Тонкопленочные солнечные батареи

Тонкопленочные гибридные солнечные батареи

Чем мощнее становятся возобновляемые источники энергии, тем больший интерес появляется у публики. В особенности многие страны стараются привлечь к себе инвесторов, создавая гибкие условия не только на законодательном, но и на практическом уровне. Тем не менее, чтобы удивить покупателей до сих пор приходится создавать неординарные объекты альтернативной генерации.

Коммерческий проект на 12,8МВт показал, на что способны солнечные батареи, применяемые в частных домах

Недавно компания известная под брендом «Sunpreme» изготовляющая тонкопленочные гибридные солнечные батареи для дома и других помещений, установила в США в Восточной ее области массивную станцию.

Для реализации такого глобального замысла применили модули стеклянного типа с двухсторонним покрытием кремния «GxB-370W», КПД каждой ячейки равняется 21,5%. Похожие системы для отечественного сегмента можно найти тут по приятной цене.

Директор компании доктор Ашок Синха заявил, что их запатентованная технология «Hybrid Cell» и инновационный процесс производства дают массу преимуществ по сравнению с конкурентами:

  • Значительно более высокие пиковые мощности AC/DC;
  • Повышенная светочувствительность с лучшим энергетическим отношением kWh к kWp;
  • Меньшая стоимость получаемой энергии и как следствие быстрая окупаемость вложений.

В процессе изготовления двусторонних гибридных панелей сотрудники «Санпрайм» используют ультратонкие пластины аморфного кремния, содержащие низкий коэффициент полезного действия тепла – 0,28%/оС. Панели с 60-ю ячейками обеспечивают продуктивность на уровне 320Вт, с 72-мя до 390ВТ, а самые габаритные с 96 аморфными ячейками примерно 510Вт.

Такие устройства наиболее рентабельные, в связи с чем именно с вышеупомянутых модулей была построена станция мощностью 12,8МВт. Свет, отраженный от тыльной стороны панели повышает КПД примерно на 10-30%.

Не удивительно, что для размещения солнечной станции выбрали пустыню Атакама, где отражающий эффект от поверхности земли позволяет ФЭП достигать невероятной инсоляции.

Аккумулятор ничто без контроллера заряда

Не стоит забывать про контроллер заряда аккумулятора, который необходимо устанавливать в бытовую систему, поскольку только данное устройство способно продлевать жизнь накопителя энергии и оптимально расходовать полученные киловатты. На данном портале рекомендуют обращать внимание на функционал контроллера и особенности установленных аккумуляторов, дабы не возникло конфликта из-за несовместимости.

Источник: http://secretdachi.ru/steny/tonkoplenochnye-gibridnye-solnechnye-batarei.html

Какие солнечные батареи купить?

Сразу стоит отметить, что примерно 90% общего рынка солнечных батарей и порядка 95% рынка, заточенного под частный сектор, занимают фотоэлементы из кристаллического кремния.

Тонкоплёночная солнечная батарея: купить или нет?

Тонкоплёночные панели сегодня наименее распространены из-за своего низкого КПД, который пока не превышает 9%, а чаще всего находится на уровне 5%. Они изготавливаются по различным технологиям:

  • Из аморфного кремния.
  • Из теллурида кадмия.
  • Из меди, индия, галлия и селенида.
  • Из органических элементов.

Ни одна из вышеперечисленных технологий сегодня не достигла показателей кристаллического кремния, и хотя многие производители активно наращивают объёмы производства, на сегодняшний день данная технология не является выгодной для частного дома.

Преимущества тонкоплёночных панелей

  • Низкая себестоимость по сравнению с кристаллическим кремнием.
  • Однородность панелей, их эстетичность.
  • Возможность гибкого монтажа и покрытия большой площади цельным материалом.
  • Низкие потери при нагреве, а также на непрямых солнечных лучах.

Недостатки тонкоплёночных батарей

  • Более низкий КПД требует увеличения площади солнечных батарей.
  • Для монтажа большей площади панелей нужны большие опорные конструкции, больше кабелей. В итоге, стоимость конечной системы возрастает, несмотря на низкие затраты на фотоэлементы.
  • Производители дают меньшую гарантию, что означает меньший срок службы по сравнению с кристаллическими фотоэлементами.

Возможности

Учитывая тенденции производителей, со временем КПД тонкоплёночных панелей может возрасти вплоть до 16%, но учитывая параллельный рост КПД систем с кремниевыми кристаллами, актуальность тонкоплёночных фотоэлементов остаётся сомнительной. Наиболее востребованы среди них – из теллурида кадмия. Именно они сегодня наращивают темпы производства и работают над модификациями и повышением КПД.

Поликристаллическая солнечная батарея: купить выгодней, чем монокристалл?

Сегодня это самые популярные солнечные панели. В их производстве используется поликристаллический кремний, который не требует применения затратного метода Чохральского. Это делает производство дешевле, а технологию доступней.

Преимущества поликристаллических панелей

  • Более низкая стоимость солнечной батареи.
  • Распространённость на рынке, больший выбор производителей.

Недостатки поликристаллических панелей

  • Устойчивость поликристаллического кремния к высоким температурам ниже, чем у монокристаллического, и при работе на жаре батареи работают хуже. Это уменьшает срок службы, хотя и незначительно.
  • КПД порядка 11-14%, что несколько ниже, чем у монокристаллических фотоэлементов.
  • Меньший КПД предполагает использование большей площади фотоэлементов.
  • Внешний вид панели неоднородный, хотя этот недостаток современные производители успешно устраняют.

Возможности

Если Вы планируете подключение фотоэлементов к инвертору и аккумулятору без контроллера, то купить поликристаллические солнечные батареи для дома предпочтительней, так как у них меньше максимальное напряжение и напряжение холостого хода.

С подключением через контроллер, что более благоразумно, данный параметр не имеет особого значения.

А вот низкая по сравнению с монокристаллическими панелями способность держать номинальное напряжение при снижении уровня освещённости, подталкивает к выбору второго варианта.

Монокристаллическая солнечная батарея: купить ли, или выбрать дешевле?

Отличие монокристаллических фотоэлементов в их однородности, которая обеспечивается путём выращивания монокристалла, распилкой на пластины и обработкой.

В другом случае, применяют направленный рост монокристаллов с дальнейшей обработкой. По сравнению с поликристаллическими фотоэлементами, технология более сложная и затратная, что сказывается и на цене.

Однако, из-за ряда преимуществ доля монокристаллических солнечных батарей с каждым годом растёт.

Преимущества монокристаллических солнечных батарей

  • КПД самый высокий среди аналогов – 15-18%. Некоторые производители уже превысили и этот порог.
  • Компактность размеров. До четырёх раз меньше, чем у тонкоплёночных с той же мощностью, до полутора раз – по сравнению с поликристаллическими.
  • Высокая выходная мощность.
  • Самый длительный срок эксплуатации. гарантия производителей составляет до 25 лет.

Недостатки монокристаллических панелей

  • Самая высокая стоимость.
  • Вся энергосистема должна быть освещена одинаково. Если часть фотоэлементов будет закрыта тенью, грязью, осадками, и т.д., то вся цепь потеряет мощность. Выходом из этой ситуации может стать установка микроинверторов вместо центральных.

Возможности

При стоимости примерно на 10-20% больше, чем у поликристаллических фотоэлементов, разница в КПД может достигать 30% в одном классе качества. Экспериментируя с методами и степенью очистки кремния, производители с каждым годом увеличивают этот разрыв.

Какие солнечные батареи купить лучше?

Слева на рисунке — монокристаллические панели, справа — поликристаллические

Сравнивая фотоэлектрические модули, прежде всего опирайтесь на параметр коэффициента выработки, который рассчитывается как отношение выходной мощности к номинальной. На этот показатель больше влияет технология производства, нежели тип фотоэлемента.

Всего параметров, по которым можно проводить сравнение типов солнечных батарей, 8:

  • Коэффициент выработки.
  • Коэффициент фотонной деградации.
  • КПД солнечной панели.
  • Температурный коэффициент мощности.
  • Коэффициент снижения параметра мощности в зависимости от понижения параметра освещённости.
  • Коэффициент фотоэлектрического преобразования.
  • Цена.
Параметр Монокристаллические солнечные панели Поликристаллические солнечные панели
Коэффициент выработки Зависим от качества и технологий производства, разнится у всех моделей, и рассчитывается в индивидуальном порядке.
КПД 15-20% 11-16%
Коэффициент фотонной деградации Зависит от уровня бора и кислорода, которые и вызывают процессы деградации. У поликристаллических пластин меньше содержание кислорода, что снижает предрасположенность к деградации, но производители монокристаллических пластин снижают содержание бора, что несколько снижает КПД по сравнению с конкурентами, но уменьшает коэффициент деградации.
Температурный коэффициент мощности -0,4%/°С — -0,5%/°С -0,43%/°С — -0,5%/°С
Снижение мощности при снижении интенсивности освещения Данный параметр примерно одинаков для обоих типов фотоэлементов.
Коэффициент фотоэлектрического преобразования (максимальное значение, достигнутое в лабораториях) 24,7% 20,3%
Цена При сравнительно одинаковом качестве у одного производителя цена на монокристаллические фотоэлементы обычно на 10-15% выше, чем на поликристаллические.

Сравним также наиболее важные характеристики на примере модулей KV-220M и KV-220P производства ПАО “Квазар”.

Тип солнечной панели Монокристаллическая  KV-220M Поликристаллическая  KV-220P
Размеры 1665х997х40 мм 1665х997х40 мм
Мощность максимальная, Вт 220 220
Напряжение холостого хода, В 36,7 37
Напряжение рабочее, В 29 29,3
Ток рабочий, А 7,6 7,5
Ток короткого замыкания, А 8,45 8,3

Эффективность серийных (массовых) монокристаллических панелей в последнее время достигает 22%, а поликристаллических – 18%. Параметры модулей, описанных в таблице, почти не различаются, так как эффективная площадь монокристаллической панели меньше, чем поликристаллической, несмотря на одинаковые габаритные размеры.

Это объясняется различиями в технологии производства кремниевых пластин. Заготовки для изделий, подобных KV-220M нарезаются из выращенных в особых условиях монокристаллов цилиндрической формы. Поэтому углы пластин оказываются “срезанными”, т.е. скругленными.

Пластины для KV-220P, и других такого же типа, изготавливаются из кристаллического слитка кремния прямоугольной формы, что влечет за собой уменьшение отходов материала и большую полезную площадь готового модуля.

Кроме того, технологический процесс изготовления слитка проще и дешевле классического процесса выращивания монокристалла.

Вывод

Более популярны сегодня поликристаллические солнечные батареи для дома. Если у Вас могут быть проблемы с однородностью освещённости всей площади фотоэлементов, лучше отдать предпочтение им.

Если важно максимально эффективно использовать доступную площадь, и если нужно получить максимальную производительность, лучше выбирать монокристаллические панели.

Тонкоплёночные технологии сегодня не развиты в достаточной мере для того, чтобы достойно конкурировать с кремниевыми кристаллами по КПД. Они требуют большой площади, большего числа коммуникаций, более сложной конструкции и больших расходов на материалы при более низких затратах на сами фотоэлементы. 

  • Альтернативные источники энергии
  • Солнечные батареи

20 Июня 2015 года

Источник: https://AllAlternativeEnergy.com/content/kakie-solnechnye-batarei-kupit

Сравнительный обзор различных видов солнечных батарей

Альтернативная энергетика максимально развивается в Европе, показывая результатами свою перспективность. Появляются новые виды солнечных батарей, растет их КПД.

При желании обеспечить работу промышленного здания или жилого помещения за счет энергии солнца необходимо предварительно разобраться в отличиях оборудования, ведь для различных климатических зон используются разные типы солнечных панелей.

Принцип работы солнечных панелей

Подавляющее большинство солнечных панелей являются в физическом смысле фотоэлектрическими преобразователями. Электрогенерирующий эффект возникает в месте полупроводникового p-n перехода.

Именно кремниевые пластины составляют основу себестоимости солнечных панелей, но при их использовании в качестве круглосуточного источника электроэнергии придется дополнительно купить дорогостоящие аккумуляторные батареи

Панель состоит из двух кремниевых пластин с различными свойствами.

Под действием света в одной из них возникает недостаток электронов, а в другой – их избыток. Каждая пластина имеет токоотводящие полоски из меди, которые подсоединяются к преобразователям напряжения.

Промышленная солнечная панель состоит из множества ламинированных фотоэлектрических ячеек, скрепленных между собой и закрепленных на гибкой или жесткой подложке.

КПД оборудования зависит во многом от чистоты кремния и ориентации его кристаллов. Именно эти параметры пытаются улучшить инженеры последние десятилетия. Основной проблемой при этом является высокая стоимость процессов, которые лежат в основе очищения кремния и расположения кристаллов в одном направлении на всей панели.

Ежегодно максимальные КПД различных солнечных панелей изменяются в большую сторону, потому что в исследования новых фотогальванических материалов вкладываются миллиарды долларов

Читайте также:  Требования к электроприводам лифтов

Полупроводники фотоэлектрических преобразователей могут изготавливаться не только из кремния, но и из других материалов. Принцип их работы при этом не изменяется.

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя. Различают такие виды батарей по типу устройства:

Гибкие тонкопленочные солнечные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.

Реальные характеристики солнечных панелей обычно ниже, чем указанные в инструкции. Поэтому перед их установкой дома желательно самому увидеть похожий реализованный проект

По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:

  1. Кремниевые:
    • монокристаллические;
    • поликристаллические;
    • аморфные.
  2. Теллурий-кадмиевые.
  3. На основе селенида индия- меди-галлия.
  4. Полимерные.
  5. Органические.
  6. На основе арсенида галлия.
  7. Комбинированные и многослойные.

Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида. Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.

Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25 °C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.

Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.

Характеристики панелей на основе кремния

Кремний для солнечных батарей изготавливают из кварцевого порошка — размолотых кристаллов кварца. Богатейшие залежи сырья есть в Западной Сибири и Среднем Урале, поэтому перспективы данного направления солнечной энергетики практически безграничны. Даже сейчас кристаллические и аморфные кремниевые панели занимают уже более 80% рынка. Поэтому стоит рассмотреть их более подробно.

Монокристаллические кремниевые панели

Современные монокристаллические кремниевые пластины (mono-Si) имеют равномерный темно-синий цвет по всей поверхности. Для их производства используется наиболее чистый кремний. Монокристаллические фотоэлементы среди всех кремниевых пластин имеют самую высокую цену, но обеспечивают и наилучший КПД.

Большие монокристаллические солнечные панели с поворотными механизмами идеально вписываются в пустынные пейзажи.

Там обеспечиваются условия для максимальной производительности

Высокая стоимость производства обусловлена сложностью ориентации всех кристаллов кремния в одном направлении.

Из-за таких физических свойств рабочего слоя максимальный КПД обеспечивается только лишь при перпендикулярном падении солнечных лучей на поверхность пластины.

Монокристаллические батареи требуют дополнительного оборудования, которое автоматически поворачивает их в течение дня, чтобы плоскость панелей была максимально перпендикулярна солнечным лучам.

Слои кремния с односторонне ориентированными кристаллами вырезаются из цилиндрического бруска металла, поэтому готовые фотоэлектрические блоки имеют вид закруглённого по углам квадрата.

К преимуществам монокристаллических кремниевых батарей относят:

  1. Высокий КПД со значением 17-25%.
  2. Меньшая площадь размещения оборудования из расчета на единицу мощности, в сравнении с поликристаллическими кремниевыми панелями.
  3. Достаточная эффективность генерации электроэнергии обеспечивается до 25 лет.

Недостатков у таких батарей всего два:

  1. Высокая стоимость и длительная окупаемость.
  2. Чувствительность к загрязнению. Пыль рассеивает свет, поэтому у покрытых ею солнечных панелей резко снижается КПД.

Из-за потребности в прямых солнечных лучах монокристаллические солнечные панели устанавливаются в основном на открытых площадках или на высоте. Чем ближе местность к экватору и чем больше в ней солнечных дней, тем более предпочтительна установка именно этого типа фотоэлектрических элементов.

Поликристаллические солнечные батареи

Поликристаллические кремниевые панели (multi-Si) имеют неравномерный по интенсивности синий окрас из-за разносторонней ориентированности кристаллов. Чистота кремния, используемого при их производстве, несколько ниже, чем у монокристаллических аналогов.

Разнонаправленность кристаллов обеспечивает высокий КПД при рассеянном свете – 12-18%. Он ниже, чем в однонаправленных кристаллах, но в условиях пасмурной погоды такие панели оказываются более эффективны.

Неоднородность материала приводит и к снижению себестоимости производства кремния. Очищенный металл для поликристаллических солнечных панелей без особых ухищрений заливается в формы.

На производстве используются специальные технические приемы для формирования кристаллов, однако их направленность не контролируется.

После остывания кремний нарезают слоями и обрабатывают по специальному алгоритму.

Поликристаллические панели не требуют постоянной ориентации в сторону солнца, поэтому для их размещения активно используются крыши домов и промышленных зданий.

Днем при легкой облачности преимуществ солнечных панелей из аморфного кремния заметно не будет, их достоинства раскрываются только при плотных тучах или в тени

К достоинствам солнечных батарей с разнонаправленными кристаллами относят:

  1. Высокая эффективность в условиях рассеянного света.
  2. Возможность стационарного закрепления на крышах зданий.
  3. Меньшая стоимость по сравнению с монокристаллическими панелями.
  4. Падение эффективности через 20 лет эксплуатации составляет всего 15-20%.

Недостатки у поликристаллических панелей также имеются:

  1. Пониженный КПД со значением 12-18%.
  2. Требуется больше пространства для установки из расчета на единицу мощности в сравнении с монокристаллическими аналогами.

Поликристаллические солнечные панели завоевывают всё большую рыночную долю среди других кремниевых батарей. Это обеспечивается широкими потенциальными возможностями для удешевления стоимости их производства. Ежегодно увеличивается и КПД таких панелей, стремительно приближаясь к 20% у массовых продуктов.

Солнечные панели из аморфного кремния

Механизм производства солнечных панелей из аморфного кремния принципиально отличается от изготовления кристаллических фотоэлектрических элементов. Здесь используется не чистый неметалл, а его гидрид, горячие пары которого осаждаются на подложку. В результате такой технологии классические кристаллы не образуются, а затраты на производство резко снижаются.

Фотоэлементы из осажденного аморфного кремния можно закреплять как на гибкой полимерной подложке, так и на жестком стеклянном листе

На данный момент существует уже три поколения панелей из аморфного кремния, в каждом из которых заметно повышается КПД.

Если первые фотоэлектрические модули имели эффективность 4-5%, то сейчас на рынке массово продаются модели второго поколения с КПД 8-9%.

Аморфные панели последней разработки имеют эффективность до 12% и уже начинают появляться в продаже, но они пока ещё достаточно дорогие.

За счет особенностей данной производственной технологии создать слой кремния можно как на жесткой, так и на гибкой подложке. Из-за этого модули из аморфного кремния активно используются в гибких тонкоплёночных солнечных модулях. Но варианты с эластичной подложкой стоят намного дороже.

Физико-химическая структура аморфного кремния позволяет максимально поглощать фотоны слабого рассеянного света для генерации электроэнергии. Поэтому такие панели удобны для применения в северных районах с большими свободными площадями. Не снижается эффективность батарей на основе аморфного кремния и при высокой температуре, хотя они и уступают по этому параметру панелям из арсенида галлия.

При одинаковой стоимости оборудования солнечные панели из гидрида кремния показывают большую производительность, чем их моно- и поликристаллические аналоги

Подытоживая, можно указать такие преимущества аморфных солнечных панелей:

  1. Возможность изготовления гибких и тонких панелей.
  2. Высокий КПД при рассеянном свете.
  3. Установка батарей на любые архитектурные формы.
  4. Стабильная работа при высоких температурах.
  5. Простота и надежность конструкции. Такие панели практически не ломаются.
  6. Меньшее падение производительности при запыленности поверхности, чем у кристаллических аналогов

Срок службы таких фотоэлектрических элементов, начиная со второго поколения, составляет 20-25 лет при падении мощности в 15-20%. К недостаткам панелей из аморфного кремния можно отнести лишь потребность в бо́льших площадях для размещения оборудования требуемой мощности.

Обзор бескремниевых устройств

Некоторые солнечные панели, изготовленные с применением редких и дорогостоящих металлов, имеют КПД более 30%. Они в разы дороже своих кремниевых аналогов, но всё-таки заняли высокотехнологичную торговую нишу, благодаря своим особенным характеристикам.

Солнечные панели из редких металлов

Существует несколько типов солнечных панелей из редких металлов, и не все они имеют КПД выше, чем у монокристаллических кремниевых модулей. Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Панели из теллурида кадмия активно используются при облицовке зданий в экваториальных и аравийских странах, где их поверхность нагревается днем до 70-80 градусов

Основными сплавами, применяемыми для изготовления фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид индия- меди-галлия (CIGS) и селенид индия-меди (CIS). Кадмий – токсический металл, а индий, галлий и теллур являются довольно редкими и дорогостоящими, поэтому массовое производство солнечных панелей на их основе даже теоретически невозможно.

КПД таких панелей находится на уровне 25-35%, хотя в исключительных случаях может доходить до 40%. Ранее их применяли в основном в космической отрасли, а сейчас появилось новое перспективное направление.

Из-за стабильной работы фотоэлементов из редких металлов при температурах 130-150°C их используют в солнечных тепловых электростанциях. При этом лучи солнца от десятков или сотен зеркал концентрируются на небольшой панели, которая одновременно генерирует электроэнергию и обеспечивает передачу тепловой энергии водяному теплообменнику.

В результате нагрева воды образуется пар, который заставляет вращаться турбину и генерировать электроэнергию. Таким образом солнечная энергия преобразуется в электрическую одновременно двумя путями с максимальной эффективностью.

Полимерные и органические аналоги

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатывать только в последнем десятилетии, но исследователи уже добились значительных успехов.

Наибольший прогресс демонстрирует европейская компания Heliatek, которая уже оснастила органическими солнечными панелями несколько высотных зданий.

Толщина её рулонной пленочной конструкции типа HeliaFilm составляет всего 1 мм.

При производстве полимерных панелей используются такие вещества, как углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие. КПД таких фотоэлементов уже достигает 14-15%, а стоимость производства в разы меньше, чем кристаллических солнечных панелей.

Остро стоит вопрос срока деградации органического рабочего слоя. Пока что достоверно подтвердить уровень его КПД через несколько лет эксплуатации не представляется возможным.

Преимуществами органических солнечных панелей являются:

  • возможность экологически безопасной утилизации;
  • дешевизна производства;
  • гибкая конструкция.

К недостаткам таких фотоэлементов можно отнести относительно низкий КПД и отсутствие достоверной информации о сроках стабильной работы панелей. Возможно, что через 5-10 лет все минусы органических солнечных фотоэлементов исчезнут, и они станут серьезными конкурентами для кремниевых пластин.

Какую солнечную панель выбрать?

Выбор солнечных панелей для загородных домов на широте 45-60 ° не труден. Здесь стоит рассматривать лишь два варианта: поликристаллические и монокристаллические кремниевые панели. При дефиците места предпочтение лучше отдать более эффективным моделям с односторонней ориентацией кристаллов, при неограниченной площади рекомендуется приобрести поликристаллические батареи.

Ориентироваться на прогнозы аналитических компаний развития рынка солнечных панелей не стоит, ведь лучшие их образцы, возможно, ещё не изобретены

Читайте также:  Энергосистема страны – краткая характеристика, особенности работы в различных ситуациях

Выбирать конкретного производителя, требуемую мощность и дополнительное оборудование лучше при участии менеджеров компаний, занимающихся продажей и установкой такого оборудования. Следует знать, что качество и цена фотоэлектрических модулей у крупнейших производителей отличаются мало.

Следует учитывать, что при заказе комплекта оборудования «под ключ», стоимость самих солнечных панелей будет составлять всего лишь 30-40% от общей суммы. Сроки окупаемости таких проектов составляют 5-10 лет, и зависят от уровня энергопотребления и возможности продажи излишков электроэнергии в городскую сеть.

Выводы и полезное видео по теме

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:

Виды солнечных панелей:

Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что в ближайшие десятилетия энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах и дачах.

Источник: http://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/vidy-solnechnyx-batarej.html

Тонкопленочные солнечные батареи

Сейчас солнечные батареи используются как строительный материал и устанавливаются не только на крыше, но и вместо остекления. Для этого используются стеклянные прозрачные и непрозрачные батареи.

Такие модули имеют различные цветовые решения, что позволяет придавать зданию позитивный внешний вид. Площадь окон занимает значительную часть здания, и ее можно использовать с выгодой.

Выработанная солнечными батареями энергия может использоваться в бытовых целях.

Закаленное стекло в последнее время приобретает все большую популярность. Это связано с его повышенной механической прочностью, по сравнению с обычным листовым стеклом, и безопасностью при эксплуатации.

На сегодняшний день во многих странах остекление верхних этажей зданий, а также балконов и лоджий разрешается производить только безопасным при эксплуатации стеклом во избежание травм от крупных осколков стекла.

Кроме того, закаленное стекло предназначается для безопасного остекления прозрачных строительных конструкций (окон, дверей, витрин и т.д.).

При изготовлении солнечные модули проходят многоступенчатую проверку, где выявляется их высокая эффективность. Даже при рассеянном свете такие модули обеспечивает повышенную выработку энергии при пасмурной погоде и в зимнее время. Закаленное стекло отличного качества обеспечивает высокую прозрачность модуля и гарантирует повышенный КПД.

Такие батареи будут не только радовать глаз, но и экономить ваш бюджет!

Цена за непрозрачную батарею 9000 рублей.

Цена за частично прозрачную(20% светопропускания) цветную батарею 16000 рублей.

Ниже Вы найдете ответы на часто задаваемые вопросы.

Где купить солнечные батареи в России?

Солнечные батареи купить очень просто. Вам всего лишь надо обратиться в Экомоторс, все остальное сделают сотрудники компании. Городами России наша доставка не ограничивается, Экомоторс доставит вашу покупку и в другие страны.

Какие преимущества аморфных солнечных батарей перед моно- или поликристаллическими?

Показатель поглощения солнечного света в 20 раз выше, чем у моно- и поликристаллов.

Толщина элементов меньше 1 мкм.

В сравнении с поли- и монокристаллами имеет более высокую производительность при пасмурной погоде.

Высокая стабильность выходной мощности в течение длительного времени – более надежны.

Безвредные для окружающей среды – в них используется лишь 1/600 часть кремния, используемого в элементах из кристаллического кремния, что ведёт к уменьшению потребления энергии и обеспечивает высокую производительность при массовом производстве солнечных батарей.

Благодаря большой отдаче энергии, сокращается время окупаемости солнечной панели.

Особенностью аморфных модулей является их более высокое выходное напряжение. Обычно модули имеют выходное напряжение в точке максимальной мощности около 30-40 В, в аморфных модулях около 100 В, а напряжение холостого хода — до 130В. Это нужно учитывать при выборе сетевого инвертора или контроллера заряда.

Какие области применения тонкопленочных солнечных батарей?

Электростанции, подключенные к общей электросети.

Системы солнечных батарей для уличного освещения.

Системы солнечных батарей для освещения домов.

Системы солнечных батарей для интегрирования в здания.

Другие автономные системы.

Как солнечные батареи ведут себя зимой?

Слой недавно выпавшего снега может вызвать затенение солнечной батареи, но лишь на некоторое время. И даже в самую суровую зиму солнечные панели не остаются на длительное время заснеженными.

Иногда снег фактически помогает солнечным батареям (эффект альбедо, при котором солнечный свет отражается от снега). Этот эффект в зимние солнечные дни будет способствовать увеличению генерации электроэнергии солнечными панелями.

Поэтому инвестиции в солнечные панели будут вполне оправданными, даже если вы живете в одной из северных стран.

Как купить солнечные батареи?

Шаг 1. Оставить запрос на сайте, нажав кнопку КУПИТЬ в верхней части экрана или заполнив форму быстрого заказа.

Шаг 2. С вами свяжется менеджер, подтвердив конфигурацию и удобную форму оплаты (1 день).

Шаг 3. Вы оплачиваете 80% предоплату, и мы начинаем комплектовать систему (5 недель).

Шаг 4. Мы подтверждаем готовность системы к отгрузке и уточняем условия доставки до Вас. (1 день).

Шаг 5. Вы оплачиваете 20% стоимости системы и получаете ее с нашего склада или через транспортную компанию (3-5 дней).

Мы подберем комплектующие для создания полноценной электростанции.

Всего пять шагов, и Вы не зависите от внешней энергосети!

Общие характеристики:

Материал: Аморфный кремний

Размер панели: 1,3х1,1 м2

Вес: 26,5 кг

Температура эксплуатации и хранения -40..+85 ºС

Мощность, Вт Напряжение открытого контура, В Ток короткого замыкания, А Напряжение при пиковой мощности, В Ток при пиковой мощности, А Цвет
ASB4-080 80 97,3 1,23 94,2 1,1 оранжевый
ASXS-100 100 119,9 1,42 88,63 1,13 черный
Максимальное напряжение системы 1000 В (TUV); 600В (UL) (по постоянному току)
Номинальное напряжение 24В
Максимальный ток перегрузки 3A
Температурные коэффициенты Iкз: +0.08%/°C; Voc: -0.30%/°C; Pmpp: -0.23%/°C
Стандартные условия 1000W/m2, AM1.5, 25°C

Источник: http://baikal-ecomotors.ru/index.php?productID=2394

Устройство солнечной батареи. Виды солнечных панелей

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием.

В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей.

Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний.

В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения 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 физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-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 СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%.

Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен.

Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%.

Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ — чтобы 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.

Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн.

Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять 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 даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон.

Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника.

Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является 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 ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания 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 единственным) производителем 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 вопросутилизации старых изделий.

В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы 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.

Читайте также:  Классификация электронагревательных установок

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 всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии.

Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и 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 гораздо большим коэффициентом поглощения 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 сейчас перекупили японцы), создавшая 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 является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных — наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные 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 последовательно выращенных друг на друге слой за слоем.

Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев:  Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP.

Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных 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 применяться 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 площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) 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 экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке 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 красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

Трушин М.В. Ph.D

Источник: http://www.helios-house.ru/ustrojstvo-sb.html

Какие есть виды солнечных батарей

На сегодняшний день существуют разные виды солнечных батарей, но все они имеют общую особенность, которая заключается в отсутствии механических подвижных узлов и расходных материалов. Это обеспечивает максимально длительный срок работы таким панелям, который составляет от 25 до 35 лет.

В наши дни солнечная энергия – это прекрасная альтернатива традиционным источникам электричества, которое получается при помощи привычных методов (гидроэлектростанции, атомные ЭС, а также тепловые ЭС).

На сегодняшний день превращение солнечного света в электроэнергию, ее дальнейшее накопление и применение для питания всевозможных электроприборов пользуется широким распространением и эти показателя постоянно растут.

Использование данного вида энергии возможно благодаря использованию солнечных батарей.

При этом солнечные батареи не нуждаются в постоянном техническом обслуживании и работают максимально стабильно и надежно.

Модульность солнечных батарей обеспечивает возможность собрать установки любой мощности и использовать их в самых разных отраслях народного хозяйства и промышленности.

Промышленные солнечные батареи могут изготавливаться из разных материалов, в зависимости от условий эксплуатации и особенностей месторасположения.

1. Современные солнечные батареи и их виды

Существующие на сегодняшний день солнечные батареи разделяются на три основных вида:

  • Монокристаллические;
  • Поликристаллические;
  • Тонкопленочные.

2. Монокристаллические солнечные батареи

Как показывает практика, данный вид солнечных батарей пользуется наибольшим распространением. Такие панели собираются в одну конструкцию, состоящую из огромного количества силиконовых ячеек (количество ячеек в одном блоке батареи составляет 36 единиц).

Эти ячейки собираются в прочном и весьма надежном корпусе из стеклопластика. Корпус создает максимальную защиту конструкции от влаги и пыли, при этом такие панели могут быть использованы, даже на флоте.

Превращение солнечного света в электричество в таких батареях осуществляется при помощи фотоэлектрического эффекта.

Монокристаллические солнечные панели имеют отличия от других видов, которые заключаются в легкости и компактности, а также возможностью небольшого изгиба, благодаря чему их можно устанавливать на неровные поверхности. Данные батареи пользуются преимуществом в тех местах, где нет возможности установить оптимальный угол наклона.

Область их применение весьма обширна. Они способны обеспечивать электроснабжение для самых разнообразных электроприборов, при этом такие панели используются как на флоте, так и на суше и даже в космосе.

Однако такие панели имеют и свои недостатки.

В случае, даже небольшой облачности, мощность установки существенно снижается (до 70%), а в случае сильного затемнения батарей, в условиях сильной облачности, их работа практически полностью блокируется.

3. Производство солнечных батарей: Видео

4. Поликристаллические солнечные батареи

Вместе с монокристаллическими солнечными панелями изготавливаются и поликристаллические батареи. Они имеют некоторые отличия в своей конструкции.

В их состав входят поликристаллические кремниевые ячейки, которые имеют ярко выраженный синий цвет. Такие панели имею существенно более низкую стоимость, в отличие от монокристаллических батарей.

При этом они менее критичны к освещенности поверхности.

По этой причине бытовые солнечные батареи, в подавляющем большинстве случаев, являются именно поликристаллическими. Область таких панелей крайне обширна. Они используются для обеспечения уличного освещения, для питания самого разнообразного оборудования, которое используется в здравоохранении, и так далее. Возможности применения поликристаллических солнечных батарей не имеет границ.

5. Тонкопленочные солнечные батареи

Данный вид солнечных панелей является самым дешевым, из-за чего они пользуются наибольшим спросом среди потребителей. Благодаря конструктивным особенностям, а также инновационным технологиям изготовления тонкопленочные панели получают все большее распространение в области промышленного применения в системе получения дешевой электроэнергии.

Особенность данного вида  солнечных батарей заключается в том, что они не нуждаются в установке с идеальным углом попадания света на рабочую поверхность. Они вполне способны успешно монтироваться в самых разнообразных местах, наиболее удобных для пользователя.

Пленочные солнечные батареи весьма не прихотливы в обслуживании, а потеря мощности, даже в условиях сильного затемнения, облачности и запыленности, составляет 10-15%. Однако даже такие батареи имеют свой недостаток.

Он заключается в большой рабочей площади, которая в 2,5 раза превышает вышеуказанные виды солнечных панелей. Благодаря этому, в быту такие батареи используются крайне редко.

Их применение наиболее распространено в более масштабных системах получения электроэнергии.

6. Портативные солнечные батареи

В наше время солнечные батареи пользуются огромным распространением в самых разнообразных сферах применения. Так, весьма распространенной является мобильная солнечная батарея. В первую очередь они предназначены для обеспечения зарядки аккумуляторов различных мобильных устройств.

Изготавливаются походные солнечные батареи на основе аморфного кремния. Это гибкие солнечные батареи, которые отличаются практичностью, надежностью и прочностью. Они являются идеальным выбором для изготовления портативного зарядного устройства, работающего от солнечного света. Преимущества таких устройств в путешествиях и поездках весьма очевидны.

7. Солнечные батареи, работающие ночью

Как не парадоксально это звучит, но на сегодняшний день существуют солнечные батареи, которые работают ночью. Это массивы очень маленьких антенн, способных воспринимать инфракрасный спектр солнечного излучения.

Исследования показывают, что данные антенны могут воспринимать до 84% фотонов. При этом ученые провели расчеты уровня КПД, который в данном случае составил 46%, что является крайне высоким показателем.

Принцип работы таких массивов заключается в том, что электромагнитные волны возбуждают антенны. Это в свою очередь порождает переменный ток, который впоследствии может использоваться для питания электроприборов.

Главный недостаток этой технологии заключается в том, что сами антенны должны иметь крайне маленькие размеры – от нескольких миллиметров, до пары сотен нанометров.

Еще один недостаток технологии – это слишком высокая частота переменного тока, которую необходимо выпрямить. Проблема состоит в том, что современные диоды не способны работать с такими частотами.

Однако на сегодняшний день эти проблемы решены, хоть и остаются все еще не доступными для простых пользователей.

8. Вакуумные солнечные батареи

Вакуумная солнечная батарея – это коллектор, который работает по принципу термоса. Он состоит из двух трубок. Между трубками находится вакуум. Снаружи устанавливается трубка большего диаметра, изготовленная из стекла, а внутри располагается герметичная трубка из меди.

Внутри медной трубки циркулирует жидкость. Благодаря высокой теплопроводности меди и вакууму вода в системе закипает при температуре +30⁰С.

При кипении вода превращается в пар и поднимается вверх, контактируя с тепловым приемником тепла, изготовленным из меди, отдавая ему свое тепло. Далее теплоприемник отдает положительную температуру теплоносителю.

После этого, остывшая вода конденсируется и опускается вниз. Далее цикл начинается сначала.

Главная особенность таких систем заключается в легкости и удобстве сервисного обслуживания. При этом, в случае выхода из строя одного коллектора, нет необходимости в демонтаже оставшихся вакуумных солнечных батарей. Вполне достаточно просто заменить неисправный коллектор новым. Уровень КПД таких систем достигает 76%.

Источник: http://www.techno-guide.ru/energetika/solnechnye-batarei/kakie-est-vidy-solnechnykh-batarej.html

Ссылка на основную публикацию