Солнечные пластины: Солнечные батареи в каждый дом! — купить ли ;-)

Содержание

Солнечные батареи: как это работает

Солнечные батареи уже сейчас используются для питания самой разнообразной техники: от мобильных гаджетов до электромобилей. Как устроены, какими бывают и на что способны современные солнечные батареи, вы узнаете из этой статьи.

История создания

Так исторически сложилось, что солнечные батареи – это уже вторая попытка человечества обуздать безграничную энергию Солнца и заставить ее работать себе на благо. Первыми появились солнечные коллекторы (солнечные термальные электростанции), в которых электричество вырабатывает нагретая до температуры кипения под сконцентрированными солнечными лучами вода.

Солнечная термальная электростанция в испанском городе Севилья

Солнечные же батареи производят непосредственно электричество, что намного эффективнее. При прямой трансформации теряется значительно меньше энергии, чем при многоступенчатой, как у коллекторов (концентрация солнечных лучей, нагрев воды и выделение пара, вращение паровой турбины и только в конце выработка электричества генератором).

Современные солнечные батареи состоят из цепи фотоэлементов – полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток. Процесс преобразования энергии солнца в электрической ток называется фотоэлектрическим эффектом.

Данное явление открыл французский физик Александр Эдмон Беккерель в середине XIX века. Первый же действующий фотоэлемент спустя полвека создал русский ученый Александр Столетов. А уже в двадцатом столетии фотоэлектрический эффект количественно описал не требующий представления Альберт Эйнштейн.

Беккерель, Столетов и Эйнштейн – именно этому «трио» ученых мы обязаны созданием солнечных батарей

 

Принцип работы

Полупроводник – это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает (p-тип). Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода – p-слой.

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает.

Именно лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

Схема работы фотоэлемента

Первым в истории фотоэлектрическим материалом был селен. Именно с его помощью производили фотоэлементы в конце XIX и начале XX веков. Но учитывая крайне малый КПД (менее 1 процента), селену сразу же начали искать замену.

Массовое же производство солнечных батарей стало возможным после того как телекоммуникационная компания Bell Telephone разработала фотоэлемент на основе кремния. Он до сих пор остается самым распространенным материалом в производстве солнечных батарей. Правда, очистка кремния – процесс крайне затратный, а потому мало-помалу пробуются альтернативы: соединения меди, индия, галлия и кадмия.

Селен – исторически первый, а кремний – самый массовый материал в производстве фотоэлементов

Понятное дело, что мощности отдельных фотоэлементов недостаточно, чтобы питать мощные электроприборы.

Поэтому их объединяют в электрическую цепь, тем самым формируя солнечную батарею (другое название – солнечная панель).

На каркас солнечной батареи фотоэлементы крепятся таким образом, чтобы их в случае выхода из строя можно было заменять по одному. Для защиты от воздействия внешних факторов всю конструкцию покрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.

Мобильный телефон Samsung E1107 оснащен солнечной батареей

 

Существующие разновидности

Классифицируются солнечные батареи по мощности вырабатываемого электричества, которая зависит от площади панели и ее конструкции. Мощность потока солнечных лучей на экваторе достигает 1 кВт, тогда как в наших краях в облачную погоду она может опускаться ниже 100 Вт. В качестве примера возьмем средний показатель (500 Вт) и в дальнейших расчетах будем отталкиваться от него.

Наручные часы Citizen Eco-Drive с солнечной батареей вместо циферблата

Самым низким коэффициентом фотоэлектрического преобразования обладают аморфные, фотохимические и органические фотоэлементы.

У первых двух типов он равен примерно 10 процентам, а у последнего – всего лишь 5 процентам. Это означает, что при мощности солнечного потока в 500 Вт солнечная панель площадью один квадратный метр будет вырабатывать соответственно 50 и 25 Вт электроэнергии.

Монтаж солнечных панелей на крыше жилого дома

В противовес вышеупомянутым типам фотоэлементов выступают солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников. Коэффициент фотоэлектрического преобразования на уровне 20%, а при благоприятных условиях — и 25% для них привычное дело. Как результат, мощность метровой солнечной панели может достигать 125 Вт.

Гоночный электромобиль Honda Dream на солнечных батареях появился еще в 1996 г.

Конкурировать по мощности с кремниевыми солнечными батареями способны разве что решения на основе арсенида галлия. Используя это соединение, инженеры научились создавать многослойные фотоэлементы с КФП свыше 30% (до 150 Вт электричества с квадратного метра).

Портативная солнечная панель Solarland мощностью 130 Вт и стоимостью $860

Если же говорить о площади солнечных батарей, то существуют как миниатюрные «пластинки» мощностью до 10 Вт (для частой транспортировки), так и широченные «листы» на 200 Вт и более (сугубо для стационарного использования).

Беспилотный самолет, разработанный NASA Ames Research Center, способен на солнечной энергии пролететь от восточного побережья США до западного

На работу солнечных батарей может негативно влиять ряд факторов. К примеру, с ростом температуры снижается КФП фотоэлементов. Это при том, что солнечные батареи как раз-то и устанавливают в жарких солнечных странах. Получается своеобразная палка о двух концах.

Солнечную батарею Voltaic можно носить у себя за спиной

А если затемнить часть солнечной панели, то неактивные фотоэлементы не только прекращают вырабатывать электричество, но и становятся дополнительной, зловредной нагрузкой.

«Солнечное дерево – культурный и одновременно научный символ австрийского городка Глайсдорф

 

Крупнейшие производители

Лидерами глобального производства солнечных батарей являются компании Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar и Sharp Solar. Первые три представляют Китай, четвертая – США, а пятая, как нетрудно догадаться, является подразделением японской корпорации Sharp.

Гольфкар на солнечных батареях – бесшумное и экологически чистое средство передвижения

Американская компания First Solar не только производит солнечные батареи, но и принимает непосредственное участие в проектировании и строительстве солнечных электростанций. Мощнейшая в мире СЭС Агуа-Калиенте, которая находится в штате Аризона, США – дело рук инженеров First Solar.

Крупнейшую же украинскую СЭС «Перово» строила и снабжала солнечными панелями австрийская компания Activ Solar.

Китайская же компания Suntech прославилась тем, что готовила к летней Олимпиаде-2008 футбольный стадион под названием «Птичье гнездо» в Пекине. Вырабатываемая на протяжении дня с помощью солнечных батарей электроэнергия аккумулируется, а затем используется для освещения стадиона, полива травы на футбольном поле и работы телекоммуникационного оборудования.

Национальный стадион в Пекине густо усеян солнечными батареями производства Suntech

 

Выводы

Еще два десятилетия назад диковинкой казались микрокалькуляторы с фотоэлементами, что позволяло не менять в них «батарейку-таблетку» годами. Сейчас же мобильные телефоны со встроенной в заднюю крышку солнечной панелью никого не удивляют. А ведь это мелочь в сравнении с автомобилями и самолетами (пусть и беспилотными), которые научились передвигаться при помощи одной лишь солнечной энергии.

Будущее солнечных батарей видится точно таким же светлым, как само солнце. Хочется верить, что именно солнечные батареи позволят наконец-то вылечить смартфоны и планшеты от «розеткозависимости».

Что такое солнечная батарея? | SolarSoul.net

Обычно под термином «солнечная батарея» подразумевается панель генерирующая электрический ток под воздействием солнечного света. Солнечную батарею еще называют фотоэлектрическим преобразователем. Так же встречаются такие термины как: солнечная панель, солнечный модуль, фотомодуль и т.д.

Структура фотоэлектрической установки

Солнечная батарея и фотоэффект

Для получения электроэнергии от солнечной батареи необходимо осуществить фотоэффект. Этот процесс связан с физическим явлением p-n перехода, который происходит в фотоэлементе. Конструктивно фотоэлемент состоит из двух пластин полупроводникового материала. Одна из используемых пластин содержит атомы бора, а вторая атомы мышьяка. При этом верхний слой характеризуется переизбытком электронов (область электронов), а нижняя – их нехваткой (так называемая дырочная область). В данном случае на границе этих пластин поддерживается электронно-дырочный переход, так называемый p-n переход.

В результате попадания на фотоэлемент солнечных лучей (фотонов) происходит освещение пластин и оба слоя взаимодействуют как электроды обыкновенной батареи – возникает электродвижущая сила (ЭДС).

.
Солнечный луч возбуждает электроны, которые начинают перемещаться из одной пластины в другую. Для снятия электрической энергии на обе поверхности напаивают тонкие слои проводника и подключают к нагрузке. Выработка этой энергии не связана с химическими реакциями, поэтому такая солнечная батарея может прослужить довольно долгий срок.

Основа для большинства солнечных батарей – кремний

Кремний для производства солнечных батарей может быть монокристаллическим или поликристаллическим. Внешне монокристаллический кремний можно отличить по равномерному чёрно-серому цвету поверхности фотоэлемента. Этот вид материала выращивают в промышленных условиях, после чего специальной нитью разрезают на тонкие пластины. Второй тип представляет собой новое поколение элементов, сделанных из более доступного поликристаллического кремния. Изготовление проходит методом литья. Выглядит материал как, поверхность с неравномерным синим переливом. Кроме того, в кремний добавляют в определенном количестве мышьяк и бор.

Учёные вплотную изучают вопросы, которые могли бы улучшить выработку электроэнергии в солнечных электростанция при помощи повышения КПД солнечной батареи. Для этого в тонкослойных ячейках может содержаться не только кремний, но и галлий, арсенид, кадмий, медь, селен и многие другие материалы. Так же большой проблемой на пути улучшения эффективности солнечных батарей, является избыточное тепло, которое возникает при нагреве пластин солнечных элементов.

Разрабатывается много путей для отвода данного тепла от солнечной батареи. Ведь КПД панелей в редких случаях превышает 25 %.

Типы солнечных батарей

В настоящее время на рынке можно найти пять основных типов солнечных батарей.

Наибольшую популярность получили солнечные батареи из поликристаллических фотоэлементов. Эффективность таких панелей в среднем  составляет 12-14 %.

Панели из монокристаллических фотоэлементов характеризуются более высоким КПД (14-16 %). Такие панели немного дороже чем панели из поликристаллического кремния. Так же ячейки имеют форму многоугольника и из-за этого не полностью заполняют пространство солнечной батареи, что приводит к более низкой эффективности всей батареи по отношению к одной ячейки.

Солнечные батареи из аморфного кремния имеют наименьшую эффективность ( 6-8 %), но в то же время имеют наиболее низкую себестоимость производимой энергии.


Солнечные батареи на основе Теллурид Кадмия (CdTe) представляют собой тонкопленочную технологию производства солнечных проебразователей. Полупроводниковые слои наносят на панель толщиной всего в несколько сотен микрон. Производство является менее вредным для окружающей среды. Эффективность солнечных батарей на основе Теллурид Кадмия составляет порядка 11-12 %.

Солнечные батареи на основе смеси Индия, Галлия, Меди, Селена (CIGS) так же является тонкопленочной технологией производства фотоэлементов.  Эффективность варьируется от 10 до 15 %. Эта технология еще мало распространена на рынке, однако очень быстро развивается.

Немного видеоматериала о том как именно происходит процесс производства солнечной батареи

Солнечные элементы для фотоэлектрических систем.

Солнечные элементы  → Солнечные элементы - Общие сведения


Каталог солнечных элементов и солнечных модулей находится здесь

 

  Большинство из нас не догадываются, что идея и принцип, лежащий в основе работы солнечных батарей открыт более 170 лет назад. Явление фотоэлектрического эффекта Эдмон Беккерель первым открыл и наблюдал в электролите еще в далеком 1839г. Произошло это в общем то случайно и до 1873 года никто не обращал на это открытие внимание, пока в 1873 году, тогда У.Смит  заметил схожий эффект при освещении солнечным светом пластины из селена. Через 14 лет Г.Герц продолжил изучение этого эффекта. Естественно на сегодняшний день подобные опыты довольно примитивны, но именно они послужили основой для развития солнечных элементов на основе полупроводников. Используя все те же пластины из селена  Чарльз Фриттс смог сделать фотоэлементы с КПД 1-2%. Работали его фотоэлементы в видимом спектре света. Кстати из селена по нынешний день производят светочувствительные элементы для фотоаппаратов и видеокамер. Следующим шагом в совершенствовании  элементов солнечных батарей стало изобретение в знаменитой лаборатории Белла(Bell Labs) кремниевого элемента. Именно эти солнечные элементы на основе кремния явились прототипом современных фотоэлементов. Более менее приемлемый КПД 6% был достигнут американскими учеными Г. Пирсоном, К. Фуллером и Д. Чаплиным (США) в 1953-54. А уже в 1958 г. США вывелили на орбиту спутник "Авангард" на борту которого были солнечные батареи. Мощность солнечной батареи на этом спутнике была всего лишь 1Вт и служила она для питания радиопередатчика. Именно потребность в солнечных элементах в космосе дала важный толчок для их развития. Кризис в нефтяной отрасли в середине 70-х годов XIX века также оказал влияние на развитие отрасли, подстегнув некоторые страны, и в частности США к установке большого количества солнечных батарей. Только в США их было установлено более 4000 тысяч. Большинство тех установок успешно работают и поныне. Основа преобразования световой энергии в электричество - это фотовольтаический эффект.  Солнечные элементы "р" типа имеют фронтальную(лицевую) в качестве отрицательного полюса, а тыльная сторона это положительный контакт. Элементы "n" типа имеют тыльную сторону в качестве отрицательного контакта, а рабочую/лицевую сторону в качестве положительного контакта. Элементы "р" типа гораздо более распространены. Строение солнечного элемента напоминает бутерброд, который состоит из двух полупроводников в виде пластинок. В одной пластинке избыток электронов, а в другой дефицит. Фотон света пробуждает спящий электрон и проникновение этого электрона в пластинку с недостатком электронов вызывает электрический ток. Повышение КПД элементов напрямую связано с усовершенствованием материалов "р" и "n" слоев. Физика этого явления чрезвычайно сложна, и не углубляясь в неё, опишем лишь практическую сторону дела. В основном для производства солнечных элементов используются  кремний (Si) и арсенид галлия(GaAs). Кремний более дешев и доступен, но GaAs имеет  более высокий КПД -  28 % и более. Кремний же в массовом производстве достиг показателя в 18-20%. Для "наземки"- фотоэлектрических станций наземного базирования кремний это основной материал. Арсенид галлия из-за дороговизны в основном применяется в космических программах. Кремний различают монокристаллический(монокремний) и поликристаллический(мультикремний) . На фото ниже можете видеть солнечные элементы одного и другого типа. Слева  монокристаллический ФЭП, а справа поликристалл.

 В последние несколько лет в мире наблюдался дефицит солнечного кремния, и как следствие изменилась толщина пластин. Вместо прежних 350-500мкм нынешняя толщина стала 180-200мкм. Чтобы сохранить прочностные характеристики фотоэлементов на время сборки их в солнечные модули также была изменена и ориентация кристаллов кремния. Вместо ориентации "100", используется ориентация "111". Это можно заметить, если попытаться сломать пластину фотоэлемента- она неизменно ломается по диагонали. Именно это свойство не позволяет элементу трескаться вдоль токосъемной дорожки при напаивании монтажной шинки. Если при пайке солнечных элементов при помощи робота или же вручную будет разница температур между жалом паяльника и фотоэлементом, то также возможны микротрещины, которые проявятся сразу или позже при ламинировании схемы из элементов. Именно поэтому столик для пайки элементов должен иметь высокую температуру, обычно 60-70 градусов. Это уменьшает разницу температур между элементом и паяльником и ощутимо снижает процент микротрещин. Обратная ситуация при тестировании элементов. Всеми производителями продуктов для солнечной энергетики приняты определенные условия для тестирования и паспортизации. Они называются стандартными(STC- Standart Test Сondition). Одно из условий температура поверхности солнечного  элемента(или модуля) должна быть равна 25°С. Имитатор солнечного света производит измерение очень быстро, но даже за это время элемент толщиной 180 мкм успевает нагреться и возникает погрешность измерения. Поэтому температура столика поддерживается такой, чтобы при замере температура солнечного элемента была равна 25°С. Обычно внутри столика циркулирует жидкость определенной температуры. Кроме температуры STC включают в себя еще два параметра. Это величина освещенности и спектр излучения:

• - освещенность 1000 Вт/м2;
• - температура 25°С;
• - спектр АМ 1,5 (солнечный спектр на географической широте 45°)

  Наша фирма находится в Краснодаре как раз на 45-й параллели. Здесь находится наше производство солнечных батарей.

  Солнечная батарея представляет собой источник тока, т.е. они могут поддерживать протекание в проводнике тока определенной силы. Им не страшно короткое замыкание и они переносят его совершенно безболезненно. В остальном использовать энергию, получаемую от солнечных модулей можно использовать также как и энергию, получаемую из других источников. Но мощность генерируемая этим источником тока находится в большой зависимости от  освещения. В большей степени это касается величины тока, напряжение меньше подвержено зависимости от освещенности. Набежавшее облако может существенно уменьшить мощность, генерируемую фотоэлементом. Зависимость тока, а следовательно и мощности фотоэлемента от освещенности близка к линейной. Даже серийно производимые элементы не могут быть полностью идентичны, В последовательной цепочке один элемент с током отличающимся от тока остальных элементов в меньшую сторону по причине затененности или дефекта качества может уменьшить мощность всего изделия. Ситуация аналогична ситуации с засорившимся участком водопроводной трубы. Именно поэтому элементы перед сборкой подвергаются сортировке. Характеристики ФЭП из кристаллического кремния нелинейны  и закон Георга Ома для их описания не подходит. Кривая для описания их характеристик носит название  вольтамперной характеристики (ВАХ), рис 1.
— Wp - максимальная мощность, Вт;
— Uхх - напряжение холостого хода, В;
— Uр - рабочее напряжение, В;
— Uн - номинальное напряжение, В;
— Iкз - ток короткого замыкания, А;
— Iр - рабочий ток, А;
 

 Напряжение без нагрузки(Uxx) незначительно колеблется при изменении освещенности и обычно равно 0. 6В. Оно также вне зависимости от производителя, партии, типа кремния и площади фотоэлемента. По другому обстоит дело с током этого элемента. Ток генерируемый элементом в прямой зависимости от освещенности и площади солнечного элемента. Фотоэлемент размером 50х50 мм в 100 раз больше по площади чем элемент размером 5*5 мм и, естественно что при аналогичной освещенности он сгенерирует ток в 100 раз больше. Варьируя нагрузку на фотоэлемент, можно получить кривую зависимости мощности солнечного элемента от его рабочего напряжения. На рис.2 можете видеть типичную зависимость мощности элемента от напряжения нагрузки:

  

Максимум мощности наблюдается у качественного фотоэлемента при рабочем напряжении 0.47-0.49В. Современные тестеры солнечных элементов мгновенно "снимают" с элемента ВАХ и проблем с оценкой качества элемента нет. Предыдущее поколение тестеров нагружало элемент так, чтобы рабочее напряжение составляло 0.47В. По величине тока при этом напряжении и сортировались элементы. На серийные фотоэлементы наносится токосъемная сетка из серебряной пасты. Токосъемная сетка состоит из двух элементов: тонкой сетки из "ресничек" и перпендикулярной им широкой дорожки, которая служит для напаивания  монтажной шинки. Температура солнечного элемента в сильной степени влияет на КПД. Каждый фотоэлемент теряет в рабочем напряжении 0.002В при возрастании температуры на 1°С свыше 25°С. Рисунок 3 показывает как изменяется ВАХ при повышении температуры элемента. Ток короткого замыкания наоборот имеет положительный коэффициент роста и увеличивается при нагревании фотоэлемента или модуля. КПД современных  фотоэлементов составляет 15-18%. Это значит к примеру , что с фотоэлемента 100×100 мм при STC возможно снять 1.5-1.8 Вт. Габариты стандартных солнечных элементов, которые производят все фирмы мира в настоящий момент такие:125×125мм, 156×156мм. Для производства маломощных солнечных модулей помощи лазера фотоэлементы режутся на доли. Элементы 103х103мм уже трудно встретить на мировом рынке, а фотоэлементы 85х85мм исчезли вовсе. Элементы для систем наземного базирования постепенно укрупняются. На странице "Обзор продукции: солнечные элементы" Вы можете подробнее ознакомиться с солнечными элементами.

 

Окна батареи. Прозрачные солнечные батареи. Работа и применение

Сравнительно недавно на рынке солнечной энергии стали появляться инновационные разработки, которые предполагают применение оконных стекол в качестве солнечных батарей. Это очень перспективная технология, которая может найти применение не только в городских высотках, но и во многих иных отраслях. При этом над возможностью преобразования окон в окна батареи работает множество компаний.

Одни предлагают устанавливать тонкие полосы кремниевых фотоэлементов прямо между стеклами в стеклопакетах. По внешнему виду подобные окна батареи напоминают открытые жалюзи, в результате они не перекрывают вид из окна. Другие предлагают использовать для окон стекла со специальным полупрозрачным покрытием. Подобный слой является активным, он преобразует световое излучение в электрическую энергию, аккумулируя в специальных полупрозрачных проводниках. Другие предлагают наклеивать на стекло пленку, обладающую свойствами солнечной батареи.

Устройство

Окна батареи в настоящее время выпускаются двух типов: на гибких подложках и на стеклянных основаниях. Но есть и другие разработки.

  • Гибкие варианты напоминают тонировочную пленку, их наклеивают на прозрачные конструкции (панели остекления фасадов, окна и так далее). Их светопропускная способность составляет порядка 70%, что фактически не снижает уровня освещенности помещения. Делают их из гибкого композитного материала, который схож с пластиком.

  • Второй вариант прозрачных панелей предполагает нанесение двухслойной пленки на закаленное стекло. На закаленную стеклянную подложку (в некоторых случаях триплекс) наносится тонкая пленка аморфного кремния. На нее сверху напыляется прозрачная микропленка кремния. Микропленка преобразует ИК-лучи, а аморфный кремний — видимый спектр.

  • Ряд компаний решили не создавать полностью прозрачный фотоэлектрический элемент. Вместо этого они решили взять TLSC, то есть прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. TLSC–материал состоит из органических солей, он поглощает невидимое глазу излучение инфракрасного и ультрафиолетового спектра, в результате оно преобразуется в инфракрасные волны некоторой длины (они также невидимы). Указанное инфракрасное излучение идет к краям пластины, где установлены тонкие полоски фотоэлектрических солнечных батарей.
  • Последней разработкой ученых является абсолютно прозрачный материал, который при поглощении солнечного света может генерировать его электричество. Материал представляет пленку из полупроводникового полимера, который насыщен углеродными «мячиками» фуллеренов. Уникальность этого материала в том, что при определенных условиях он формирует упорядоченную структуру, которая напоминает пчелиные соты при многократном приближении.

Принцип действия
  • Прозрачные пленки для окон содержат активный люминесцентный слой. Небольшие органические молекулы поглощают определенные длины волн солнечного света. При этом имеется возможность настраивать структуру под определенные длины волн. Так эти материалы могут поглощать лишь ультрафиолет и лучи с практически инфракрасной длиной волны, чтобы впоследствии «подсвечивать» иную длину волны в инфракрасном диапазоне.
  • «Светящийся» инфракрасный свет может быть преобразован в электроэнергию при помощи тонких полосок фотоэлектрических солнечных элементов батареи. Вследствие того, что указанные материалы не излучают и не поглощают свет в видимом спектре, то смотрятся они для человеческого глаза абсолютно прозрачно.
  • Совершенно новый подход в создании окна батареи демонстрирует технология создания материала, который создает электрический ток при его облучении. Происходит это так:

— Через тонкий слой материала, который находится в жидком состоянии, направляются микроскопические капли воды.
— По мере остывания полимера капли равномерно распределяются по поверхности и испаряются.
— В результате создается текстура из шестиугольников, их плотность определяется скоростью испарения и определяет эффективность переноса заряда. Другими словами, чем плотнее упаковка, тем эффективнее материал.
— Нити полимера распределяются по граням шестиугольников. При этом они остаются пустыми, а сам материал выглядит практически полностью прозрачным. Однако плотно упакованные нити вдоль граней превосходно поглощают солнечный свет, а также проводят электрический ток, который в том числе создается при облучении солнечным светом материала.

Особенности
  • Главная особенность уже создаваемых панелей заключается в применении невидимого спектра солнечных лучей, то есть его ультрафиолетовой и инфракрасной частей.
  • Поглощение и «переработка» инфракрасного излучения позволяет добиться важного достоинства — минимизация теплового воздействия. Это крайне важно для стран с жарким климатом. Именно ИК-спектр лучей приводит к нагреванию поверхностей и необходимости охлаждать их. Прозрачные панели солнечных батарей поглощают ИК-лучи, при этом не разогреваются сами. В результате можно минимизировать траты на системы охлаждения.
  • На текущий момент освоенные технологии прозрачных солнечных батарей демонстрируют малый КПД. Но с усовершенствованием технологий КПД будет повышаться. Даже малая производительность будет окупаться отсутствием необходимости поиска места установки и легкостью монтажа. Значительная площадь стеклянных конструкций, которые фактически не приносят практической пользы, позволит вырабатывать существенное количество электроэнергии.
Достоинства и недостатки
К достоинствам можно отнести:
  • Удобство применения, нет необходимости искать дополнительное место для развертывания батарей, ведь они сами размещаются в стекле. Они не занимают места.
  • Легкость монтажа.
  • Экологичность.
  • «электростекла» отбирают часть энергии света, вследствие чего здания меньше нагреваются. Это позволяет снизить затраты на вентиляцию и кондиционирование. Особенно это актуально в странах с солнечным и жарким климатом.
  • Возможность широкого применения.
К недостаткам можно отнести:
  • Окна батареи не совершенны и многие из них забирают часть света, которое должно попасть в помещение.
  • Низкий КПД.
  • Малая распространенность.
  • Не проработанность технологий.
Перспективы и применение
Окна батареи в ближайшем будущем вполне могут заменить обычные стекла в:
  • Домах и других зданиях.
  • Электронных приборах.
  • Автомобилях.

Некоторые компании уже производят стекла в небольших количествах для установки в зданиях, это японская корпорация Sharp и ряд других. Возможности применения подобного изобретения довольно обширны, но эффективность технологии на данный момент ограничивается несовершенством технологии. Уже апробированные технологии обеспечивают всего 1%, а более продвинутые — 5-7%.

Тем не менее, перспективы прозрачных солнечных батарей обширны. Так замена дисплея смартфона или ноутбука на новый «солнечный» экран позволит существенно увеличить срок его работы без подзарядки. Города будущего смогут превратиться в экологичные электростанции без установки дополнительного оборудования — здания смогут сами себя снабжать энергией.

Похожие темы:

Солнечные батареи для лодок и катеров

Солнечная энергия для яхт и катеров - это хороший способ пополнить мощность постоянного тока в аккумуляторной системе вашей лодки. Солнечные батареи поддерживают или заряжают аккумуляторы яхты, когда вы отключены от береговой сети. Большие панели также заряжают батареи и производят достаточное количество энергии для электроприборов, например, инвертор, используемый для производства электроэнергии переменного тока.


Какой тип лодок может использовать солнечные панели?

  • Маленькие лодки:
Солнечная панель может полностью заряжать батарею, когда лодка находится на швартовке. Все батареи саморазряжаются, а небольшая панель может устранить все проблемы жизнедеятельности судна. Поскольку солнечные батареи производят чистую энергию постоянного тока, они являются отличными зарядными устройствами.
  • Крейсерские и гоночные яхты:
Они могут использовать солнечные батареи для увеличения или замены других источников заряда. Многие парусники, которые ходят по долгу, должны использовать свой двигатель в течение 1-2 часов в день для зарядки батарей и замены потребляемой энергии. С установкой пары солнечных батарей эти лодки часто могут продлевать свое время между использованием двигателя на день или более. По-настоящему эффективные лодки, оборудованные солнечной батареей, возможно, не должны использовать двигатель для зарядки вообще.

Сколько энергии вы хотите создать?

Панели солнечных батарей заряжают батареи 12V, сами могут иметь напряжение 20V. Измеряются либо в ваттах, либо в амперах. Мы оцениваем их в амперах, так как у большинства яхтсменов есть представление о том, сколько в ампер-часах их емкость батареи, или сколько ампер-часов они используют за один день во время круиза. Мы также используем упрощающее предположение, что панель будет выводить максимальную производительность в течение пяти часов в день.

Мы достигаем этих значений, усредняя количество часов, которые панель проводит на полном солнце (определяется как 1000 Вт энергии на квадратный метр, большинство мест получают не более 80-85% полного солнца).

                                                                   

Проблема с поломками ячеек (затенение)

Неработающие (теневые) ячейки, покрывающие даже небольшую часть панели, оказывают огромное влияние на выходную мощность. Теневые ячейки показывают большое падение напряжения, которое выступает в качестве барьера для полезного производства энергии. Поломка двух или более ячеек отключает панель, пока проблема не будет удалена.

Этот дефект несколько корректируется за счет использования байпасных диодов на каждой ячейке, что позволяет модулю генерировать мощность даже при частичном затенении.

Чем холоднее температура на поверхности панели, тем выше выход энергии. Производительность в ясное холодное зимнее утро может быть на 30-40% выше номинальной.

Калибровка панелей для аккумулятора

Возьмите выход солнечной панели (в миллиамперах) и разделите значение на два. Это размер батареи, которую он может поддерживать. Солнечная панель 150 мА может поддерживать аккумулятор примерно до 75 Ач. Панель 1500 мА может обеспечить достаточную мощность, чтобы поддерживать батареи, при условии, что на аккумуляторах не будет нагрузки, кроме саморазряда.

Вам нужен контроллер заряда?

Как правило, панели, которые производят менее 1,5% номинальной емкости батареи в ампер-часах, не требуют регулирования. Это означает, что панель 1.5A является самой большой, которую вы должны использовать без регулятора на 100-часовом аккумуляторе. Регуляторы обычно должны использоваться, когда у вас есть две или более панели, подключенные к вашим батареям.

Если вы обеспокоены повреждением новых гелевых AGM из-за чрезмерной зарядки, вы можете добавить небольшой недорогой контроллер заряда. Эти контроллеры, также называемые регуляторами, рассчитаны на максимальное количество усилителей в вашей солнечной батарее, и мы предлагаем варианты обработки между 7А и 50А.

Постоянно монтируется или временно?

Большие жесткие панели могут быть постоянно смонтированы в специальном кронштейне, особенно при использовании на борту крейсерского судна. Сальниковые панели изготовлены для морской среды и могут устанавливаться на постоянной основе с помощью угловых прокладок. Их также очень легко удалить и хранить компактно. Складные панели обычно изготавливаются для временного использования, поскольку они менее защищены от атмосферных воздействий, чем другие типы.

Типы солнечных батарей

Существует два типа панелей, которые в основе используют:
  • кремниевые кристаллы;
  • тонкие химические пленки; 
                                                                                           
Монокристаллические и многокристаллические (c-Si) панели являются самой старой технологией, а также самой мощной. При правильном размере и согласовании с соответствующими батареями это панели служат для использования при больших нагрузках постоянного тока, таких как освещение, телевизор, радио или видеомагнитофон.

В кристаллических панелях кремний, выращивается в кристаллы, очищается (дорогостоящий процесс), нарезается на тонкие пластины и «легируется» с добавлением химических веществ. Солнечные элементы создают электрический ток, количество определяется размером и эффективностью ячейки, а также количеством света. Солнечные модули создаются путем соединения ячеек параллельно с увеличением силы тока и последовательно для увеличения напряжения. Типичные солнечные модули имеют 30 или 36 ячеек (генерирующих от 14 до 18 В постоянного тока).

                                                                                                   

Аморфные тонкопленочные панели Silicon (a-Si) имеют примерно 50% эффективности многокристаллических, но могут быть изготовлены в гибких формах, чтобы они могли огибать предметы или складываться. Они более эффективны при низких или рассеянных условиях освещения и менее подвержены падениям напряжения при нагревании. Это панели чаще всего используются для низкого заряда и поддержания заряда батареи. Обычно они не имеют достаточной мощности для серьезного пополнения энергии.

Тонкопленочные панели и их производительность при различных уровнях освещенности

Вот реальный пример того, как панели работают под разными уровнями света. В следующей таблице показана энергия, доступная от аморфных панелей PowerFilm, таких как их гибкие солнечные панели, при различных условиях освещения относительно полного состояния солнца:

                                      

Простые правила для лучшего производства энергии

Держите панели как можно перпендикулярно лучам входящего солнца. Мы понимаем, что, если вы устанавливаете панели на лодке при швартовке – то не сможете гарантировать, перпендикулярное расположение, но все панели будут получать больше энергии, если они получат прямой солнечный свет. Это убедительная причина для монтажа панелей на крейсерских лодках, чтобы их можно было направлять в соответствующем направлении, независимо от того, какой сезон, курс или широта.

Избегайте теней: выход панели (особенно кристаллической панели) резко падает при затенении, даже если только 10% панели находится в тени. Небольшая тень может уменьшить выход на 50% и более.

Держите свои панели прохладными. Выход панели падает, когда температура повышается, поэтому, если вы можете обеспечить некоторую вентиляцию - непременно сделайте это.

В Австралии создали солнечные батареи, которые встроены прямо в оконные стекла

Исследователи преуспели в производстве солнечных батарей на основе перовскита следующего поколения, которые генерируют электричество и пропускают свет. Сейчас они изучают, как новая технология может быть встроена в коммерческие продукты с Viridian Glass — крупнейшим производителем стекла в Австралии.

Эта технология превратит окна в активные генераторы энергии, потенциально революционизируя дизайн здания. Исследователи говорят, что 2 м² солнечного окна будут генерировать примерно столько же электроэнергии, сколько стандартная солнечная панель на крыше.

Идея полупрозрачных солнечных элементов не нова, но предыдущие проекты провалились, потому что они были очень дорогими, нестабильными или неэффективными. Австралийцы изобрели другой подход.

Они использовали органический полупроводник, который можно превратить в полимер, и использовали его для замены обычно используемого компонента солнечного элемента (известного как Spiro-OMeTAD), который демонстрирует очень низкую стабильность, поскольку создает бесполезное водянистое покрытие. Заменитель дал удивительные результаты.

Солнечные окна станут благом для владельцев зданий и жителей, и принесут новые проблемы и возможности для архитекторов, строителей, инженеров и проектировщиков. Потому что так получается компромисс. Солнечные элементы можно сделать более или менее прозрачными. Чем они прозрачнее, тем меньше вырабатывается электричества, поэтому архитекторам это нужно учитывать.

Он добавил, что солнечные окна, окрашенные в той же степени, что и нынешние коммерческие окна, будут генерировать около 140 Вт электроэнергии на м². Первое применение, скорее всего, будет в многоэтажных домах. Потому что большие окна, установленные в высотных зданиях, дороги в изготовлении. Дополнительные затраты на включение в них полупрозрачных солнечных элементов будут незначительными.

Но даже с дополнительными затратами здание получает электричество бесплатно. До сих пор каждое здание проектировалось исходя из предположения, что окна в основном пассивны. Теперь они будут активно производить электричество. Планировщикам и дизайнерам, возможно, придется даже пересмотреть то, как они размещают здания на площадках, чтобы оптимизировать ловлю стенами солнца.

Сейчас исследователи тестируют тандемное устройство, где будут использоваться солнечные элементы на основе перовскита в качестве нижнего слоя и органические солнечные элементы в качестве верхнего.

Что касается того, когда на рынке появятся первые коммерческие полупрозрачные солнечные элементы, это будет зависеть от того, насколько успешным будет масштабирование технологии. Разработка таких солнечных окон приведет к новым стеклянным инновациям и технологиям в будущем.

Принцип работы и устройство солнечной батареи

Принцип работы и устройство солнечной батареи

В профессиональных кругах панели, преобразующие солнечный свет в электроэнергию, называют фотоэлектрическими преобразователями, которые в разговорной речи или при написании понятных для широких масс статей принято называть солнечными батареями. Принцип работы этих устройств, первые рабочие экземпляры которых появились достаточно давно, на самом деле достаточно простой для понимания человеком, имеющим только знания со школьной скамьи.

Не секрет, что p-n переход может преобразовывать свет в электроэнергию. В школьных опытах нередко проводят эксперимент с транзистором со спиленной верхней крышкой, позволяющей свету падать на p-n переход. Подключив к нему вольтметр, можно зафиксировать, как при облучении светом такой транзистор выделяет мизерный электрический ток. А если увеличить площадь p-n перехода, что в таком случае произойдет? В ходе научных экспериментов прошлых лет, специалисты изготовили p-n переход с пластинами большой площади, вызвав тем самым появление на свет фотоэлектрических преобразователей, называемых солнечными батареями.

Принцип действия современных солнечных батарей сохранился, несмотря на многолетнюю историю их существования. Усовершенствованию подверглась лишь конструкция и материалы, используемые в производстве, благодаря которым производители постепенно увеличивают такой важный параметр, как коэффициент фотоэлектрического преобразования или КПД устройства. Стоит также сказать, что величина выходного тока и напряжения солнечной батареи напрямую зависит от уровня внешней освещенности, который воздействует на неё.

В структуре солнечной батареи используется p-n переход и пара электродов для снятия выходного напряжения

На картинке выше можно видеть, что верхний слой p-n перехода, который обладает избытком электронов, соединен с металлическими пластинами, выполняющими роль положительного электрода, пропускающими свет и придающими элементу дополнительную жесткость. Нижний слой в конструкции солнечной батареи имеет недостаток электронов и к нему приклеена сплошная металлическая пластина, выполняющая функцию отрицательного электрода.

Технология, по которой изготовлена солнечная батарея, влияет на её КПД

Считается, что в идеале солнечная батарея имеет близкий к 20 % КПД. Однако на практике и по данным специалистов сайта www.sun-battery.biz он примерно равен всего 10 %, при том, что для каких солнечных батарей больше, для каких то меньше. В основном это зависит от технологии, по которой выполнен p-n переход. Самыми ходовыми и имеющими наибольший процент КПД продолжают являться солнечные батареи, изготовленные на основе монокристалла или поликристалла кремния. Причем вторые из-за относительной дешевизны становятся все распространеннее. К какому типу конструкции солнечная батарея относится можно определить невооруженным глазом. Монокристаллические светопреобразователи имеют исключительно чёрно-серый цвет, а модели на основе поликристалла кремния выделяет синяя поверхность. Поликристаллические солнечные батареи, изготавливаемые методом литья, оказались более дешевыми в производстве. Однако и у поли- и монокристаллических пластин есть один недостаток — конструкции солнечных батарей на их основе не обладают гибкостью, которая в некоторых случаях не помешает.

Ситуация меняется с появлением в 1975 году солнечной батареи на основе аморфного кремния, активный элемент которых имеет толщину от 0,5 до 1 мкм, обеспечивая им гибкость. Толщина обычных кремниевых элементов достигает 300 мкм. Однако, несмотря на светопоглощаемость аморфного кремния, которая примерно в 20 раз выше, чем у обычного, эффективность солнечных батарей такого типа, а именно КПД не превышает 12 %. Для моно- и поликристаллических вариантов при всем этом он может достигать 17 % и 15 % соответственно.

Материал, из которого изготовлены пластины, влияет на характеристики солнечных батарей

Чистый кремний в производстве пластин для солнечных батарей практически не используется. Чаще всего в качестве примесей для изготовления пластины, вырабатывающей положительный заряд, используется бор, а для отрицательно заряженных пластин мышьяк. Кроме них при производстве солнечных батарей все чаще используются такие компоненты, как арсенид, галлий, медь, кадмий, теллурид, селен и другие. Благодаря ним солнечные батареи становятся менее чувствительными к перепадам окружающих температур.

Большинство солнечных батарей могут накапливать энергию, представляя собой системы

В современном мире отдельно от других устройств солнечные батареи используются все реже, чаще представляя собой так называемые системы. Учитывая, что фотоэлектрические элементы вырабатывают электрический ток только при прямом воздействии солнечных лучей или света, ночью или в пасмурный день они становятся практически бесполезными. С системами на солнечных батареях всё иначе. Они оборудованы аккумулятором, способным накапливать электрический ток днем, когда солнечная батарея его вырабатывает, а ночью, накопленный заряд может отдавать потребителям.

Солнечная система представляет собой совокупность солнечной батареи и аккумулятора

Для увеличения мощности, выходного напряжения и тока на основе солнечных батарей создаются панели, где отдельные элементы соединяются последовательно или параллельно.

Солнечные Элементы - OLX.ua

Обычные объявления

Найдено 27 объявлений

Найдено 27 объявлений

Хотите продавать быстрее? Узнать как

Поликристаллические солнечные элементы 100 шт

Электроника »Прочая электроника

2 500 грн.

Луганск, Артёмовский 29 янв.

Пазл "Солнечный день" 500 элементов

Детский мир »Игрушки

160 грн.

Полтава 28 янв.

LED Светильник Vargo 60Вт с солнечным элементом и пультом ДУ

Строительство / ремонт »Электрика

1600 грн.

Одесса, Киевский 27 янв.

(1. 4) Солнечные элементы поликристалл

Техника для дома »Прочая техника для дома

8 грн.

Запорожье, Коммунарский 27 янв.

Солнечные элементы

Строительство / ремонт »Электрика

20 грн.

Донецк, Будённовский 26 янв.

Солнечные элементы (ячейки)

Электроника »Прочая электроника

12 грн.

Харьков, Киевский 26 янв.

Батарея внешняя портативная на солнечном элементе Solar Charger ES500

Электроника »Прочая электроника

160 грн.

Киев, Деснянский 25 янв.

Шина для пайки солнечных элементов

Инструменты »Электроинструмент

5 грн.

Коломыя 23 янв.

Новые солнечные элементы 156 * 156

Строительство / ремонт »Электрика

40 грн.

Юбилейное 23 янв.

Солнечные элементы солнечная батарея 3. 8W -200р / шт

Строительство / ремонт »Электрика

90 грн.

Донецк, Калининский 23 янв.

Солнечные элементы 52 * 52

Электроника »Аксессуары и комплектующие

8 грн.

Запорожье, Коммунарский 22 янв.

Солнечные элементы, солнечная батарея 1,75Вт - 80р / шт

Строительство / ремонт »Электрика

25 грн.

Донецк, Калининский 22 янв.

Флюс для пайки солнечных элементов

Бизнес и услуги »Сырьё / материалы

Днепр, Шевченковский 21 янв.

Часы японские хронометр Citizen Eco-Drive Omega на солнечном элементе

Мода и стиль »Наручные часы.

4400 грн.

Киев, Дарницкий 21 янв.

Солнечные элементы 0. 37вт / шт 50шт

Электроника »Аксессуары и комплектующие

300 грн.

Договорная

Жмеринка 20 янв.

Солнечный элемент 125 * 125 мм

Строительство / ремонт »Электрика

55 грн.

Киев, Святошинский 17 янв.

Зарядное устройство для аккумуляторов АА и ААА на солнечных элементах

Электроника »Аксессуары и комплектующие

800 грн.

Черкассы 14 янв.

Солнечные элементы поликристаллические, солнечная батарея1,95 Вт / ш

Строительство / ремонт »Электрика

1950 грн.

Киев, Подольский 12 янв.

Солнечная панель элементы моно 5W 10A 20,8%

Электроника »Аксессуары и комплектующие

45 грн.

Киев, Святошинский 12 янв.

Поликристаллических Солнечных элементов

Электроника »Аксессуары и комплектующие

80 грн.

Бердичев 12 янв.

Электроника МК 60 на солнечных элементах

Электроника »Прочая электроника

70 грн.

Хмельницкий 11 янв.

Солнечный элемент панель 156 * 156 моно кристалл 5 Ватт

Строительство / ремонт »Электрика

40 грн.

Кривой Рог, Покровский 9 янв.

Солнечная панель монокристал, элемент 5 Ватт 156 * 156

Строительство / ремонт »Электрика

20 грн.

Кривой Рог, Покровский 9 янв.

Солнечные элементы (фотоэлементы) 125 * 125 не Китай

Электроника »Прочая электроника

35 грн.

Днепр, Соборный 8 янв.

Продам журналы Солнечная система, а также элементы к ним

Хобби, отдых и спорт »Книги / журналы

600 грн.

Кривой Рог, Долгинцевский 5 янв.

Солнечные элементы моно кристал 20. 6%

Строительство / ремонт »Электрика

45 грн.

Запорожье, Вознесеновский 2 янв.

120грн. Микрокалькулятор Электроника МК60, солнечные элементы, СССР.

Электроника »Прочая электроника

120 грн.

Донецк, Куйбышевский 2 янв.

Солнечные панели (модули) г.Москва ООО Солнечная корона

Солнечные модули

Поймать солнце в сети

Солнечные панели, или как их еще нередко называют в быту - солнечные батареи - неотъемлемый элемент гелиоэнергетики - составной части альтернативной энергии, основанной на непосредственном использовании солнечного света для получения электричества. Одно ее направление специализируется на нагреве материала-теплоносителя посредством солнечных коллекторов. В некоторых случаях и при должном масштабе мощности таких установок хватает для того, чтобы привести в действие, например, паровую турбину. Подобные системы носят названия гелиоэлектростанций. Однако в виду своей громоздкости и сложности, применение такого рода установок достаточно ограниченно.

Как это работает?

Мы же предлагаем поговорить о, так сказать, прямом переходе солнечного света в электричество, минуя теплоносители, турбины и электростанции.Точнее - об инструменте, благодаря которому стало возможным само преобразование энергии нашего светила в электрическом токе.

Маленький повод для гордости: первый в мире электронный прибор, который перевел энергию в конце XIX века наш соотечественник - выдающийся ученый, один из основоположников квантовой физики, многие годы отдавший работу в Московском государственном университете имени М. В.Ломоносова - Александр Григорьевич Столетов.

За прошедшие 100 с лишним лет фотовольтаика, конечно, ушла далеко вперед, однако принцип ее действия был прежним: превращение солнечной энергии в электричество. Сегодня наиболее эффективно с этой системой справляются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи, которые работают в своей очереди на основе которого работает именно Александр Столетов: «Сила фототока прямо пропорциональна плотности светового потока». Коэффициент полезного действия (КПД) производимых в промышленных масштабах фотоэлементов колеблется в диапазоне от 12 до 16 процентов.Лучшие образцы эффективно перерабатывать до четверти попадающей на них солнечной энергии. В лабораторных условиях весной 2011 года в Калифорнии удалось получить фотоэлемент с КПД равным 43,5 процента.

К чему такое длинное вступление? Солнечная панель - это совокупное количество полупроводниковых фотоэлементов. Солнечные панели бывают монокристаллическими, поликристаллическими.

моно поли (мульти)

Вся разница заключается в том, кремниевые пластины какого происхождения легли в ее основу.И те и другие обладают рядом преимуществ и недостатков. Монокристаллические обладают большим КПД, но значительно дороже, поликристаллические, соответственно, чуть менее эффективны, но ощутимо дешевле. Нашолетний опыт работы на рынке подсказывает, что в настоящее время в России не наблюдается дефицита свободных площадей, так что меньший КПД поликристаллических модулей легко и без ущерба для кошелька компенсировать установкой дополнительной солнечной панели.

Почему только ТСМ?

На нашем сайте вы не обнаружите потрясающего воображения ассортимента солнечных модулей.Несколько лет назад мы свой выбор уже сделали. Советуем и вам последовать нашему примеру. Почему мы предлагаем только модули ТСМ производства зеленоградского ЗАО «ТЕЛЕКОМ-СТВ»? Все очень просто. Политика нашей компании подразумевает долгосрочное присутствие на рынке, а не получение сиюминутной прибыли. Соответственно, мы просто не можем себе позволить предложить нашим клиентам не то что некондиционный, даже просто не обладающий достаточно высокими характеристиками товара. Поэтому вы никогда не обнаружите в наших каталогах изготовленных в Поднебесной солнечных панелей, китайских контроллеров или силового оборудования.Нам важно, чтобы наши клиенты рекомендовали нас знакомым и друзьям, а не приходили с рекламой.

Начавшая свою деятельность в 1991 году компания «Телеком-СТВ». За 22 года работы специалистам зеленоградского предприятия удалось создать широкую номенклатуру панелей, в полной мере нашим географическим и погодным реалиям.

Модули серии ТСМ - это моно или поликристаллические односторонние модули с повышенным по сравнению с аналогами КПД (от 14 до 20 процентов).Благодаря применению специального текстового каленого стекла, которое сводит к минимуму потери световой энергии и позволяет без лишних ухищрений получить 15-процентный прирост мощности, что серьезно.

Что касается качества изготовления и гарантии (5 лет) на свою продукцию, то тут «Телеком-СТВ» вне конкуренции. На панели в алюминиевой рамке под стеклом дополнительная декларативная гарантия на выработку через 10 лет 90 процентов от номинальной мощности, а через 20 - 80 процентов.

Солнечные панели стоят не мало, но и рассчитаны они не на год и даже не на 5 лет службы. Да, модули ТСМ являются самым привлекательным с точки зрения экономической точки зрения предложением на рынке. Некоторые производители, прежде всего, азиатские, в настоящее время готовы делать более заманчивые предложения, однако относиться к ним нужно с большой настороженностью.

Совершенно не хочется мазать всех одной краской, однако наш многолетний опыт работы говорит о том, что бич китайского производства - нестабильный уровень качества.Это не поддается исчислению, не поддается исчислению, не поддается исчислению. Естественно, есть в тех далеких землях более чем ответственные компании, которые и технологии соблюдают, и за качеством следят, создавая себе тем самым хорошую репутацию. Правда, такая продукция если дешевле и российской, то максимум на 10 - 20 процентов.

Что самое неприятное, и что следует иметь в виду, среди азиатских производителей, немало тех, кто несильно заботится о качестве.Несоответствие заявленной мощности реальной, быстрая деградация, использование второсортных материалов и как следствие - преждевременный выход модулей из строя, - вот какова оборотная сторона привлекательной цены. Однако все эти прелести всплывают уже в процессе эксплуатации. При покупке же ушлые продавцы будут делать упор именно на низкую стоимость. Но даже с ее учетом экономической целесообразности в таком приобретении нет. Купить модули и менять их каждые пять лет не в пример накладнее, чем один раз приобрести хорошие и эксплуатировать их в течение 25 - 30 лет.

Еще один немаловажный вопрос - обеспечение гарантии. Случись что, кому предъявлять претензии? С «Телеком-СТВ» в этом смысле все понятно - вы имеете полное право рассчитывать на оперативную замену или ремонт. А что делать с зачастую безымянными азиатскими производителями, которые не имеют собственных сервисных центров на территории страны? Единственный - обращаться к продавцу, который при наиболее благоприятном варианте развития событий поменяет вышедшую из строя панель на такую ​​же.Соответственно никто не может быть опасен, что она прослужит хотя бы на день дольше предыдущей.

Часто задаваемый вопрос

Далее следует сделать важное уточнение. Нередко клиентов отвечает на один и тот же вопрос, периодически вызывающий у многих наших. Почему в паспорте солнечной панели указана одна мощность, а в процессе реальной эксплуатации дотянуть до заявленных величин почти никогда не получается? Сразу хотим сказать, это ни в коем случае не неисправность.Приобретенное вами оборудование работает как надо, просто здесь мы сталкиваемся с определенным лукавством всех без исключения производителей. Дело в том, что характеристики, особенности в паспорте, получают в лабораторных, идеальных, заметно отличающихся от условий реальной ежедневной эксплуатации условиях.

ВА характеристики для модулей с разностью P и U различны

Во-первых, за основу принимается поток солнечного излучения мощностью 1000 ватт на квадратный метр.Однако следует понимать, что среднесуточное значение этого показателя как минимум раза в три меньше (ночью все-таки темно, да и днем ​​условия освещенности не всегда идеальны). Зимой в умеренных широтах ситуация усугубляется заметным удлинением ночи. Во-вторых, в лабораторных условиях модуль воспринимает лишь вспышку - очень непродолжительное по времени воздействие и соответственно, не успевает нагреться. А, как известно, в реальных условиях работы модуль нередко достигает температуры в 60 и даже 70 градусов Цельсия, что снижает рабочее напряжение.

Модули и не только.

Резюмируя все вышесказанное, мы с полным правом можем утверждать, что солнечные панели - это основа основ фотовольтаики. Без них невозможно само построение ни системы резервирования, ни автономного энергоснабжения. Однако стоит помнить, что солнечные модули генерируют постоянный ток для дальнейшего использования которого нужны другие устройства.

Солнечные панели - это, конечно, краеугольный камень всей фотоэлектрической системы, но далеко не единственный.Для накопления выработанной электроэнергии нужны аккумуляторные батареи. Для управления зарядом / разрядом АКБ необходим контроллер. Для подключения привычных нам электроприборов не обойтись без инвертора, который превратит постоянный ток в переменный с чистым или приведенным синусом.

Но самое главное - это правильный, грамотно просчитанный проект вашей системы, который, естественно, будет намного проще создать, используя наши знания, умения и опыт. Мы с удовольствием поможем вам создать надежно работающую фотоэлектрическую систему, подобрать оборудование ваши профессиональные нужды, а затем качественно иально ее смонтировать.

+ 7-495-380-27-50 +7 (495) 74-102-74

Что такое солнечная батарея? | SolarSoul. net

Обычно под термином « солнечная батарея» подразумевается панель генерирующая электрический ток под воздействием солнечного света. Солнечную батарею еще называют фотоэлектрическим преобразователем. Так же встречаются такие термины как: солнечная панель, солнечный модуль, фотомодуль и т.д.

Структура фотоэлектрической установки

Солнечная батарея и фотоэффект

Для экономии электроэнергии от батареи необходимо осуществить фотоэффект. Этот процесс связан с физическим явлением p-n перехода, который происходит в фотоэлементе. Конструктивно фотоэлемент состоит из двух пластин полупроводникового материала. Одна из используемых пластин содержит атомы бора, а вторая атомы мышьяка. При этом верхний слой показывает переизбытком электронов (область электронов), а нижняя - их нехваткой (так называемая дырочная область).В данном случае на границе этого пластина поддерживается электронно-дырочный переход, так называемый p-n переход.

В результате попадания на фотоэлемент солнечных лучей (фотонов) происходит освещение пластин и оба слоя взаимодействуют как электроды обыкновенной батареи - возникает электродвижущая сила (ЭДС).

.
Солнечный луч возбуждает электроны, которые начинают перемещаться из одной пластины в другую. Для снятия электрической энергии на обе поверхности напаивают тонкие слои проводника и подключают к нагрузке.Выработка этой энергии не связана с химическими реакциями, поэтому такая солнечная батарея может прослужить довольно долгий срок.

Основа для глобальной солнечных батарей - кремний

Кремний для производства солнечных батарей может быть монокристаллическим или поликристаллическим. Внешне монокристаллический кремний можно отличить по равномерному чёрно-серому цвету поверхности фотоэлемента. Этот вид материала выращивают в промышленных условиях, после чего специальные нитью разрезают на тонкие пластины.Второй тип представляет собой новое поколение элементов, сделанных из более доступного поликристаллического кремния. Изготовление методом проходит литья. Выглядит материал как поверхность с неравномерным синим переливом. Кроме того, в кремний добавить в определенном количестве мышьяк и бор.

Учёные конкретные изучают вопросы, которые могли бы улучшить использование электроэнергии в солнечной электростанции при помощи повышения КПД солнечной батареи. Для этого в тонкослойных других ячейках может содержаться не только кремний, но и галлий, арсенид, кадмий, медь, селен и многие материалы.Так же большая проблема на пути улучшения эффективности солнечных батарей, возникает избыточное нагревание при нагреве пластин солнечных элементов. Разрабатывается много путей для отвода данного тепла от солнечной батареи. Ведь КПД панелей в редких случаев превышает 25%.

Типы солнечных батарей

В настоящее время на рынке можно найти пять основных типов солнечных батарей.

Наибольшую популярность получили солнечные батареи из поликристаллических фотоэлементов.Эффективность таких панелей в среднем составляет 12-14%.

Панели из монокристаллических фотоэлементов характеризуются более высокими КПД (14–16%). Такие панели немного дороже чем панели из поликристаллического кремния. Так же ячейки имеют форму многоугольника и из-за этого не полностью заполняют пространство солнечной батареи, что приводит к более низкой эффективности всей батареи по отношению к одной ячейке.

Солнечные батареи из аморфного кремния имеют наименьшую эффективность (6-8%), но в то же время имеют наиболее низкую себестоимость производимой энергии.


Солнечные батареи на основе Теллурид Кадмия (CdTe) представьте собой тонкоплен технологии производства солнечных проебразователей. Полупроводниковые слои наносят на панель толщиной всего в несколько сотен микрон. Производство является менее вредным для окружающей среды. Эффективность солнечной батарейки на основе Теллурид Кадмия составляет порядка 11-12%.

Солнечные батареи на основе смесей Индия, Галлия, Меди, Селена (CIGS) так же является тонкопленочной технологией производства фотоэлементов. Эффективность оценивается от 10 до 15%. Эта технология еще мало распространена на рынке, однако очень быстро развивается.

Немного видеоматериала о том как именно происходит процесс производства солнечной батареи

Солнечные батареи: как это работает

Солнечные батареи уже сейчас используются для питания самой разнообразной техники: от мобильных гаджетов до электромобилей.Как устроены, какие бывают и на что представлены современные солнечные батареи.

История создания

Так исторически сложилось, что солнечные батареи - это уже вторая попытка человечества обуздать безграничную энергию Солнца и заставить ее работать себе на благо. Первыми солнечные коллекторы (солнечные термальные электростанции), которые вырабатывает нагретую до температуры кипения под сконцентрированными солнечными лучами вода.

Солнечная термальная электростанция в испанском городеилья

Солнечные же батареи производят непосредственно электричество, что намного эффективнее. При прямом трансформации теряется значительно меньше энергии, чем при многоступенчатой, как у коллекторов (солнечных лучей, нагрев воды и выделение пара, вращение паровой турбины и только в конце выработка электричества генератором).

Современные солнечные батареи состоят из цепи фотоэлементов - полупроводниковых устройств, преобразующих солнечную энергию напрямую в электрический ток.Процесс преобразования энергии солнца в электрической ток называется фотоэлектрическим эффектом.

Проекция нового французского физик Александр Эдмон Беккерель в середине XIX века. Первый же действующий фотоэлемент спустя полвека создал русский ученый Александр Столетов. А уже в двадцатом столетии фотоэлектрический эффект количественно описал не требующий представления Альберт Эйнштейн.

Полупроводник - это такой материал, в атомах которого либо есть лишние электроны (n-тип), либо наоборот, их не хватает. (п-тип).Соответственно, полупроводниковый фотоэлемент состоит из двух слоев с разной проводимостью. В качестве катода используется n-слой, а в качестве анода - p-слой.

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Именно лучи света «выбивают» электроны из элементов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимают пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку (в данном случае аккумулятор) и возвращаясь в n-слой.

Схема работы фотоэлемента

Первым в истории фотоэлектрическим материалом был селен. Именно с его помощью производили фотоэлементы в конце XIX и начале XX веков. Но учитывая крайне малый КПД (менее 1 процента), селену сразу же начали искать замену.

Массовое же производство солнечных батарей стало возможным после того, как телекоммуникационная компания Bell Telephone разработала фотоэлемент на основе кремния. Он до сих пор остается самым распространенным в использовании солнечных батарей. Правда, очистка кремния - процесс крайне затратный, потому что мало-помалу пробуются альтернативы: соединения меди, индия, галлия и кадмия.

Селен - исторически первый, а самый массовый материал в производстве фотоэлементов

Понятное дело, что мощности отдельных фотоэлементов недостаточно, чтобы питать мощные электроприборы. Поэтому их объединяют в электрическую цепь, тем формируя солнечную батарею (другое название - солнечная панель).

На каркас солнечной батареи фотоэлементы крепятся таким образом, чтобы их в случае выхода из строя можно было заменить по одному.Для защиты внешних факторов конструкцию покрывают прочным пластиком или закаленным стеклом.

Мобильный телефон Samsung E1107 оснащен солнечной батареей

Существующие разновидности

Классифицируются солнечные батареи по мощности вырабатываемого электричества, которая зависит от площади панели и ее конструкции. Мощность потока солнечных лучей на экваторе достигает 1 кВт, тогда как в наших краях в облачной погоду она может опускаться ниже 100 Вт. В качестве примера возьмем средний показатель (500 Вт) и в дальнейших расчетах будем отталкиваться от него.

Наручные часы Citizen Eco-Drive с солнечной батареей вместо циферблата

Самым низким коэффициентом фотоэлектрического генерируют аморфные, фотохимические и органические фотоэлементы. У первых двух типов он равен примерно 10 процентов, а у последнего - всего лишь 5 процентов. Это означает, что мощность при солнечном потоке в 500 Вт солнечная панель будет вырабатывать соответственно 50 и 25 Вт электроэнергии.

Монтаж солнечных панелей на крыше жилого дома

В противовес вышеупомянутым типам фотоэлементов выступают солнечные батареи на основе кремниевых полупроводников. Коэффициент фотоэлектрического преобразования на уровне 20%, а при благоприятных условиях - и 25% для них привычное дело. Как результат, мощность метровой солнечной панели может достигать 125 Вт.

Гоночный электромобиль Honda Dream на солнечных батареях появился еще в 1996 г.

Конкурировать по мощности с кремниевыми солнечными батареями разве что решения на основе арсенида галлия. Используя это соединение, инженеры научились создавать многослойные фотоэлементы с КФП свыше 30% (до 150 Вт электричества с квадратного метра).

Портативная солнечная панель Solarland мощностью 130 Вт и стоимостью $ 860

Если же говорить о площади солнечных батарей, то есть миниатюрные «пластинки» мощностью до 10 Вт (для частой транспортировки), так и широченные «листы» на 200 Вт и более (сугубо) для стационарного использования).

Беспилотный самолет, НАСА Исследовательский центр Эймса, способен на солнечной энергии пролететь от восточного побережья США до западного

На работу солнечных батарей может негативно влиять ряд факторов.К примеру, с ростом температуры снижается КФП фотоэлементов. Это при том, что солнечные батареи как раз-то и устанавливают в жарких солнечных странах. Получается своеобразная палка о двух концах.

Солнечную батарею Voltaic можно носить у себя за спину

А если затемнить часть солнечной панели, то неактивные фотоэлементы не только прекращают вырабатывать электричество, но и постоянная, зловредной нагрузкой.

«Солнечное дерево - культурный и одновременно научный символ австрийского городка Глайсдорф

Крупнейшие производители

Лидерами глобального производства солнечных батарей являются компании Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar и Sharp Solar.Первые три представить Китай, четвертая - США, а пятая, как нетрудно догадаться, является подразделением японской корпорации Sharp.

Гольфкар на солнечных батареях - бесшумное и экологически чистое средство передвижения

Американская компания First Solar не только производит солнечные батареи, но и принимает непосредственное участие в проектировании и строительстве солнечных электростанций. Мощнейшая в мире СЭС Агуа-Калиенте, которая находится в штате Аризона, США - дело рук инженеров First Solar.

Крупнейшую же украинскую СЭС «Перово» строила и снабжала солнечными панелями австрийская компания Activ Solar.

Китайская же компания Suntech прославилась тем, что готовила к летней Олимпиаде-2008 футбольный стадион под названием «Птичье гнездо» в Пекине. Вырабатываемая на протяжении дня с помощью солнечной энергетики аккумулируется, используется для стадиона, полива травы на футбольном поле и работы телекоммуникационного оборудования.

Национальный в Пекине густо усеян солнечными батареями производства Suntech

Выводы

Еще два десятилетия назад диковинкой казались микрокалькуляторы с фотоэлементами, что позволяло менять в них «батарейку-таблетку» годами.Сейчас же мобильные телефоны со встроенной в заднюю крышку солнечной панелью никого не удивляют. А ведь это мелочь в сравнении с автомобилями и самолетами (пусть и беспилотными), которые научились передвигаться при помощи одной солнечной энергии.

Будущее солнечных батарей видится точно таким же светлым, как само солнце. Хочется верить, что именно солнечные батареият наконец-то вылечить смартфоны и планшеты от «розеткозависимости».

Что лучше поли или монокристаллические солнечные батареи?

С появлением новейших разработок в области науки и техники, ассортимент современных модулей постепенно расширяется. Сохраняют популярность среди пользователей, как и прежде, занимают солнечные батареи из монокристаллического и поликристаллического кремния.

Монокристаллические солнечные батареи

Изготовление солнечных батарей на базе монокристаллического кремния позволяет получить самые высокие показатели эффективности фотоэлектрического преобразования среди модулей коммерческого применения за счёт максимально возможной чистоты исходного материала (монокристаллического кремния).КПД монокристаллических солнечных элементов (из которых производятся такие модули) показателей до 19-22%; КПД монокристаллических солнечных батарей, соответственно, - 16-18%.

За счёт более качественного исходного материала, монокристаллические солнечные батареи имеют лучшие показатели по работе при низких уровнях освещённости (в условиях облачности). Что очень важно для электрогенерации в осенне-зимний период, особенно при применении солнечных батарей в Украине. Помимо этого, монокристаллические элементы более эффективно работают в морозную погоду, поэтому использовать монокристаллические солнечные батареи в период более практично.

В целях получения максимальной генерации с единицы площади, использовать только монокристаллические модули.

Монокристаллический и поликристаллический солнечные модули

Поликристаллические солнечные батареи

Основное преимущество поликристаллических солнечных батарей - они дешевле, так как себестоимость исходного материала (мультикристаллических пластин) ниже, но и эффективность работы таких модулей ниже.Их использование целесообразно, если нет задачи максимальной выработки электроэнергии с единицы установленной мощности. Если в вашей местности нету значительных перепадов уровня освещенности в течение длительного периода.

Внешний вид

Сырьем для производства монокристаллических элементов солнечных батарей является монокристалл кремния, полученный путем выращивания в специальных ростовых вакуумных печах. Чистота такого изделия равна 99,999%, благодаря значительно более высокому КПД по сравнению с поликристаллическими элементами. Кристалл кремния в печи растет в форме цилиндра, если его порезать на пластины - мы получим круги).

Растущий в печи кристалл кремния имеет цилиндрическую форму

Если также из круглых пластин сделать солнечные элементы и собрав их в готовую солнечную панель, у нас будет очень много неэффективной площади. Но если же из круглой пластины вырезать квадрат, получится много отходов производства. Поэтому принята стандартная форма монокристаллических солнечных элементов, так называемый псевдоквадрат .Это лучшее решение по оптимизации полезной площади монокристаллической солнечной панели и уменьшении производственных отходов.

Монокристаллический солнечный элемент формы псевдоквадрат

Производство элементов (ячеек) для поликристаллических солнечных батарей технологически на много проще, в следствии сами элементы значительно дешевле. Чаще всего, емкость - тигель с расплавленным кремнием, чистота которого значительно ниже при производстве монокристаллических элементов, плавно охлаждают до полного остывания. Полученный слиток кроят на пластины нужной формы. Внешне элемент для поликристаллической солнечной панели легко отличить от монокристаллического благодаря визуально неоднородной структуре.

Поликристаллический солнечный элемент имеет неоднородную структуру

Эффект старения

С каждым годом эксплуатации любых солнечных батарей их немного уменьшается, можно сказать что происходит «старение». И для монокристаллических солнечных батарей этот эффект значительно ниже.К примеру, если монокристаллические элементы стареют за 25 лет на 17 - 20%, то для монокристаллических элементов этот показатель может превысить все 30%.

Сравнение по эффективности работы

Начало с «бума» массового производства солнечных панелей в начале 2000-х годов, ведутся споры, какой из вариантов, моно- или мультикремний является более предпочтительным, с точки зрения использования эффективности.

В данной статье мы не будем проводить глубокий теоретический анализ физических процессов, а обратим внимание только на статистические данные.

Наиболее объективной информацией об эффективности работы фотоэлектрических модулей являются данные производителей натурных испытаний, проводимых под эгидой журнала Photon International (модули различных устанавливаются в одинаковых условиях, на каждую группу устанавливается отдельный счётчик вырабатываемой энергии). Место проведения испытаний - Аахен, Германия.

В качестве результата полученного параметра для сравнения используется параметр «Использование выработки», который должен быть установленным из расчета мощности модуля, реальных условий окружающей среды (освещённость, температура и т. 1).д.). По результатам 2013 и 2014 года были получены следующие значения по лидерам:

Компания

Материал подложки

Место 2013 год

Процент 2013

Сопрей Энергия

Моно

1

94

Восставшая энергия

Моно

2

93,8

ET Солнечная промышленность

Моно

3

93,4

Hanwha QCells

Мульти

4

93,3

Соналис

Моно

5

93,3

Восставшая энергия

Моно

6

93,1

CSG PV Tech

Мульти

7

93,1

Ренесола

квазимоно

8

93,1

Сопрей Энергия

Мульти

9

93

CSG PV Tech

Моно

10

93

RealForce Мощность

Мульти

11

92,8

Солнечная система Серафима

Мульти

12

92,6

Jinko Solar

Моно

13

92,6

Jinko Solar

Мульти

14

92,6

Силикен

Мульти

15

92,4

ET Солнечная промышленность

Мульти

16

92,2

JA Солнечная

Моно

17

92,1

REC

Мульти

18

92,1

CSG PV Tech

Моно

19

92,1

Hareon Solar Technology

Мульти

20

92,1

Мы видим, что:

ТОП-3: монокремний 100%; ТОП-5: монокремний 80%; ТОП-10: монокремний 60%.

Компания

Материал подложки

Место 2014 год

Процент 2014

Сопрей Энергия

Моно

1

94,9

Восставшая энергия

Моно

2

94,7

Соналис

Моно

3

94,4

Sunpower

моно

4

93,9

Ренесола

квазимоно

5

93,7

Hanwha QCells

Мульти

6

93,6

Huanghe Фотоэлектрические технологии

Мульти

7

93,6

Sunpower

моно

8

93,5

Восставшая энергия

Моно

9

93,4

ET Солнечная промышленность

Моно

10

93,2

Jinko Solar

Мульти

12

92,9

Солнечная система Серафима

мульти

13

92,6

Hareon Solar Technology

Мульти

14

92,4

Сопрей Энергия

Мульти

15

92,4

Фонокорректор

Моно

16

92,4

CSG PV Tech

Мульти

17

92,4

CSG PV Tech

Моно

18

92,3

Рунда PV

мульти

19

92,3

Topsolar Зеленый

моно

20

92,3

Мы видим, что:

ТОП-3: монокремний 100%; ТОП-5: монокремний 80%; ТОП-10: монокремний 70%.

Таким образом, образцы, где в качестве базового материала используется монокремний, при проведении испытаний, использованных для более высокой эффективности использования электроэнергии. Покольку результатов по другим объективным сравнительным испытаниям не используется, мы рекомендуем использование монокристаллических солнечных панелей.

Наше предприятие «Пролог Семикор» производит солнечные модули только из монокристаллических солнечных элементов.Если вы заинтересованны солнечные батареи полностью украинского производства. Так же мы можем предоставить консультацию по использованию «Зеленого Тарифа» с 10% надбавкой за украинских комплектующих.

Поликристаллические и монокристаллические солнечные батареи позволяют установить независимый источник энергообеспечения в домах, а также на предприятиях. На сегодняшний день благодаря солнечным батареям можно:

  1. Обеспечивать автономное и резервное электроснабжение частных домов, офисных зданий, заправочных комплексов, тепличных и фермерских хозяйств, киосков.

  2. Обеспечивать освещение парков, садов, улиц и шоссейных дорог;

  3. Обеспечивать электроэнергией удалённые объекты телекоммуникаций.

  4. Усовершенствовать работу газопроводов и нефтепроводов;

  5. Обеспечить электропитание системы подачи воды, а также ее опреснения.

  6. Заряжать разнообразные гаджеты (актуально в походах и поездках за город).

Читайте также:

Обзор солнечных батарей / Еко систем. Сайт альтернативных источников энергии

Солнце было и остается источником энергии на нашей планете в течение ближайших 5 млрд лет.

Сегодня применяемый для фотоэлектрических элементов является кремний. Этот элемент широко распространен в природе в виде двуокиси (обыкновенного песка). Кремний добывают с помощью малоэффективного метода электродугового извлечения.Технология достаточно дорогая и несовершенная, так как из 1 тонны песка удается извлечь всего лишь 50-90 кг чистого кремния.

Солнечный элемент состоит из двух полупроводниковых кремниевых пластин. Наружная пластина имеет избыток электронов, в то время как внутренняя ощущает их недостаток. Солнце, воздействуя на внешнюю пластину, «организовывает» движение электронов во внутреннюю плоскость. Таким образом, возникает электрический ток в солнечном элементе. Чтобы увеличить мощность до приемлемой величины, элементы объединяют в панели, а те в свою очередь - в солнечные батареи.

Эффективность преобразования солнечной энергии .

Это отличие является ключевым элементом.

Монокристаллические элементы наиболее высокий показатель эффективности, находящейся на уровне 23%. Достигается этот показатель благодаря высокой степени очистки кремния.

Поликристаллические собраны могут похвастаться лишь 18% эффективностью. Существенное снижение из-за вторичного сырья, используемого при производстве поликристаллов.Примеси углерода, кислорода и других элементов уменьшают рабочую площадь батареи.

Тонкокристаллические модели показывают эффективность на уровне 13%. Ограничения связаны с физическими размерами панелей.

Стоимость солнечные батарейки .

Как вы уже могли догадаться, стоимость монокристаллических элементов выше других батарей при расчете на единицу мощности. Изначально высокая себестоимость монокристаллов связана со сложностью технологической очистки кремния.Разница по сравнению с поликристаллическими батареями составляет 15-20%, с тонкопленочными - 35%.

Что выбрать?

Монокристалл

Преимущества:

• Высокие рабочие показатели, достигаемые за счет кремния высокой степени очистки.

• Производительность монокристаллических солнечных батарей имеет показатель 18 - 23%.

• Компактность. Высокая производительность позволяет использовать меньшую площадь, отводимую для размещения батарейки. При этом монокристаллические панели будут больше, чем другие элементы.

• Продолжительный срок службы. Производители таких систем гарантируют, что их продукты прослужат минимум 25 лет.

Недостатки:
• Высокая стоимость. Эти элементы стоят дороже других батарей, поэтому построение системы с их участием потребует больших капитальных вложений.

Поликристалл

Преимущества:
• Приемлемая стоимость. Менее затратный метод производства поликристаллических солнечных панелей, делает их стоимость привлекательней на мировом рынке.

Недостатки:
• Производительность. Этот параметр оставляет желать лучшего, так как степень переработки солнечной энергии редко значения 14-18%.Всему виной низкой чистота кремния.

• Необходимость использования большего пространства. Чтобы достичь расчетной мощности установить больше батарей, чем при использовании монокристаллических панелей.

• Чувствительность к высокому уровню. Многие примеси, находящиеся в составе поликристалла, имеют температурный порог, при достижении которых начинают происходить химические реакции. Естественно, эта особенность сказывается на сроках службы батареи.

Тонкопленочные батареи

Преимущества:
• Низкая себестоимость производства по отношению к модум с моно-, и поликристаллами. Низкая себестоимость = низкая стоимость для конечного потребителя.

• Приятная эстетика, сформированная однородность напыления кремния.

• Стойкость к нагреву. При высоких температурах, пленочные батареи обладают универсальными характеристиками, благодаря чему можно назвать их стабильными и разнообразными климатами.

Недостатки:
• Требуют большей площади для установки
• Площадь покрытия. Требуется установить больше батарей для достижения запланированных мощанций. • Дополнительные затраты. Важно отметить, что содержание электростанции тонкопленочных элементов, это не только затраты на их приобретение, но и расходы, связанные с покупкой опорных конструкций, кабеля и прочих расходных материалов.

• Малый эксплуатационный срок.

Да, может показаться, что выбор весьма непростой, но не волнуйтесь об этом.Чтобы определить его верность, вам достаточно связаться с нашим консультантом, и поделиться своим проектом. Необходимо уточнить: цель установки, расчетную мощность, условия, в которых будет располагаться электростанция. После этого мы сможем дать вам предельно рациональный совет относительно выбора.

Экологическая энергия - это ваш личный вклад в собственное благосостояние и здоровье всего человечества!

Подбор солнечных батарей.Цена

Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи , ее элементы определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, MC-Si и кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индийского (галлий) -селен Cu (InGa) Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs).Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи на основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве используется обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, «основной рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате некоторых ключевых технологий микроэлектронной промышленности, таких как выращивание кремния, применения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями.Кроме того, кремний - один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких ограничений для производства электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ - на основе монокристаллического кремния (кристаллический Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (мультикристаллического Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем.Эффективность С изготовленных из монокристаллического кремния обычно составляет 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что приближается к максимально возможному теоретически значению ~ 30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний, созданный по методу направленной кристаллизации в тигле (блочное), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен.Подобные значения эффективности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности - типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности СБ компенсируется их меньшей ценой, так что за один ватт произведенной электроэнергии оказывается одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос - зачем разрабатывать другие модули, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ - добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Непрямозонный полупроводник обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для поглощения солнечного излучения создает довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu (InGa) Se2, и некоторые модифицированные Si, даже могут потребовать формы энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая возможность сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергию, которая требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников - отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое применение «на земле питания широкое питание» СБИНА в качестве элементов карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм), напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%.Основным (и фактически используемым) использованием СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами, входящими в состав соединения CdTe. Кадмий - это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопрос утилизации старых изделий. В связи с этим, законы этого типа ограничивают свободную продажу гражданам СБ типа (строятся только масштабные солнечные электростанции под гарантии утилизации от производителя).Второй элемент - теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу - довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий) -селен Cu (InGa) Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет лишь всего фирма SolarFrontierKKиз Японии.Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. В скором времени появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn (S, Se) 4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si: H.Тонкопленочные солнечные батареи построены также на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

- увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

- использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий значительно большим усилением чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм.По второму - швейцарская OerlikonSolar (которую сейчаскупили японцы), создаваемая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si, эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных - наоборот). Так, фирма рекомендует устанавливать модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательных друг на друге слоя за слоем. Наиболее представляет собой структуру из трех слоев: Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой покрывает наиболее эффективный свой диапазон солнечного диапазона (шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупника.К сожалению, процесс создания многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может работать как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента 10 площадью см2 без концентратора, но экономя при целых 90% площади! При этом набор подобных ячеек должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время имеется прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающих фотосинтез у растений.Но их пока нет в коммерческой продаже.

Трушин М.В. Кандидат наук

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *