, если бы эксплуатировались в пределах упомянутых параметров. Лишь в некоторых случаях требуется такое низкое напряжение (0,5 В) при произвольных требованиях к величине потребляемого тока.

Рис. 1. Последовательное включение солнечных элементов.

К счастью, здесь нет ограничений. Солнечные элементы можно соединять последовательно и параллельно с целью увеличения выходных характеристик.

Будем рассматривать солнечные элементы как обычные батарейки. Известно, что для увеличения яркости фонаря используют несколько батареек. В сущности, при последовательном включении батареек увеличивается полное напряжение (рис. 1).

То же самое можно проделать с солнечными элементами. Соединяя положительный вывод одного элемента с отрицательным выводом другого, от двух элементов можно получить напряжение величиной 1 В.

Подобным образом три элемента дадут 1,5 В, четыре — 2 В и т. д. Теоретически напряжение, развиваемое последовательно соединенными солнечными элементами, при условии, что имеется достаточное их количество, может достичь тысячи вольт!

Увеличение выходных характеристик солнечных элементов

К сожалению, с точки зрения увеличения выходного тока последовательное соединение обладает присущим ему недостатком. При последовательном соединении элементов питания выходной ток не превосходит уровня, характерного для худшего элемента в цепи.

Это справедливо для всех источников питания независимо от того, являются ли они батареей, блоком питания или солнечными эле-ментами.

Это означает, что при любом числе 2-амперных солнечных элементов в цепи 1-амперный элемент будет определять величину полного выходного тока, т. е. 1 А. Следовательно, если вы стремитесь достичь максимальных характеристик, необходимо согласовать токи всех элементов цепи.

Хорошо, с напряжением все ясно. Но как увеличить выходной ток солнечного элемента? Ведь солнце светит с определенной яркостью.

Выходной ток зависит от площади поверхности элемента, и поэтому естественный путь повышения тока — это увеличение площади элемента (или элементов). Элементов? Именно!

Рис. 2. Параллельное включение солнечных элементов.

Если взять четыре элемента размером 5×5 см2 каждый и соединить их параллельно, как показано на рис. 2, то можно достичь такого же результата, как при замене четырех элементов одним размером 10×10 см2 (в обоих случаях площадь поверхности одинакова и составляет 100 см2).

Необходимо усвоить, что при параллельном соединении увеличивается лишь величина тока, а не напряжения. Независимо от количества параллельно соединенных элементов (4 или 50) генерируемое напряжение составит не более 0,5 В.

Можно догадаться, о чем пойдет речь. Действительно, чтобы использовать преимущества обоих способов включения, можно комбинировать последовательное и параллельное соединение элементов. Подобная комбинация называется батареей.

Батареи можно составлять в любой желаемой комбинации. Простейшей батареей является цепочка из последовательно включенных элементов.

Фотоэлектрические батареи

Можно также соединить параллельно цепочки элементов, отдельные элементы в цепочках или сочетать их в любой другой комбинации. На рис. 3 представлены лишь три примера из возможных комбинаций.

Различия в характере соединений элементов на рис. 3, хотя все они обладают одинаковыми выходными характеристиками, продиктованы различными требованиями к надежности.

На рис. 3, а три последовательные цепочки элементов соединены параллельно. Такой способ используется, когда высока вероятность короткого замыкания отдельных элементов.

На рис. 3, б представлена схема параллельно-последовательного соединения элементов. При таком соединении выход из строя одного из элементов, например, из-за появления трещины, не приводит к потере целой цепочки вследствие разрыва цепи. В последнем примере (рис. 3, в) приняты во внимание оба случая с минимумом соединений.

Возможны и другие типы соединений, и их выбор должен определяться конкретными условиями работы вашего устройства.

Рис. 3. Схемы способов подключения солнечных элементов в батарею.

Следует помнить одно важное условие. Независимо от полета вашей фантазии параллельно подключаемые цепочки из элементов обязательно должны соответствовать друг другу по напряжению. Нельзя параллельно соединять цепочку из 15 элементов и короткую цепочку из 5 элементов. При таком соединении батарея не будет работать.

При работе с солнечными батареями, как правило, сталкиваются с явлением, не имеющим места при использовании обычных источников питания. Это явление связано с так называемым обратным смещением. Чтобы понять, что это такое, обратимся к рис. 4,

Рис. 4. Восемь последовательно соединенных солнечных элементов и нагрузка.

На этом рисунке изображены 8 последовательно соединенных элементов. Полное выходное напряжение цепочки составляет 4 В, а в качестве нагрузки подключен резистор RL. Пока все хорошо.

Но давайте затемним фотоэлемент D непрозрачным предметом, например рукой, и посмотрим, что произойдет. Вероятно, вы думаете, что напряжение упадет до 3,5 В, не так ли? Ничего подобного!

Солнечный элемент, который не производит электрической энергии, представляет собой звено с большим внутренним сопротивлением, а не закоротку. Происходит то же, что и при размыкании выключателя, но этот выключатель разомкнут не полностью — через него протекает небольшой ток.

В большинстве случаев эффективное сопротивление затемненного солнечного элемента во много раз больше величины нагрузочного резистора RL. Поэтому практически можно рассматривать RL как кусок проволоки, соединяющий отрицательный и положительный выводы.

Это означает, что функцию нагрузки выполняет теперь элемент D. Что же делают остальные элементы? Снабжают энергией эту нагрузку!

В результате элемент D разогревается и при достаточно сильном разогреве может выйти из строя (взорваться). В итоге у нас остается батарея из последовательной цепочки с одним бездействующим элементом — незавидная ситуация.

Обратное смещение

Эффективный путь решения этой проблемы — параллельное подключение шунтирующих диодов ко всем элементам, как это показано на рис. 5.

Диоды подключены так, что при работе солнечного элемента они обратно смещены напряжением самого элемента. Поэтому через диод ток не протекает, и батарея функционирует нормально.

Рис. 5. Параллельное подключение шунтирующих диодов ко всем солнечным элементам.

Предположим теперь, что один из элементов затеняется. При этом диод оказывается прямо смещенным и через него протекает в нагрузку ток в обход неисправного элемента. Конечно, выходное напряжение всей цепочки уменьшится на 0,5 В, но устранится источник саморазрушающей силы.

Дополнительное преимущество состоит в том, что батарея продолжает нормально функционировать. Без шунтирующих диодов она бы полностью вышла из строя.

На практике нецелесообразно шунтировать каждый элемент батареи. Необходимо руководствоваться соображениями экономии и использовать шунтирующие диоды, исходя из разумного компромисса между надежностью и стоимостью.

Как правило, один диод используют для защиты 1/4 батареи. Таким образом, на всю батарею требуется всего 4 диода. В этом случае эффект затенения будет приводить к 25%-ному (вполне допустимому) снижению выходной мощности.

Не всегда серийные элементы в точности соответствуют вашему замыслу. Хотя вам пытаются предложить возможно больший выбор, нет способа удовлетворить все запросы.

Резка элементов на части

К счастью, этого и не требуется. Монокристаллическим солнечным элементам можно придать любую желаемую форму.

Что это обстоит именно так, вам следует знать, ибо монокристаллические солнечные элементы изготовлены из большого монокристалла.

Атом кремния имеет четыре валентных электрона и образует кубическую кристаллическую решетку. На рис. 6 представлен типичный круглый солнечный элемент с выделенной зернистой структурой.

Если приложить усилие к этой структуре из сильно связанных электронов, то вдоль дефектной линии появится трещина. Это очень похоже на трещину, возникающую в результате землетрясения. Структура кристалла известна, и, следовательно, направление трещины можно предсказать.

Если усилие приложено к краю изображенной на рис. 6 пластины в точке А, то механические силы, действующие внутри кристалла, расколют его на две половины. Теперь вместо одного элемента имеются два.

Скажем, необходимо расколоть такой элемент на четыре одинаковые части. Этого можно достичь, приложив усилие сначала вдоль вертикальной дефектной линии, а затем вдоль горизонтальной.

К счастью, это можно проделать одновременно. Большинство монокристаллических круглых элементов помечено крестиком в центре. Если нажать в этой точке ножом с крестообразным наконечником, элемент расколется на четыре аккуратные части.

Не страшно, если вы не попадете точно по центру. Элемент расколется, но не на равные части. Размеры осколков будут определяться точкой приложения усилия, но все они будут расколоты вдоль одинаковых плоскостей.

Линии скола всегда параллельны друг другу, и все пересечения происходят под прямым углом. Руководствуясь этими правилами, можно получить элементы любых необходимых размеров.

Пытаясь в первый раз расколоть элемент, необходимо быть предельно осторожным: нельзя работать на твердой поверхности. Прилагая большое усилие к элементу, лежащему на твердой плоской поверхности, можно лишь проделать в нем отверстие.

Рис. 6. Пластина из монокристаллических солнечных элементов.

Для создания механического напряжения необходимо, чтобы элемент прогнулся. Я установил, что пары листов бумаги (можно газетной) достаточно при расколе элемента.

Расколоть таким образом можно только монокристаллические элементы. Недавно появившиеся поликристаллические элементы (wacker cells) расколоть симметрично не удается. Если попытаться сделать это, солнечный элемент разлетится на миллион осколков.

Поликристаллический элемент легко отличить от монокристаллического. Монокристалл в результате обработки имеет ровную, гладкую структуру поверхности. Поликристалл выглядит как оцинкованная сталь с ее характерным видом поверхности.

Пайка солнечных элементов

После того как солнечные элементы подобраны для работы, необходимо их спаять. Обычно в нашем распоряжении имеются серийные солнечные элементы, снабженные токосъемными сетками и тыльными контактами, которые предназначены для припайки к ним проводников.

При изготовлении контакты чаще всего покрываются припоем, содержащим небольшое количество серебра. Серебро предохраняет жало паяльника от разрушения и возможной адгезии тонких металлических контактов при пайке. Помните, что токосъемные сетки также хрупки, как металлические проводники печатных плат.

Изготовители солнечных элементов обычно используют особые припой, флюс и проводники для соединений. Припой, содержащий 2 % серебра, всегда можно приобрести в магазине.

Вместо канифоли необходимо использовать обычный флюс на водной основе, чтобы его легко можно было смыть с поверхности элемента после пайки.

Труднее всего найти плоский, ленточный проводник, так как он редко бывает в продаже. Тем не менее можно изготовить нечто похожее, если взять медную проволоку и расплющить ее конец молотком. Вместо нее можно использовать медную фольгу или просто тонкую медную проволоку.

Сам процесс пайки несложен, но его необходимо выполнять быстро. Пластина кремния является очень хорошим теплоотводом, и если касаться паяльником элемента длительное время, жало паяльника остынет ниже температуры плавления припоя.

Сначала необходимо залудить проволоку, используя немного большее количество припоя, чем обычно, но не слишком. Солнечный элемент уже залужен при изготовлении.

Для работы рекомендуется использовать паяльник мощностью 30 или 40 Вт. Жало паяльника должно быть чистым и прогретым. Пока паяльник греется, на элемент наносится флюс и залуженная проволока прижимается к основанию контакта элемента.

Теперь прикасаются горячим паяльником к поверхности проволоки. Необходимо, чтобы соединение «обволоклось» расплавленным припоем и обеспечился надежный контакт проволоки с элементом. Пайка выполняется за одно касание: работать надо быстро, но аккуратно.

Тыльный контакт припаивается аналогично. Для получения последовательной цепочки элементов лицевой контакт первого элемента соединяется проводом с тыльным контактом второго. Затем другим отрезком провода соединяют лицевой контакт второго с тыльным третьего и т. д.

Лицевой контакт является отрицательным электродом, в то время как тыльный — положительным. Другим широко распространенным способом является соединение элементов по типу черепичной крыши. Если вы когда-либо видели черепичную крышу, вы уже поняли идею.

Рис. 7. Соединение солнечных элементов по типу черепичной крыши.

Лицевой контакт одного элемента накрывается сверху тыльным контактом другого. Место касания прогревается паяльником, и таким образом два элемента соединяются друг с другом. Такое соединение показано на рис. 7.

Необходима набрать на жало некоторое избыточное количество припоя, чтобы надежно спаять элементы. Будьте осторожны и не перегрейте элемент, иначе контакта вообще не будет.

Таким способом лучше паять небольшие элементы, у которых можно одновременно прогреть всю область контакта. Лучше всего пользоваться специальным прямоугольным наконечником для паяльника, предназначенным для выпайки интегральных микросхем из печатных плат. Равномерные нагрев и давление явятся залогом успеха.

Защита солнечной батареи

Теперь, когда батарея собрана, необходимо предохранить ее от механических повреждений и воздействия погодных условий.

Лучше всего поместить элементы лицевой поверхностью на чистый лист стекла или оргстекла. Предпочтительнее использовать защитное стекло, затем, в порядке убывания защитных свойств, идут упрочненное оконное стекло, акриловый пластик и обычное оконное стекло.

Прозрачное покрытие предохраняет батарею от механических повреждений при ударах и скручивании, изгибах. Но оно плохо защищает от влаги.

Как известно, кремний слегка гигроскопичен; это означает, что он впитывает совсем немного воды. Однако после длительного периода времени наблюдается постепенное снижение выходных характеристик элемента, обусловленное влиянием влажности. Таким образом, срок службы батареи непосредственно зависит от качества влагоизоляции.

Влагоизоляцию можно обеспечить многими способами. В соответствии с одним из них тыльную сторону можно залить жидкой резиной. Для этого необходимо сделать рамку по периметру защитного стекла, чтобы жидкий полимер не перелился через край. Кроме того, прочная рамка хорошо предохраняет защитное стекло от бокового удара.

Согласно другому методу, тыльную сторону батареи покрывают толстым листом майларового пластика и нагревают всю батарею, например с помощью лампы накаливания, до расплавления майлара и его сцепления с передней защитной крышкой.

Эта операция требует определенного навыка, особенно в случае больших батарей. Заднюю майларовую крышку можно просто приклеить. Часто упомянутая операция проще нагрева, но при этом ухудшаются изоляционные свойства.

Наконец, тыльную сторону элементов батареи можно покрыть несколькими слоями латекса. Это выглядит не так эстетично, но обеспечивает достаточно хорошие влагоизоляционные свойства.

Последним способом по порядку, но не по значимости является изготовление влагонепроницаемой герметично изолированной коробки для элементов. Это дорого, но обеспечивает необходимую влагоизоляцию.

Использовать солнечные элементы можно так же, как любой другой источник питания. Каждый из них предназначен для поддержания определенной силы тока при заданном напряжении.

Тем не менее в отличие от обычных источников питания выходные характеристики солнечного элемента зависят от количества падающего света. Например, набежавшее облако может снизить выходную мощность более чем на 50 %.

Более того, не все элементы выдают одинаковую мощность при одинаковых условиях освещенности, даже если элементы идентичны по размерам и конструкции.

Отклонения в технологических режимах могут повлечь за собой заметный разброс выходных токов элементов одной партии. Эти факторы необходимо учитывать при разработке и изготовлении конструкций с солнечными элементами.

Следовательно, если желают обеспечить максимальную отдачу от фотоэлектрических преобразователей, необходимо проверить все элементы.

Литература: Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами: Пер. с англ.— М.: Мир, 1988 год.

Высокоэффективные солнечные батареи могут стать дешевле  благодаря петербургским ученым

Группа ученых из Санкт‑Петербурга предложила и экспериментально опробовала технологию создания высокоэффективных солнечных батарей на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые в будущем могут иметь эффективность в полтора раза больше и при этом более низкую себестоимость, нежели нынешние фотовольтаические преобразователи с одним каскадом. Появление данной технологии некогда было предсказано нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.

Сегодня, когда в мире сокращаются запасы источников углеводородного топлива и все больше растет обеспокоенность общественности относительно экологии, ученые уделяют пристальное внимание развитию так называемых «зеленых технологий». Одной из самых популярных тем является развитие солнечной энергетики.

Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем. Ставшие традиционными кремниевые солнечные батареи имеют сравнительно небольшую эффективность – около 20-25%. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.

Петербургские ученые предложили решение данной проблемы. Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж.И. Алферова и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, что позволит существенно сократить стоимость многокаскадного солнечного элемента.

«Наша работа посвящена созданию эффективных солнечных элементов на основе А3В5 на кремниевой подложке, – рассказывает Иван Мухин, сотрудник Университета ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, который является соавтором исследования. – Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. Грубо говоря, атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру, фосфид галлия (GaP). Однако он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку. При этом кремний является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал кремний сам может выступать одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим света в ИК-диапазоне. Одним из первых идея совмещения A3B5 структур и кремния была озвучена Жоресом Ивановичем Алферовым».

В лаборатории ученым удалось получить верхний слой солнечной батареи, интегрированный на кремниевую подложку. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то и эффективность солнечной батареи станет существенно выше, так как каждый слой солнечной батареи будет эффективно поглощать свою часть солнечного спектра.

Пока в лаборатории был создан первый небольшой прототип солнечной батареи на основе элементов А3В5 на кремниевой подложке. Сейчас перед учеными стоит задача создать солнечный элемент, имеющий в своем составе несколько фотоактивных слоев. Такие солнечные батареи заметно эффективнее поглощают солнечный свет и генерируют электрическую энергию.

«Мы научились растить самый верхний слой. Эта система материалов потенциально может быть использована и для промежуточных слоев. Если добавить мышьяк As, то получится GaPNAs из него на кремниевой подложке можно вырастить несколько каскадов, работающих в разных частях солнечного спектра. Как показали наши предыдущие работы, потенциально эффективность таких солнечных батарей может превышать 40% при концентрации света, то есть быть в 1,5 раза выше, нежели в современных Si технологиях», – заключает Иван Мухин.


Статья:

Liliia N.Dvoretckaia, Alexey D.Bolshakov, Alexey M.Mozharov, Maxim S.Sobolev, Demid A.Kirilenko, Artem I.Baranov, Vladimir Mikhailovskii, Vladimir V.Neplokh, Ivan A.Morozov, Vladimir V.Fedorov, Ivan S.Mukhin 

GaNP-based photovoltaic device integrated on Si substrate, 

Solar Energy Materials and Solar Cells, 2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024819306117?via%3Dihub

 

###

Университет ИТМО (Санкт‑Петербург) — национальный исследовательский университет, ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, лидер Проекта 5-100. Альма-матер победителей международных соревнований по программированию: ICPC (единственный в мире семикратный чемпион), Google Code Jam, Facebook Hacker Cup, Яндекс.Алгоритм, Russian Code Cup, Topcoder Open и др.

Контактное лицо: Ольга Огаркова, Заместитель руководителя пресс-службы

Тел.: +7 (911) 277-40-91, E-mail: [email protected], www.itmo.ru

 

Ученые разработали прозрачный электрод, повышающий эффективность солнечных батарей | Солнечная энергетика

Появился новый способ улучшения эффективности солнечных батарей. Они работают лучше на 5% и ученые называют это грандиозным улучшением.

Разработка новых ультратонких металлических электродов позволила исследователям создать полупрозрачные перовскитовые солнечные элементы, которые обладают высокой эффективностью и могут быть соединены с традиционными кремниевыми элементами для увеличения производительности устройств. Исследование представляет собой шаг к созданию полностью прозрачных солнечных батарей.

«Прозрачные солнечные батареи могут когда-нибудь занять свое место на окнах домов и офисных зданий, генерируя электричество из солнечного света, который в противном случае был бы потрачен впустую, — отметил Кай Ванг, доцент кафедры материаловедения и инженерии Пенсильванского университета и соавтор исследования. — Это большой шаг — нам наконец-то удалось создать эффективные полупрозрачные солнечные батареи».

Традиционные солнечные батареи изготавливаются из кремния, но ученые считают, что они приближаются к пределам этой технологии в стремлении создать все более эффективные солнечные батареи. По словам ученых, перовскитовые элементы являются многообещающей альтернативой, и их укладка поверх традиционных элементов может создать более эффективные тандемные устройства.

«Мы показали, что можем создавать электроды из очень тонкого, почти в несколько атомов, слоя золота, — отметил Шашанк Прия, помощник вице-президента по исследованиям и профессор материаловедения и инженерии в Penn State. — Тонкий слой золота обладает высокой электропроводностью и в то же время не препятствует способности ячейки поглощать солнечный свет».

Солнечная батарея на основе перовскита, которую разработала команда, достигла эффективности 19,8%, что является рекордом для полупрозрачной батареи. А в сочетании с традиционным кремниевым солнечным элементом тандемное устройство достигло эффективности в 28,3%, по сравнению с 23,3% у одного только кремниевого элемента. О своих результатах ученые сообщили в журнале Nano Energy.

«Повышение эффективности на 5% — это гигантский результат, — отметили исследователи. — Это означает, что на каждый квадратный метр солнечного элемента приходится примерно на 50 ватт больше солнечного света».


Читайте также:

Новый анализ крови определяет продолжительность жизни человека

Ученые создали переключатель биологических часов

Ученые выяснили, что сверхобогащенное золото образуется как простокваша

новые технологии и особенности производства солнечных батарей

В этой статье мы расскажем о видах современных солнечных батарей и новейших технологиях производства фотоэлементов, предлагаемых ведущими производителями. Также перечислим некоторые наиболее новые популярные солнечные панели, с использованием этих инноваций, которые уже доступны к продаже.

Солнечные батареи с использованием новейших инноваций

Большинство производителей панелей предлагают ряд моделей, это могут быть монокристаллические и поликристаллические варианты продукции с различной номинальной мощностью. За последние несколько лет эффективность панелей существенно возросла благодаря многим достижениям в технологии и материалах, из которых делают солнечные батареи.

На текущий момент можно отметить 8 основных технологий, при производстве высокоэффективных солнечных батарей:

  • PERC (Passivated Emitter Rear Cell) — диэлектрический слой на обратной стороне ячейки;
  • Bifacial — Двухсторонние;
  • Multi Busbar — Многолинейные;
  • Split panels – Половинчатые;
  • Dual Glass — Безрамочные, с двойным стеклом;
  • Shingled Cells — Безразрывные элементы;
  • IBC (Interdigitated Back Contact cells) — переплетеные контакты сзади ячейки;
  • HJT (Heterojunction cells) — гетероструктурные ячейки.

Пять основных типов солнечных панелей с использованием новейших технологий солнечных фотоэлементов в 2020 году:


Применяя инновационные решения, в производстве комплектов солнечных панелей для частного дома и больших станций, постоянно происходят различные улучшения эффективности, уменьшения влияния затенения и повышения надежности, при этом несколько производителей в настоящее время дают гарантию производительности до 30 лет.


Учитывая все новые доступные варианты выбора современных солнечных батарей, стоит провести некоторые исследования, прежде чем инвестировать в солнечную установку. В нашей полной обзорной статье о солнечных панелях мы расскажем, как выбрать надежную солнечную панель и на что обратить внимание.

Технология PERC, в чем особенность?

Профессор Мартин Грин, директор Австралийского центра передовой фотогальваники UNSW, изобрел концепцию PERC, которая в настоящее время широко используется многими ведущими производителями солнечных батарей во всем мире.

За последние два года PERC стал предпочтительной технологией для многих производителей как моно, так и поликристаллических ячеек. PERC буквально расшифровывается как «Пассивированный Эммитер Сзади Ячейки». Представляет собой более продвинутую архитектуру ячейки, использующую дополнительные слои на задней стороне ячейки для поглощения большего количества световых фотонов и увеличения «квантовой эффективности». Особенностью технологии PERC является алюминиевый задний слой Al-BSF — Local Aluminium Back Surface Field (см. Диаграмму ниже). Еще были разработаны несколько других вариантов, таких как PERT (Passivated Emitter Rear Totally Diffused) и PERL (Passivated Emitter and Rear Locally-diffused), но они пока не получили широкого применения.


LeTID — потенциальная проблема PERC

Обычные клетки PERC P-типа могут страдать от так называемого LeTID или деградации, вызванной светом и повышенной температурой. Явление LeTID похоже на хорошо известную деградацию, вызванную LID или светом, когда панель может потерять 2-3% от номинальной мощности в первый год воздействия УФ-излучения и от 0,5% до 0,8% в год после. К сожалению, потери из-за LeTID могут быть выше — до 6% в первые 2 года. Если эта потеря не будет полностью учтена производителем, это может привести к снижению производительности и потенциальным претензиям по гарантии.

К счастью, кремниевые элементы N-типа, не страдают от воздействия LeTID. Кроме того, некоторые производители поли и моно PERC ячееек P-типа, разработали процессы уменьшения или устранения LeTID. Некоторые производители заявили о применении технологии анти-LeTID на своей продукции и утверждают, что уменьшили или устранили эффекты LeTID.

Multi Busbar — Многолинейные солнечные элементы

Busbar или токоведущие шины представляют собой тонкие провода или ленты, которые проходят по каждой ячейке и переносят электроны (ток) от солнечных элементов. Поскольку фотоэлементы становятся более эффективными, они, в свою очередь, генерируют больше тока, и за последние годы большинство производителей перешли с 3 шин на 5 или 6 шин. Некоторые производители, сделали еще один шаг вперед и разработали многопроволочные системы, использующие до 12 очень тонких круглых проводов, а не плоских шин. Выгода заключается в том, что сборные шины фактически затеняют часть ячейки и поэтому могут немного снизить производительность, поэтому их необходимо тщательно проектировать. Несколько тонких шин обеспечивают более низкое сопротивление и более короткий путь перемещения электронов, что приводит к более высокой производительности.

Маленькие дорожки ( тонкие шины) на каждой ячейке передают ток на 5 ленточных шин:


Если в ячейке возникли микротрещины из-за ударов или высоких нагрузок, большее количество шин помогает снизить вероятность того, что трещина перерастет в горячую точку, поскольку они обеспечивают альтернативные пути прохождения тока.

В модулях LG Neon 2 впервые использовались 12 маленьких круглых проводных шин, LG называет свою технологию «Cello», которая означает соединение элементов, с низкими электрические потерями. Многопроволочная технология Cello снижает электрическое сопротивление, тем самым уменьшаются потери напряжения, а уменьшение площади и применение закругленных шин дает лучшее оптическое поглощение света, тем самым повышается эффективность.

Trina Solar вместе со многими другими производителями недавно начали предлагать тонкие круглые шинные ячейки под названием multi-bus (MBB) в качестве опции для ряда модулей на 2019 год. Как объяснялось ранее, еще одним преимуществом наличия большего количества шин является то, что при микротрещинах возникновение в ячейке из-за внешних напряжений, меньше вероятность того, что это создаст горячую точку, так как электроны имеют много альтернативных шин для протекания тока. Это показано на рисунке:


Split panels – Новые половинчатые солнечные батареи

Еще одно недавнее новшество — использование ячеек с половинным размером вместо квадратных ячеек полного размера и перемещение распределительной коробки в центр модуля. Тем самым разделяя солнечную панель на 2 меньшие панели по 50% площади, каждая из которых работает параллельно. Это имеет множество преимуществ, в том числе повышение производительности благодаря снижению резистивных потерь через шины (токосъемники). Поскольку каждая ячейка имеет половинный размер, она производит половину тока при одном и том же напряжении, что означает, что ширина шины может быть уменьшена наполовину, уменьшая затенение и потери ячейки. Снижение тока также приводит к снижению температуры в ячейке, что, в свою очередь, уменьшает потенциальное образование и серьезность горячих точек из-за локального затенения, загрязнения или повреждения ячейки.


Кроме того, более короткое расстояние до центра панели сверху и снизу повышает эффективность в целом, повышая выходную мощность панели аналогичного размера до 20 Вт. Другое преимущество заключается в том, что при частичном затенении верхней или нижней части панели, затененная часть не влияет на выработку электроэнергии от другой половины солнечной батареи.


Bifacial — Двухсторонние солнечные батареи

Технология двухсторонних солнечных батарей была известна уже нескольких лет, но сейчас начинает становиться популярной, поскольку стоимость производства монокристаллических элементов очень высокого качества продолжает снижаться. Двухсторонние элементы поглощают свет с обеих сторон панели и в таких условиях могут производить до 27% больше энергии, чем традиционные односторонние панели. В двухсторонних солнечных панелях обычно применяют стекло на передней стороне, а сзади, для герметизации ячеек — прозрачный полимерный слой. Он позволяет отраженному свету проникать с задней стороны панели. Двухсторонние модули также могут иметь стеклянный задний слой, который имеет больший срок службы и может значительно снизить риск отказа, поэтому некоторые производители теперь предлагают 30-летнюю гарантию на свою продукцию.


Традиционно двухсторонние солнечные панели использовались только в наземных установках, где солнечный свет легко отражался от окружающих поверхностей, в частности заснеженных районов. Хотя было доказано, что они хорошо работают и при монтаже на светлые поверхности, что позволяет увеличить выработку до 10%.

Двухсторонние модули поглощают отраженный солнечный свет обратной стороной панели:

Dual Glass – Солнечные батареи с двойным стеклом

Многие производители в настоящее время производят так называемые стеклянные или двойные стеклянные солнечные панели, которые не следует путать с двухсторонними. Задний традиционный белый EVA (пластиковый) слой заменяют стеклом. Таким образом получается сэндвич стекло-стекло, которое не реагирует и не портится со временем и не страдает от ультрафиолетового излучения. Из-за более длительного срока службы стеклянных панелей некоторые производители предлагают 30-летнюю гарантию производительности.

Безрамочные солнечные батареи


Многие двойные стеклянные панели являются безрамными (без алюминиевой рамы), что может усложнить монтаж панелей, так как требуются специальные системы креплений. Тем не менее, бескаркасные модули имеют ряд преимуществ, особенно в отношении очистки: отсутствует рама, которая создает ступеньку, об нее задерживается пыль и грязь. Соответственно, без ступеньки получается плоская поверхность, которую проще мыть и способствующая самоочищению с помощью дождя и ветра, что приводит к большей производительности. Однако без прочности алюминиевой рамы двойные стеклянные панели, хотя и более долговечные, не такие жесткие и могут изгибаться, особенно при горизонтальном монтаже.

Умные панели и оптимизаторы мощности

Технология, которая становится все более популярной — это добавление в солнечную панель оптимизаторов мощности постоянного тока. Оптимизаторы наряду с микроинверторами, обычно известны как MLPE (Module Level Power Electronics), которые состоят из небольших блоков преобразования энергии, прикрепленных непосредственно к солнечным батареям. Оптимизаторы предназначены для подачи оптимального напряжения для максимальной выработки электроэнергии. Если панель затенена, загрязнена или не работает, что приводит к низкому напряжению или току, оптимизаторы могут обойти или компенсировать плохую работу панели, чтобы обеспечить оптимальное напряжение для инвертора.


Оптимизаторы мощности от таких компаний, как Tigo и SolarEdge, были доступны в качестве дополнительного компонента в течение многих лет, но теперь и SolarEdge, и Tigo разрабатывают панели со встроенными оптимизаторами в распределительной коробке на задней панели. SolarEdge отличается от Tigo тем, что оптимизаторы SolarEdge должны использоваться вместе с инверторами SolarEdge, а оптимизаторы Tigo могут быть подключены к любым существующим панелям в качестве дополнительного оптимизатора.

Большим преимуществом «дополнительных» оптимизаторов, таких как Tigo и SolarEdge, является возможность контролировать производительность каждой солнечной панели в отдельности, что также может помочь выявить любые неисправности и проблемы в солнечной батарее. Микроинверторы также предлагают это преимущество перед обычными сетевыми солнечными инверторами.

Maxim Integrated пошли еще дальше и разработали чипы для оптимизации подмодулей. Эти интеллектуальные чипы от Maxim Integrated выходят за рамки традиционного дополнительного оптимизатора и разделяют панель на 3 ряда ячеек, что позволяет панели работать при оптимальном напряжении MPPT при частичном затенении или загрязнении. Стоит отметить, что некоторые установщики сообщают о том, что клиенты сталкиваются с проблемами помех RFI (ТВ и радио), используя эту новую технологию, однако чипы Maxim следующего поколения, как утверждается, решили проблему.


Shingled Cells — Безразрывные солнечные элементы

Безразрывные ячейки — это новая технология, в которой для солнечных панелей используются перекрывающиеся узкие ячейки, которые группируются горизонтально или вертикально по всему модулю. Безразрывная ячейка изготавливается путем лазерной резки нормального полноразмерного элемента на 5 или 6 полос и наслоения их друг с другом, с использованием специального клея. Небольшое перекрытие каждой полосы ячеек скрывает одну шину, которая соединяет полосы ячеек. Применение такого новшества позволяет покрывать большую площадь поверхности панели, ведь так не требуются располагать соединительные шины поверх элемента, которые частично затеняют ячейку. Таким образом увеличивается эффективность панели так же, как ячейки IBC, описанные ниже.


Другое преимущество состоит в том, что длинные безразрывные ячейки обычно соединяются параллельно, что значительно снижает эффект затенения — каждая длинная ячейка эффективно работает независимо. Кроме того, ячеистые ячейки относительно дешевы в изготовлении, поэтому они могут быть очень экономически эффективным вариантом, особенно если частичное затенение является проблемой.


Seraphim был одним из первых производителей, выпустивших ячейки с гибкой ячейкой с высокопроизводительными панелями Eclipse. Серия SunPower P — это новейшее дополнение к линейке SunPower, предлагающее более дешевый вариант, прежде всего для крупномасштабных станций. Другие производители, производящие безразрывные солнечные панели Yingli Solar и Znshine.

Прочность солнечных ячеек

Наряду с многочисленными усовершенствованиями элементов для повышения эффективности, существуют также новые технологии для повышения надежности и производительности в течение ожидаемого 25-летнего срока службы солнечного модуля. Солнечные панели могут подвергаться экстремальным нагрузкам из-за сильного ветра, вибраций, сильной жары и морозов, вызывающих расширение и сжатие. Это может привести к появлению микротрещин, горячих точек и деградации PID (Potential induced degradation) элементов, что приводит к снижению производительности и ускорению отказа.


Производители, такие как Winaico и LG energy, разработали чрезвычайно прочные алюминиевые рамы, чтобы помочь уменьшить нагрузку на элементы и модули. Win Win Technology, материнская компания Winaico, сделала еще один шаг вперед и разработала так называемую технологию «HeatCap», которая, по сути, представляет собой упрочняющую структуру элемента, которая помогает предотвращать образование микротрещин и горячих точек, когда элементы находятся в условиях экстремальных нагрузок. Эта технология также имеет дополнительное преимущество улучшенной производительности при более высоких температурах ячейки.

Солнечные элементы IBC — высокая прочность и долговечность

IBC не только более эффективны, но и прочность намного выше, чем у обычных элементов, так как задние слои укрепляют весь элемент и помогают предотвратить микротрещины, которые в конечном итоге могут привести к выходу из строя. Sunpower использует высококачественный задний слой IBC из твердой меди на своей запатентованной ячейке Maxeon вместе с высокоотражающей металлической зеркальной поверхностью, чтобы отражать любой свет, который проходит обратно в ячейку. Задняя сторона ячейки IBC Maxeon, показанная ниже, чрезвычайно устойчива к нагрузкам и изгибам, в отличие от обычных ячеек, которые по сравнению с ними относительно хрупкие.


Высокоэффективные солнечные элементы N-типа

В то время как PERC и Bifacial появились в солнечном мире, самой эффективной и надежной технологией по-прежнему остается монокристаллическая ячейка N-типа. В первом типе солнечных элементов, разработанном в 1954 году лабораториями Bell, использовалась кремниевая пластина N-типа, но со временем более экономичный кремний P-типа стал доминирующим типом элементов: в 2017 году более 80% мирового рынка с использованием P-типа клетки. Поскольку большой объем и низкая стоимость являются основным движущим фактором, стоящим за P-типом, ожидается, что N-тип станет более популярным, так как производственные затраты снижаются, а эффективность увеличивается.


Гетероструктурная технология HJT

Технология HJT используется несколькими производителями солнечных батарей. В настоящее время и российская компания Хевел производит серийные панели с использованием гетеропереходных элементов, а так же Panasonic и ряд других компаний. Группа компаний REC недавно анонсировала новые панели серии Alpha, в которых используются ячейки HJC с 16 микро шинами для достижения впечатляющей эффективности в 21,7%. Вслед за первоначальной разработкой HJC, проделанной UNSW и Sanyo, Panasonic создала эффективную серию панелей ‘HIT’ и уже много лет является лидером в технологии ячеек HJT.


Солнечные элементы HJT используют основу из обычного кристаллического кремния с дополнительными тонкопленочными слоями аморфного кремния по обе стороны ячейки, образуя так называемый гетеропереход. В отличие от обычных P-N-соединительных ячеек, многослойные гетеропереходные ячейки могут значительно повысить эффективность. В лабораторных испытаниях достигается эффективность до 26,5% в сочетании с технологией IBC.

В Panasonic разработали ячейку HIT, с использованием высокопроизводительной кремниевой основы N-типа для производства солнечных батарей с КПД более 20,0% и превосходными характеристиками при высоких температурах. Кремниевые элементы N-типа также обеспечивают исключительную долговременную производительность, гарантирующую 90,76% остаточной мощности через 25 лет, что является вторым по величине из доступных после SunPower.

HJT лидер при высоких температурах

Наиболее впечатляющей характеристикой ячеек Panasonic HIT является невероятно низкий температурный коэффициент, который на 40% меньше, чем у обычных поли и монокристаллических ячеек. Выходная мощность панелей приводится при температуре на элементах 25 градусов Цельсия, при стандартных условиях STC (Standard Test Conditions), и каждый градус выше немного снижает выходную мощность.

Температурный коэффициент влияет на снижение мощности при увеличении температуры на солнечных элементах.

В обычных поли и моноэлементах это значение составляет от 0,38% до 0,42% на градус C, что может привести к снижению общей производительности на 20% или более в очень жаркие безветренные дни. Для сравнения, у HIT от Panasonic очень низкий температурный коэффициент 0,26% на градус, что является самым низким показателем среди всех производимых сегодня элементов.

На температуру панели и ячейки также влияют цвет крыши, угол наклона и скорость ветра, поэтому установка плоских панелей на очень темной крыше обычно снижает производительность панели по сравнению с крышами более светлого цвета.

Уникальные панели Panasonic HIT доступны только в Японии и Северной Америке и, к сожалению, в настоящее время недоступны в России, но не стоит расстраиваться на этот счет, ведь стоимость таких панелей пока очень высока и благо существуют альтернативные варианты.

Купить солнечные батареи по новым технологиям, можно у нас в магазине, пройди по ссылке: https://mywatt.ru/solnechnie_batarei/

Перовскитовый солнечный элемент с эффективностью 24,33% за счет покрывающего слоя ионной жидкости – фотожурнал International

Разработанный учеными в Китае элемент обеспечивает напряжение холостого хода 1,192 В и коэффициент заполнения 80,67%. Перовскитовый покрывающий слой был обработан специальной ионной жидкостью, что положительно сказалось как на эффективности, так и на стабильности устройства.

Эмилиано Беллини

Исследователи из Китая изготовили перовскитовый солнечный элемент с новой стратегией пассивации дефектов, основанной на использовании перовскитового покрывающего слоя ионной жидкости (ИЖ).

ИЖ представляют собой немолекулярные соединения, состоящие исключительно из ионов. Утверждается, что они имеют несколько преимуществ по сравнению с традиционными органическими растворителями, такие как незначительное давление паров при комнатной температуре и высокая термическая стабильность.

Ячейка была построена из перовскитового материала, известного с формулой CH(NH 2 )2PbI 3 (FAPbI 3 ), который был обработан ИЖ, известным как бромид 1-этил-3-метилимидазолия ([EMIM] Бр). «ИЖ может стабилизировать перовскит, образуя прочные химические связи с тонкими мягкими пленками перовскита
, которые могут в значительной степени препятствовать потере компонентов перовскита и подавлять плотность ловушек на границах зерен и на границах раздела», — пояснили ученые.

Устройство было построено на подложке из легированного фтором оксида олова (FTO), слоя оксида олова (IV) (SnO 2 ), пленки перовскита, слоя, блокирующего дырки спиро-OMeTAD, и золота (Au ) металлический контакт.

По мнению ученых, молекулы [EMIM]Br на поверхности перовскита способны подавлять безызлучательную рекомбинацию, которая в основном происходит на пассивированных дефектах перовскита, тем самым улучшая перенос носителей заряда с уменьшением потерь на безызлучательную рекомбинацию, что, в свою очередь, приводит к увеличению как напряжения холостого хода, так и коэффициента заполнения.

Ячейка достигла эффективности преобразования энергии 24,33%, напряжения холостого хода 1,192 В и коэффициента заполнения 80,67%. Для сравнения, эталонное устройство без [EMIM]Br-обработки достигло эффективности 22,67%, напряжения холостого хода 1,147 В и коэффициента заполнения 78,49%.

Используя эту технологию, ученые также изготовили мини-солнечный модуль из перовскита с активной площадью 10,75 см2. Панель достигла КПД 20,33%, напряжение холостого хода 5.97 В, ток короткого замыкания 47,76 мА и коэффициент заполнения 76,67%. «Более того, чистое устройство сохраняет более 90% своей начальной эффективности после 700 часов старения при 65 градусах Цельсия», — подчеркнули они. «Он также демонстрирует выдающуюся стабильность с деградацией всего около 10% после воздействия окружающей среды в течение 1000 часов».

Полное описание солнечного элемента можно найти в статье «Ионная жидкость-перовскитовый покрывающий слой для стабильного солнечного элемента с эффективностью 24,33%», опубликованной в Advanced Energy Materials .В исследовательскую группу входят ученые из Китайского педагогического университета Шэньси и Китайской академии наук.

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, обращайтесь по адресу: [email protected]

Отчет об исследовании рынка монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов за 2021–2028 годы

»

Global Market Vision включает в себя отчет об исследовании мирового рынка Монокристаллические фотоэлектрические солнечные элементы, в котором содержится полностью проанализированная информация о рынке Монокристаллические фотоэлектрические солнечные элементы с особым акцентом на постоянно меняющейся динамике рынка, технологических достижениях, росте рынка, отраслевой среде и всех доминирующих факторах. отрасли.В этом отчете рассматривается нынешний наземный сценарий и будущие перспективы роста рынка монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов на 2021–2028 годы, а также источники доходов и роста для его поставщиков. Мы рассчитали размер рынка и долю доходов на основе доходов, полученных от крупных игроков по всему миру. Исследование было проведено с использованием объективной комбинации первичной и вторичной информации, включая данные от ключевых участников отрасли. Отчет содержит исчерпывающую информацию о рынке и поставщиках в дополнение к SWOT-анализу ключевых поставщиков.В отчете об исследовании монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов изучаются размер рынка, доля отрасли, ключевые факторы роста, основные сегменты и CAGR.

Получите образец отчета + все соответствующие графики и диаграммы здесь: https://globalmarketvision.com/sample_request/22125

Данные сосредоточены на прошлых и текущих рыночных атрибутах, которые используются в качестве основы для изучения рыночных возможностей. Результат зависит от изучения ряда компонентов, например, элементов рынка, исследований, проблем, проблем, размера рынка и рассматриваемых организаций.

Некоторые известные поставщики на рынке включают

IXYS, Littelfuse, Maharishi Solar Technology, ZJ Solar, RS Components, Targray, Ruixingyuan.

Профили компаний — это очень важный раздел отчета, который содержит точные и подробные профили основных игроков на мировом рынке монокристаллических фотоэлектрических элементов. Он предоставляет информацию об основном бизнесе, рынках, валовой прибыли, выручке, цене, производстве и других факторах, которые определяют развитие рынка игроков, изучаемых в отчете о рынке Монокристаллические фотоэлектрические солнечные элементы.

Сегментация рынка:

В зависимости от типа рынок делится на

Универсальная солнечная батарея, специальная солнечная батарея

В зависимости от заявки рынок делится на

Солнечная энергия, транспорт, связь, нефть, океан, метеорология, фотоэлектрическая электростанция

В этом отчете о рынке монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов изучаются ведущие производители и потребители, основное внимание уделяется мощности продукта, стоимости, потреблению, доле рынка и возможностям роста в этих ключевых регионах, охватывая

  • Северная Америка (США, Канада и Мексика)
  • Европа (Германия, Франция, Великобритания, Россия и Италия)
  • Азиатско-Тихоокеанский регион (Китай, Япония, Корея, Индия и Юго-Восточная Азия)
  • Южная Америка (Бразилия, Аргентина, Колумбия и т.д.))
  • Ближний Восток и Африка (Саудовская Аравия, ОАЭ, Египет, Нигерия и Южная Африка)

В исследовательском отчете также освещается углубленный анализ различных решающих параметров, таких как статистика прибылей и убытков, стоимость продукта, производственные мощности и многое другое. В отчете представлены последовательные параметры, такие как применение, улучшение, рост продукта, а также различные структуры и процессы. В нем также освещаются различные модификации, сделанные для улучшения функционирования процесса на мировом рынке монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов.

Тщательно составленный отчет об исследовании рынка монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов основан на первичном и вторичном источнике. Он представлен в более коммуникативном и экспрессивном формате, что позволяет заказчику составить полный план развития и роста своего бизнеса на предполагаемый период.

Влияние COVID-19:

Пандемия COVID-19 оказывает влияние на рынки и поведение клиентов за короткий период времени, оказывая значительное влияние на экономику и общество.Поскольку офисы, учебные заведения и производственные предприятия закрываются на неопределенный срок, крупные спортивные мероприятия и мероприятия откладываются, а также применяются правила удаленной работы и социального дистанцирования, предприятия все чаще ищут технологии, которые помогут им преодолеть эти трудные времена. Пандемия COVID-19 разрушает бизнес по всему миру.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

  • Каков размер рынка Монокристаллические фотоэлектрические солнечные батареи?
  • Каковы основные движущие силы этого рынка?
  • – Кто являются основными игроками на рынке Монокристаллические фотоэлектрические солнечные батареи?
  • Какое влияние COVID-19 на рынок Монокристаллические фотоэлектрические солнечные элементы?
  • Какой регион имеет самый высокий потенциал роста на рынке Монокристаллические фотоэлектрические солнечные элементы?

Причины для покупки монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов рынок

  • В этом отчете содержится подробный анализ изменения конкурентной динамики
  • Он дает прогнозную оценку различных факторов, стимулирующих или сдерживающих рост рынка
  • Предоставляет шестилетний прогноз, оцениваемый на основе ожидаемого роста рынка
  • Помогает понять ключевые сегменты продуктов и их будущее
  • Обеспечивает точечный анализ изменяющейся динамики конкуренции и позволяет вам опережать конкурентов
  • Это помогает в принятии обоснованных бизнес-решений благодаря полному пониманию рынка и глубокому анализу сегментов рынка

Стратегические точки, включенные в оглавление мирового рынка монокристаллических фотоэлектрических элементов:

Глава 1: Введение, движущая сила рынка Продукт Цель исследования и область исследования Рынок монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов

Глава 2: Эксклюзивное резюме – основная информация о рынке монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов.

Глава 3: Отображение динамики рынка — движущие силы, тенденции и проблемы монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов

Глава 4: Представление анализа факторов рынка монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов Пять сил Портера, цепочка поставок/стоимости, анализ PESTEL, рыночная энтропия, анализ патентов/торговых марок.

Глава 5 : Отображение размера рынка по типу, конечному пользователю и региону, 2015-2020 гг.

Глава 6: Оценка ведущих производителей рынка монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов, которая состоит из его конкурентной среды, анализа групп сверстников, матрицы BCG и профиля компании

Глава 7: Оценить рынок по сегментам, странам и производителям с долей выручки и продаж по ключевым странам (2021-2028).

Глава 8 и 9 : Отображение приложения, методологии и источника данных

Наконец, рынок монокристаллических фотоэлектрических солнечных элементов является ценным источником рекомендаций для частных лиц и компаний в рамках принятия решений.

Прямая покупка этого отчета об исследовании рынка сейчас по телефону https://globalmarketvision.com/checkout/?currency=USD&type=single_user_license&report_id=22125

Если у вас есть особые требования, сообщите нам об этом, и мы предложим вам отчет по индивидуальной цене.

О Global Market Vision

Global Market Vision состоит из амбициозной команды молодых, опытных людей, которые сосредоточены на деталях и предоставляют информацию в соответствии с потребностями клиентов. Информация жизненно важна в деловом мире, и мы специализируемся на ее распространении. Наши специалисты не только обладают глубокими знаниями, но и могут составить исчерпывающий отчет, который поможет вам в развитии собственного бизнеса.

Благодаря нашим отчетам вы можете принимать важные тактические бизнес-решения с уверенностью в том, что они основаны на точной и обоснованной информации.Наши эксперты могут развеять любые опасения или сомнения относительно нашей точности и помочь вам отличить надежные отчеты от менее надежных, снижая риск принятия решений. Мы можем сделать ваш процесс принятия решений более точным и увеличить вероятность успеха ваших целей.

Свяжитесь с нами

Джордж Миллер | Развитие бизнеса

Телефон: +1-3105055739

Электронная почта: [email protected]

Глобальное рыночное видение

Веб-сайт: www.globalmarketvision.com

Шаблонный подход стабилизирует «идеальный» перовскитовый материал для дешевых и эффективных солнечных элементов

Исследователи разработали метод стабилизации многообещающего материала, известного как перовскит, для дешевых солнечных элементов без ущерба для его почти идеальных характеристик. Предоставлено: Кембриджский университет

.

Исследователи разработали метод стабилизации многообещающего материала, известного как перовскит, для дешевых солнечных элементов без ущерба для его почти идеальных характеристик.

Исследователи из Кембриджского университета использовали органическую молекулу в качестве «шаблона», чтобы направлять пленки перовскита в желаемую фазу по мере их формирования. Их результаты опубликованы в журнале Science .

Перовскитные материалы предлагают более дешевую альтернативу кремнию для производства оптоэлектронных устройств, таких как солнечные элементы и светодиоды.

Существует множество различных перовскитов, образующихся в результате различных комбинаций элементов, но одним из наиболее многообещающих, появившихся в последние годы, является кристалл FAPbI 3 на основе формамидиния (FA).

Соединение термически стабильно, а присущая ему «ширина запрещенной зоны» — свойство, наиболее тесно связанное с выходной энергией устройства, — недалеко от идеала для фотогальванических приложений.

По этим причинам усилия по разработке коммерчески доступных перовскитных солнечных элементов были в центре внимания. Однако это соединение может существовать в двух слегка отличающихся фазах, одна из которых приводит к отличным фотогальваническим характеристикам, а другая приводит к очень небольшому выходу энергии.

«Большая проблема с FAPbI 3 заключается в том, что нужная вам фаза стабильна только при температурах выше 150 градусов по Цельсию», — сказал соавтор Тиарнан Доэрти из Кембриджской Кавендишской лаборатории. «При комнатной температуре он переходит в другую фазу, что очень плохо для фотогальваники».

Недавние решения по сохранению материала в желаемой фазе при более низких температурах включают добавление в соединение различных положительных и отрицательных ионов.

«Это было успешно и привело к рекордным фотоэлектрическим устройствам, но все еще происходят локальные потери электроэнергии», — сказал Доэрти.«В итоге вы получаете локальные регионы в фильме, которые не находятся в нужной фазе».

Мало что было известно о том, почему добавки этих ионов улучшали стабильность в целом, и даже о том, как выглядела получающаяся в результате структура перовскита.

«Было общее мнение, что когда люди стабилизируют эти материалы, они представляют собой идеальную кубическую структуру», — сказал Доэрти. «Но мы показали, что, добавив все эти другие вещи, они совсем не кубические, они очень слегка искажены. Существует очень тонкое структурное искажение, которое придает некоторую внутреннюю стабильность при комнатной температуре.

Искажение настолько незначительно, что ранее оно оставалось незамеченным, пока Доэрти и его коллеги не применили чувствительные методы структурных измерений, которые не получили широкого распространения на перовскитовых материалах.

Команда использовала сканирующую электронную дифракцию, нанодифракцию рентгеновских лучей и ядерный магнитный резонанс, чтобы впервые увидеть, как на самом деле выглядит эта стабильная фаза.

«После того, как мы поняли, что небольшая структурная деформация обеспечивает такую ​​стабильность, мы стали искать способы добиться этого при подготовке пленки без добавления каких-либо других элементов в смесь.

Соавтор Сатьяван Нагане использовал органическую молекулу под названием этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) в качестве добавки к раствору предшественника перовскита, которая действует как шаблонный агент, направляя перовскит в желаемую фазу по мере его образования. ЭДТА связывается с поверхностью FAPbI 3 , создавая структурообразующий эффект, но не включается в саму структуру FAPbI 3 .

«С помощью этого метода мы можем достичь желаемой ширины запрещенной зоны, потому что мы не добавляем ничего лишнего в материал, это просто шаблон для формирования пленки с искаженной структурой, и полученная пленка чрезвычайно стабильна», — сказал Нагане.

«Таким образом, вы можете создать эту слегка искаженную структуру только в нетронутом соединении FAPbI 3 , не изменяя другие электронные свойства того, что по существу является почти идеальным соединением для перовскитных фотоэлектрических элементов», — сказал соавтор Доминик Кубицки из Кавендишская лаборатория, которая сейчас базируется в Уорикском университете.

Исследователи надеются, что это фундаментальное исследование поможет улучшить стабильность и производительность перовскита. Их собственная будущая работа будет включать в себя интеграцию этого подхода в прототипы устройств, чтобы изучить, как этот метод может помочь им создать идеальные перовскитные фотоэлектрические элементы.

«Эти результаты меняют нашу стратегию оптимизации и принципы производства этих материалов», — сказал старший автор доктор Сэм Стрэнкс из Кембриджского факультета химической инженерии и биотехнологии. «Даже небольшие карманы, которые слегка не деформированы, приведут к снижению производительности, поэтому производственные линии должны иметь очень точный контроль над тем, как и где откладываются различные компоненты и «искажающие» добавки. Это гарантирует, что небольшие искажения будут одинаковыми везде — без исключений.

Работа проводилась в сотрудничестве с Diamond Light Source и Центром визуализации электронных физических наук (ePSIC), Имперским колледжем Лондона, Университетом Йонсей, Исследовательским университетом Вагенинген и Университетом Лидса.

Ссылка: «Стабилизированные галоидные перовскиты с наклонными октаэдрами ингибируют локальное образование фаз, ограничивающих производительность» Тиарнан А.С. Доэрти, Сатьяван Нагане, Доминик Дж. Кубицки, Янг-Кванг Юнг, Дункан Н. Джонстон, Аффан Н. Икбал, Дэньянг Го, Кайл Фрона, Мохсен Даная, Элизабет М.Теннисон, Стюарт Макферсон, Анна Абфальтерер, Мигель Анайя, Ю-Сянь Чан, Филипп Краут, Франческо Симоне Руджери, Шон Коллинз, Клэр П. Грей, Арон Уолш, Пол А. Мидгли и Сэмюэл Д. Странкс, 23 декабря 2021 г., Science .
DOI: 10.1126/science.abl4890

Объединение двух типов солнечных элементов позволяет получать больше энергии от солнца | Наука

ОРЛАНДО, ФЛОРИДА — Многообещающие материалы для солнечных батарей, называемые перовскитами, нуждаются в партнере. Исследователи объединили слой перовскита, который поглощает высокоэнергетические синие фотоны солнечного света, со стандартным кремнием, который поглощает низкоэнергетический свет.Теоретически такие тандемные ячейки должны выдавать двойную дозу энергии, при этом электричество поступает из обоих слоев. Но создание двух полных солнечных элементов, расположенных один над другим, увеличивает стоимость и создает другие проблемы. На прошлой неделе команда сообщила о разработке потенциально более простого и дешевого способа создания тандема.

Перовскит команды преобразовывает свет вместо того, чтобы генерировать ток, преобразуя синие фотоны в фотоны ближнего инфракрасного (ближнего ИК) диапазона, которые кремниевый элемент под ним затем превращает в электричество. Исследователи говорят, что конструкция может повысить эффективность кремниевых солнечных элементов почти на 20%.Если это произойдет, это может стать ключом к реализации перспектив перовскитов, класса соединений, которые имеют общую кристаллическую структуру и состоят из обычных элементов, таких как свинец, бром и хлор.

«Это один из самых захватывающих результатов, которые я видел за долгое время», — говорит Майкл МакГихи, эксперт по перовскитам из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния. «Повышение эффективности, о котором они заявляют, очень значительно». Производители кремниевых солнечных элементов, объем производства которых в 2016 году оценивается в 30 миллиардов долларов в год, улавливают каждую десятую процентного пункта прироста эффективности.

Кремний доминирует в солнечной промышленности не потому, что это лучший преобразователь солнечной энергии, а потому, что он удобен в обслуживании и относительно дешев. Тем не менее, производители должны использовать дорогие чистые помещения для его очистки и подготовки. Перовскиты, напротив, легко превращаются в тонкий, хорошо поглощающий свет слой. Большинство перовскитов лучше всего поглощают синий свет, поэтому их необходимо сочетать с другими материалами, чтобы поймать весь солнечный спектр.

Солнечная промышленность стремится коммерциализировать перовскиты, размещая их поверх обычных кремниевых модулей, которые отбрасывают большую часть энергии фотонов синего света, высвобождая ее в виде тепла, а не электрического тока.Но в дополнение к затратам на добавление уровней устройств производители также должны решать практические проблемы, такие как проектирование тандемов, чтобы количество тока, выходящего из каждой ячейки, было одинаковым. Если они этого не делают, общий ток ограничивается более слабой из двух ячеек.

Идеальное сочетание

В новом тандемном солнечном элементе используется слой перовскита (розового цвета), который поглощает энергию синих и пурпурных фотонов и переизлучает ее в виде фотонов ближнего инфракрасного (ближнего ИК) диапазона. Наряду со светом других цветов эти фотоны поглощаются кремниевым (серым) солнечным элементом и преобразуются в электричество.V. Altounian/ Science

Два года назад исследователи под руководством инженера-электрика Хунвэя Сонга из Цзилиньского университета в Чанчуне, Китай, сообщили о способе решения этих проблем. Посыпав небольшое количество редкоземельного металла иттербия в стандартный перовскит на основе цезия и свинца, они обнаружили, что могут построить тандем перовскита с другой, более простой архитектурой. Как и обычные перовскиты, легированная иттербием версия поглощает синие фотоны, активируя электроны в материале.Но эти электроны не превращаются в ток. Вместо этого они немедленно передают свою энергию атомам иттербия, которые переизлучают практически всю ее в виде света ближнего ИК-диапазона. Большинство этих фотонов проникают в кремниевую ячейку внизу, которая поглощает почти всю их энергию и эффективно преобразует ее в электричество, очень мало теряя в виде тепла. «Для преобразования солнечной энергии эта комбинация материалов — почти то, что вам нужно», — говорит Даниэль Гамелин, химик из Вашингтонского университета в Сиэтле.

Перовскиты, созданные командой Сонга, представляли собой наночастицы, которые трудно равномерно нанести на кремниевую ячейку. Проблема стоит остро с наиболее эффективными коммерческими элементами, в которых кремний покрыт защитным слоем стекла, которому намеренно придана шероховатость. Миниатюрные стеклянные горы помогают свету проникать в клетку, а не отражаться от ее верхней поверхности, но наночастицы перовскита не всегда образуют ровный слой на шероховатой поверхности.

На собрании Американского химического общества на прошлой неделе Гамелен сообщил, что он и его коллеги решили эту проблему.Они использовали обычную технику выращивания солнечных элементов, известную как вакуумное осаждение, для создания тонких гладких слоев перовскита, легированного иттербием, на кремниевых солнечных элементах толщиной примерно 14 сантиметров. Эта техника покрывает миниатюрный стеклянный горный массив ровной перовскитовой пленкой.

В результате тандема почти весь синий свет, поглощаемый перовскитом, преобразуется в фотоны ближнего ИК-диапазона, сообщил Гамелен. В результате, предсказывает он, покрытие высококачественного кремниевого элемента перовскитом иттербия должно позволить ему преобразовывать 32.2% энергии, которую он поглощает в виде солнечного света, превращается в электричество по сравнению с 27% — увеличение на 19,2%. Сейчас команда Гамлена проводит эксперименты, чтобы подтвердить эти предсказания. «Я немного скептически отношусь к цифрам, — говорит Макгихи. Но даже небольшая часть этого увеличения «была бы большой проблемой», говорит он.

Михаэль Гретцель, эксперт по фотоэлектрическим системам из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне, соглашается. Но он говорит, что практические проблемы, такие как выход излучаемых фотонов ближнего ИК-диапазона, могут ограничить усиление менее чем 10%.

В прошлом месяце Гамлен и его коллеги запустили стартап BlueDot для коммерциализации технологии. У них много конкурентов. Перовскитные стартапы, такие как Oxford PV в Великобритании и Saule Technologies в Варшаве, уже проводят полевые испытания своих тандемов перовскит-кремний или готовятся к этому. Но BlueDot надеется обойти другие компании, потому что ее более простая тандемная конструкция должна позволить производителям стандартных кремниевых солнечных элементов легче интегрировать перовскиты в свои производственные линии — и вывести перовскиты на крыши мира.

Датчики, преобразователи | Солнечные клетки

903mv

— Немедленный

UW 2,4V

$ 2,66000

$ 2,71000

— Немедленный

$ 2,80000

UW 2.4V

$ 4,32000

1

1996-1023-ND

9

$ 5.60000

1

SM500K1219

$

$

$

Моночрис Солнечная ячейка 24.5mw 690mv

$ 2,71000

8,242 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

KXOB25-12X1F-TR-ND

KXOB25-12X1F-CT-ND

KXOB25-12X1F-DKR-ND

IXolar ™

ленты и катушки

RUD (CT)

DIGI-REEL®

Active 24.5 MW 43.9 MA 560 MV 560 MV 46.7 MA MOCRYSTALLINE 690 MV -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 0,87 «L x 0,28» W x 0,07 «H (22,0 мм x 7.0mm x 1,8 мм) 90 мм х 1,8 мм)

$ 2,80000

18 085 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

KXOB25-05X3FTR-ND

KXOB25-05X3FCT-ND

KXOB25-05X3FDKR-ND

IXolar ™

ленты и катушки

(TR)

RUM (CT)

DIGI-REEL®

Active 30.7 MW 18.4 MA 18.4 MA 1,67 V 19.5 MA MOOCRYSTALLINE 2,07 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 0,906 «L x 0.315» W x 0,071 «H (23.00 мм x 800mm x 1,80 мм)

10

903mw 2.76v

$ 4,67000

1062 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

SM141K04LV -ND

IXOLAR™

Лоток

Активный 123 мВт 55.1 мА 223 V 58.6 MA MA MOOCRYSTALLINE 2.76 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1,772 «l x 0.591» W x 0,083 «H (45,00 мм х 15,00 мм х 2,10 мм)

Monocrystl Solar Cell 98mw 2.76V

$ 4,67000

60310

60323

60323 Anysolar Ltd

AnySolar Ltd

1

SM111K04L-ND

IXOLAR™

Массовая

Активная 98 мВт 43.9 MA 223 V 223 V 46.7 MA MOOCRYSTALLINE 2,76 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1.69 «L x 0,55» W x 0,08 «H (43.0 мм х 14,0 мм х 2.0 мм)

10

$

$

2,355 — Немедленный

Anysolar Ltd AnySolar Ltd

1

SM141K06L-ND

IXOLAR™

Лоток

Активный 184 мВт 55.1 MA 3.35 V 58.6 MA MOOCRYSTALLINE 4.15 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1.654 «L x 0,906» W x 0,083 «H (42.00 мм х 23,00 мм х 2,10 мм)

10

$

$

$ 8.75000

2,278 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

SM141K10LV-ND

IXOLAR™

Лоток

Активный 307 мВт 55.1 мА 5.58 V 58.6 MA MA MOCRYSTALLINE 691 V -40 ° C ~ 90 ° C клетки 1,772 «L x 1.417» W x 0,071 «H (45,00 мм х 36,00 мм х 1.80 мм)

$

$ 26.80000

355 — Немедленный

355 — Немедленный

Anysolar Ltd

1

1

SM531K12L-ND

IXOLAR™

Массовая

Активная 1.37 W 205 MA 65 MA 6.7 V 218 MA 218 MA Monocrystalline -40 ° C ~ -40 ° C ~ 90 ° C клетки 3543 «L x 3.110» W x 0,079 «H (90,00 мм x 79.00mm x 2.00 мм)

$ 2,71000

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

KXB25 -14x1FTR-ND

KXOB25-14x1FCT-ND

KXOB25-14X1FDKR-ND

IXolar ™

ленты и катушки

Cut (CT)

DIGI-REEL®

Active 30.7 МВт 55 мА 55 мА 560 мВ 560 м.В. 58,6 мА 58,6 мА 58,6 м.В. 690 м.В. 690 ° C ~ 90 ° C клетки 0,906 «L x 0.315» W x 0,071 «H (23.00 мм x 800mm x 1.80 мм)

9000UW 2.4V

1,261 — Немедленный

Panasonic — BSG Panasonic — BSG

1

9032

11-AM-1417CA-DGK-E-ND

Amorton

Box

Активный 18.75 мкВт 12,5 мкА 1,5 мкА 13,5 мкА 13,5 мкА 13,5 мкА x 13.90mm x 110 мм)

903mv

$ 2,71000

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

2994 -KXOB25-14X1F-TB-ND

IXOLAR™

Трубка

Активная 30.7 МВт 55 мА 55 мА 560 мВ 560 м.В. 58,6 мА 58,6 мА 58,6 м.В. 690 м.В. 690 ° C ~ 90 ° C клетки 0,906 «L x 0.315» W x 0,071 «H (23.00 мм x 800mm x 1.80 мм)

10 9.5mw 690mv

9.5MW

$ 2,71000

1 949 — Немедленный

AnySolar Ltd Anysolar Ltd

1

2994 -KXOB25-12X1F-TB-ND

IXOLAR™

Навалом

Активный 24.5 MW 43.9 MA 560 MV 560 MV 46.7 MA MOCRYSTALLINE 690 MV -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 0,87 «L x 0,28» W x 0,07 «H (22,0 мм x 7.0mm x 1,8 мм) 90 мм х 1,8 мм)

$

$ 2,80000

2940 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

2994-KXOB25-05X3F-TB-ND

IXOLAR™

Трубка

Активная 30.7 MW 18.4 MA 18.4 MA 1,67 V 19.5 MA MOOCRYSTALLINE 2,07 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 0,906 «L x 0.315» W x 0,071 «H (23.00 мм x 800mm x 1.80 мм)

$ 2,99000

$ 2,99000

436 — Немедленный

PowerFilm Inc. PowerFilm Inc.

1

1996-1022-ND

Wireless Electronics

Bulk

Active 70 мВт 22 мА 3 В 28 мА — 16 V клетки 2,520 «L x 1.449» w x 0,009 «h (64.00mm x 36.80mm x 0,22 мм)

Моночрис Солнечная ячейка 26,3 мВт 5,53 В

$ 3.08000

1,252 — Немедленный

AnySolar Ltd AnySolar Ltd

1

1

2994-ND

-02X8F-TB-ND

TBOLAR ™

Трубка

Active 26.3 MW 5.9 MA 4,46 V 4,46 V 6.3 MA Monocrystalline Monockystalline 553 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 0,906 «L x 0.315» W x 0,071 «H (23.00 мм x 800mm x 1,80 мм)

$ 4,32000

9011

3,011 — Немедленный

Panasonic — BSG Panasonic — BSG

1

9032

11-AM-1454CA-DGK-E-ND

Amorton

Box

Активный 46.5 мкВт 31 мкА 1,5 мкА 35 мкА 35 мкА x 26.30mm x 110 мм)

$ 4,32000

573 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

SM400K10L-ND

IXOLAR™

Лоток

Активный 85.7 МВт 15.4 MA 5.4 MA 5.48 V 16.4 MA MOOCRYSTALLINE 691 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1,299 «L x 0.591» W x 0,071 «H (33.00 мм x 15.00mm x 1,80 мм)

$ 4,67000

$ 4,67000

1,352 — Немедленный

PowerFilm Inc. PowerFilm Inc.

1

Беспроводная электроника

Массовая

Активная 90 мВт 31 мА 3 В 35 мА 0 4,3596 V клетки 4.488 «L x 0,945» W x 0,009 «H (114,00 мм х 24,00 мм х 0,22 мм)

$ 4,82000

158 — Немедленный

Powerfilm Inc. PowerFilm Inc.

1

1

1996-1024-ND

Беспроводная электроника

Bulk

Active

Active 50 MA 3 V 63 мА 4.6 v клетки 4,488 «L x 1.449» W x 0,009 «H (114.00mm x 36.80mm x 0,22 мм)

Monockryst Solar Cell 154MW 3.42V

$ 5,52000

109 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

2994-SM141K05L-ND

IXolar ™

Лоток

Active 154 MW 55 MA 2.79 V 58.6 MA MA MOOCRYSTALLINE 3.42 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1.378 «L x 0,866» W x 0,083 «H (35.00 мм х 22.00 мм х 2,10 мм)

Аморфный солнечный сотовый 126UW 4.9V

$

958 — Немедленный

Panasonic — BSG Panasonic — BSG

1

11-AM-1815CA-DGK -E-ND

Amorton

Box

Active Active 126 мкВт 42 мкА 3 V 47 мкА Аморфный 4.9 v -10 ° C ~ 60 ° C клетки 2 2.287 «l x 1.913» W x 0,043 «h (58.10mm x 48.60mm x 110 мм)

$ 5.62000

90 — Немедленный

PowerFilm Inc. PowerFilm Inc.

1

1996-1017-ND

Низкий свет

Bulk

Active 1.17 MW 450 мкА 2,6 В 4.6 V клетки 4,488 «L x 1.449» W (114.00mm x 1449 «W (114.00mm x 36.80mm)

$ 5,71000

2,453 — непосредственный

Anysolar Ltd AnySolar Ltd

1

1

IXolar ™

Лоток

Active 132,3 МВт 19,8 мА 6.7 V 21 MA 21 MA MOOCRYSTALLINE 8.29 V 8.29 V -40 ° C ~ 90 ° C клетки 0,945 «L x 1.260» W x 0,071 «h (24mmm x 32.00mm x 1,80 мм)

$ 5,80000

997 — Немедленное

ANYSOLAR Ltd ANYSOLAR Ltd

1

2994-SM101K07L-ND

IXOLAR ™

Поднос

Активный 154 мВт 39.3 мА 3.91 V 41.9 MA MOOCRYSTALLINE 4,84 V -40 ° C ~ 90 ° C клетки 1,378 «L x 0,866» W x 0,083 «H (35.00 мм х 22,00 мм х 2,10 мм)

$

1 673 — Немедленный

AnySolar Ltd Anysolar Ltd

1

2994-SM141K06LV-ND

IXOLAR™

Лоток

Активный 184 мВт 55.1 мА 3.35 V 58.6 MA MOCRYSTALLINE 4.15 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1,772 «L x 0,866» W x 0,083 «H (45.00 мм х 22,00 мм х 2.10 мм)

10

$

1,367 — Немедленный

Anysolar Ltd Anysolar Ltd

1

SM111K06L-ND

IXOLAR™

Массовая

Активная 147 мВт 43.9 MA 3.35 V 3,35 V 46.7 MA MOOCRYSTALLINE 4.15 V -40 ° C ~ 90 ° C Клетки 1,65 «L x 0,83» W x 0,09 «H (42.0 мм х 21,0 мм х 2,3 мм)

Высокоэффективный солнечный элемент | Портал T2

Обзор

Новаторы из Исследовательского центра Гленна НАСА разработали высокоэффективный многопереходный солнечный элемент, в котором в качестве связующего материала между пластинами используется тонкий промежуточный слой селена.Селен является уникальным полупроводником, поскольку он прозрачен для света при энергиях фотонов ниже ширины запрещенной зоны (инфракрасный), что позволяет свету проходить из верхней ячейки с несколькими переходами в нижнюю ячейку на основе кремния. Инновация позволяет разработать многопереходный солнечный элемент без ограничений по согласованию решеток и с недорогой прочной кремниевой пластиной в качестве опорной нижней подложки и нижнего элемента. Этот подход позволяет создать элемент, который одновременно дешевле, более надежен и более эффективен, чем существующие космические фотоэлектрические элементы.Эта высокоэффективная солнечная технология использует преимущества недорогих кремниевых пластин и обеспечивает более надежную конструкцию для солнечных элементов следующего поколения в космосе. Для наземных приложений он может обеспечить беспрецедентную эффективность для вспомогательных силовых установок в транспортных средствах, солнечной черепицы, электростанций и интеллектуальных энергосистем.


Технология

Эта инновация NASA Glenn представляет собой новый многопереходный фотоэлектрический элемент, сконструированный с использованием селена в качестве связующего материала, зажатого между тонкопленочной многопереходной пластиной и кремниевой подложкой, что обеспечивает более высокую эффективность.Фотогальванический элемент с несколькими переходами отличается от элемента с одним переходом тем, что он имеет несколько субэлементов (p-n переходы) и может преобразовывать больше солнечной энергии в электричество по мере того, как свет проходит через каждый слой. Для дальнейшего повышения эффективности эта ячейка имеет три перехода, где верхняя пластина изготовлена ​​из материалов с высоким поглощением солнечной энергии, которые образуют двухпереходную ячейку, изготовленную из семейства полупроводников III-V, а нижняя подложка остается простой кремниевой пластиной. . Прослойка селена наносится между верхней и нижней пластинами, затем отжигается под давлением при 221°C (температура плавления селена), затем охлаждается.Промежуточный слой селена действует как соединительный слой между верхней ячейкой, которая поглощает коротковолновый свет, и нижней ячейкой на основе кремния, которая поглощает более длинные волны. Трехпереходный солнечный элемент, изготовленный с использованием селена в качестве прозрачного промежуточного слоя, имеет более высокую эффективность, преобразуя более чем в два раза больше энергии в электричество, чем традиционные элементы. Чтобы получить еще более высокий КПД более 40%, как верхний, так и нижний слои могут быть многопереходными солнечными элементами с зажатым между ними слоем селена.Полученный в результате высокопроизводительный многопереходный фотоэлектрический элемент с промежуточным слоем селена обеспечивает большую мощность на единицу площади при использовании недорогой подложки на основе кремния. Это беспрецедентное сочетание повышенной эффективности и экономии затрат имеет значительный коммерческий потенциал. Это технология на ранней стадии, требующая дополнительной разработки. Гленн приветствует возможности совместного развития.

Выход солнечной батареи: физико-техническая научная деятельность

Расследование 1

Работая на улице, в солнечном месте (или в помещении, под 100-ваттной лампой накаливания), установите мультиметр на шкалу напряжения постоянного тока, чтобы он мог измерять несколько вольт.Используя красный зажим, соедините положительную клемму счетчика с положительной клеммой солнечного элемента. Затем с помощью черного зажима соедините общий (COM) вывод измерителя с отрицательным выводом солнечного элемента (см. фотографии ниже).

Измерьте напряжение холостого хода ( В oc ) на солнечном элементе. Это напряжение, когда через ячейку не протекает ток. Поскольку через идеальный вольтметр не протекает ток, вольтметр измеряет напряжение разомкнутой цепи.

Наклоните солнечный элемент на солнце или при свете лампы и обратите внимание, как изменится V oc . Солнечный элемент, измеренный для установки, показанной ниже, например, имел В oc = 1,2 вольта при полном солнечном свете.

Расследование 2

Переверните солнечный элемент (см. фото ниже) и посмотрите, что произойдет с показаниями счетчика. В нашей установке показание 0,16 вольта показывает, что происходит, когда на коллекторы почти не попадает свет.

Расследование 3

Снова переверните солнечный элемент лицевой стороной вверх, чтобы свет падал прямо на него, и установите измеритель на «ампер постоянного тока» по шкале, которая будет измерять несколько ампер электрического тока. Используйте красный зажим, чтобы соединить положительную клемму счетчика с положительной клеммой солнечного элемента. Затем с помощью черного провода с зажимом соедините общий (COM) вывод измерителя с отрицательным выводом солнечного элемента.(Обратите внимание, что может быть отдельная клемма для измерения силы тока. В этом случае вам нужно будет переместить входной провод на эту клемму.)

Максимальный ток, который может производить солнечный элемент, возникает, когда провод подключается к клеммам. Это называется током короткого замыкания, или I sc . Подобно проводу, амперметр имеет очень низкое сопротивление, поэтому зарегистрирует измерение, похожее на короткое замыкание.

Обратите внимание на I sc через солнечный элемент.В нашей установке солнечный элемент измерил I sc = 0,48 ампер при ярком солнечном свете (ваши результаты могут отличаться).

Попробуйте наклонить солнечную батарею. Как меняется ток?

На изображении ниже мы снова показываем соединения на обратной стороне солнечного элемента.

Расследование 4

Чтобы исследовать двигатель на солнечной энергии, наклейте кусок липкой ленты на вал электродвигателя, чтобы получился крошечный флажок (см. фото ниже).Убедитесь, что двигатель все еще свободно вращается с наклеенной липкой лентой.

Подключите две клеммы солнечной батареи к двум клеммам электродвигателя. (На фотографиях ниже показаны передняя и задняя часть солнечного элемента, чтобы вы могли видеть соединения.) Переверните солнечный элемент лицевой стороной вверх и обратите внимание, как вращается вал двигателя, когда он находится на солнце. Наклоните солнечную батарею, чтобы максимизировать скорость двигателя, а затем отклоните ее от максимальной ориентации. (Будьте осторожны, чтобы не затенять солнечный элемент, когда держите его.) Обратите внимание, что скорость двигателя максимальна, когда солнечный элемент ориентирован перпендикулярно линии, идущей от солнца к солнечному элементу.

Измерьте напряжение на двигателе, когда он работает на максимальной скорости, подключив измеритель, как вы делали это в исследовании 1, оставив двигатель подключенным. Этот массив соединений называется параллельной схемой (см. фото ниже).

Затем настройте мультиметр на измерение тока и соедините его в единый контур с двигателем и солнечным элементом (см. фото ниже).Такое расположение называется последовательным подключением счетчика. В нашем эксперименте солнечный элемент и двигатель имели В = 1,1 В и I = 0,11 А.

Расчет мощности солнечной батареи

Мощность солнечного элемента представляет собой произведение напряжения на солнечном элементе на ток, протекающий через солнечный элемент. Вот как рассчитать мощность, которую солнечный элемент передает двигателю:

Максимальная теоретическая мощность нашего солнечного элемента, P max , является произведением V oc и I sc .

P max = В oc * I sc = 1,2 В * 0,48 А = 0,58 Вт

Фактическая мощность, P , фактическая , отдаваемая солнечным элементом двигателю, на практике равна напряжению на двигателе, В , умноженному на ток через двигатель, I .

Р = В * I

Для солнечной батареи и двигателя, которые мы использовали, электрическая мощность, подаваемая на двигатель, составляла

Р = 1.1 В * 0,11 А = 0,12 Вт

Рассчитать эффективность солнечной батареи

Эффективность солнечной батареи – это выходная электрическая мощность, деленная на входную солнечную энергию. Оценку максимальной теоретической мощности можно использовать для расчета максимальной теоретической эффективности E солнечной батареи.

Вот как рассчитать эффективность солнечной батареи с использованием солнца:

Во-первых, рассчитайте солнечную энергию, поступающую на солнечный элемент, умножив интенсивность солнца на площадь солнечного элемента.Интенсивность солнечного излучения, S i , над заданной площадью на поверхности земли составляет приблизительно 1000 Вт/м 2 .

С помощью линейки измерьте активную площадь A вашего солнечного элемента (см. фото ниже).

Ячейка в этом эксперименте имела размеры 5 см на 5 см.

A = 5 см * 5 см = 25 см 2 = 0,0025 м 2

Солнечная энергия, P s , перехваченная ячейкой такого размера, равна

P s = S i * A = 1000 Вт/м 2 * 0.0025м 2 = 2,5 Вт

Максимальная теоретическая эффективность E солнечного элемента оценивается как

E = P макс. / P s = 0,58 Вт / 2,5 Вт = 23 %

Фактический КПД солнечной батареи при подаче энергии на двигатель был

E = P фактическое / P с = 0.12 Вт / 2,5 Вт = 4,8%

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *