Строительство в Севастополе — сообщество мастеров строителей и отделочников
Строительные работы в Севастополе
Все существующие на сегодняшний день виды солнечных батарей можно условно подразделить на следующие классы: Помимо этого, классификация солнечных батарей выделяет 3 основных типа: ФЭП – фотоэлектрические преобразователи, ГЕЭС – гелиоэлектростанции и СК — солнечные коллекторы. Фотоэлектрический преобразователь в лаборатории 1. Фотоэлектрический преобразователь представляет собой полупроводниковое устройство по преобразованию солнечной энергии непосредственно в электричество. Несколько соединенных между собой преобразователей образуют солнечную батарею. Принцип работы ФЭП основан на фотовольтаическом эффекте, т.е. возникновении электрического тока при воздействии солнечного излучения на неоднородную полупроводниковую структуру. Неоднородность структуры достигается несколькими путями: Также возможны комбинации перечисленных выше способов, что позволяет добиться большей эффективности преобразователя, которая зависит от электрофизических характеристик полупроводниковой структуры и оптических свойств преобразователя. Важным фактором, определяющим оптические свойства, является фотопроводимость, которая обуславливается явлением внутреннего фотоэффекта, возникающего при облучении полупроводника солнечным светом. Руководствуясь этими физическими свойствами на заводах изготавливают солнечные батареи, которые используются во многих отраслях промышленности. Гелиоэлектростанция Gemosolar 2. Гелиоэлектростанция – это солнечная установка, которая использует концентрированную солнечную энергию для приведения в действие различных машин: паровых, газотурбинных, термоэлектрических и др. Практическое применение гелиоэлектростанций достаточно разнообразно: выработка электроэнергии, отопление, опреснение морской воды. Процесс концентрации солнечной энергии осуществляется в специальных концентраторах, в которых используется принцип обычной линзы. В промышленности вместо линз используют вогнутое зеркало, т.к. линзы достаточно тяжелы и имеют высокую стоимость. Такие зеркала являются основным элементом гелиоконцентратора, который собирает параллельные солнечные лучи. Как только в фокусе зеркала размещается труба с водой, она начинает нагреваться. Зеркало выполняют либо из обычного стекла, либо из полированного алюминия. Применение зеркал, по сравнению с линзами, световодами и подобными устройствами, является наиболее эффективным, поскольку позволяет получить наиболее высокий уровень мощности солнечного излучения. Наиболее эффективно применение гелиоэлектростанций в тропических широтах. Средняя полоса также позволяет применять этот принцип преобразования энергии. Солнечные коллекторы автосалона Гема Моторс 3. Солнечный коллектор представляет собой низкотемпературную нагревательную установку, которая используется для автономного горячего водоснабжения как жилых, так и производственных помещений.Солнечный коллектор – наиболее используемый тип преобразователей солнечной энергии. Они выполняют широкий спектр работ по преобразованию энергии. При помощи солнечных коллекторов добывают из колодцев воду, подогревают пищу, высушивают фрукты и овощи, замораживают продукты и т.п. Главное преимущество солнечного коллектора – высокое значение КПД. Мощность коллектора определяется его полезной площадью. Солнечные коллекторы могут нагреть воду до температуры 100-200 градусов (в зависимости от вида солнечных батарей). Все солнечные коллекторы можно разделить на 3 вида – плоские, вакуумные и коллекторы-концентраторы: Особое оптическое покрытие плоского коллектора в инфракрасном свете не излучает тепло, что значительно повышает его эффективность. В качестве абсорбера широко применяется листовая медь, отличающаяся хорошей теплопроводностью;Виды солнечных батарей, особенности производства, различия. Типы солнечных панелей
Виды и типы солнечных батарей
Концентраторы позволяют нагревать до значительно более высоких температур, чем предыдущие виды, однако могут концентрировать лишь прямое излучение. В туманную и облачную погоду работа концентраторов затруднена. Концентраторы наиболее эффективны в пустынных регионах и близко к экватору и используются в основном в промышленности, вследствие их дороговизны.
Дополнительно все солнечные батареи классифицируются по организации атомов кремния в кристалле солнечного элемента: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.
- Монокристаллические батареи снабжены крайне чистым кремнием, который достаточно хорошо освоен в производстве полупроводников. Монокристалл растет на семени, вытягивающемся из кремниевого расплава. Полученные таким путем стержни разрезаются на части толщиной 0,2-0,4 мм, образуя ячейки. Оптимальное количество используемых ячеек – 36 штук.
Батареи, полученные из монокристаллов кремния, пользуются наибольшей популярностью. КПД монокристаллических батарей – 14-17%.
- Поликристаллические солнечные батареи изготавливаются из кремния, который получается путем медленного охлаждения кремниевого расплава. Такой способ менее энергоемкий и более дешевый. Кремний, получаемый для поликристаллических солнечных батарей, ярко синего цвета.
КПД поликристаллических батарей – 10-12%.
- Батареи из аморфного кремния получаются путем «техники испарительной фазы». Тонкая пленка кремния при этом методе просто осаждается на несущий материал и защищается покрытием, поэтому такие батареи также называются тонкопленочными.
Этот метод изготовления самый простой и дешевый, однако эффективность батареи значительно ниже, чем в кристаллических батареях, к тому же элементы из аморфного кремния подвержены процессу деградации. Работают тонкопленочные батареи при рассеянном излучении, устанавливаются на стены зданий. КПД батарей из аморфного кремния – 5-6%.
О структуре солнечной батареи в готовом исполнении вы сможете прочесть в другой статье. Последние разработки швейцарских ученых позволили получить новый дизайн тонкопленочных солнечных элементов, которому дали название «швейцарский сыр». Разработчики придумали 3D-форму, при которой поглощающий слой сохраняется толстым, но расстояние между электродами при этом достигается минимальное. В разработке применялась технология плазменно-химического осаждения, которая обычно используется для производства ЖК-экранов. Дополнительно были внедрены подложки из массива наностолбиков оксида цинка. Полученная форма позволяет копировать форму поликристаллов.
batsol.ru
Архивы Типы солнечных батарей - Всё о солнечных батареях и энергии солнца
Несмотря на то, что солнечные батареи экологически чистые и по сути снабжают Вас бесплатной электроэнергией, после срока окупаемости, у них есть главный недостаток — они очень дорогие. Дабы убрать этот самый негативный фактор для потребителя, в последнее время проводится всё больше разработок в сфере удешевления стоимости солнечных батарей. Результатом таких разработок являются полимерные солнечные панели. Несмотря на свой низкий КПД, они обладают массой позитивных качеств, которые и рассматриваются в этой статье.
полимерные солнечные панели Что из себя представляют полимерные солнечные панели по сравнению с кремниевыми?
Обычные солнечные панели представлены большим количеством фотоэлементов. Эти фотоэлементы объединены в единую сеть, которая в свою очередь закрепляется на специальной поверхности, которая покрыта селективным покрытием для солнечных батарей. Что такое фотоэлемент? Фотоэлемент — это полупроводник, преобразующий солнечную энергию в электрический ток. Конечно необходим ещё ряд устройств в солнечной сети, которые бы накапливали энергию, стабилизировали её и превращали в постоянный ток в переменный, но всё же основным в получении энергии является фотоэлемент.
Вот в них то и разница: в обычных батареях такие полупроводники изготовлены из кремния. Именно из-за кремния процесс изготовления сложен и дорог по цене. Кремния, как ископаемого на планете Земля, достаточно. Но процесс переработки и очистки кремния очень сложен. Ну и конечно никто не отменял утилизацию после использования солнечных батарей, когда они выходят из строя, после длительной эксплуатации. Это тоже стоит денег, ведь в солнечных панелях содержится кадмий. Ещё один минус состоит в том, как работают кремниевые батареи. При большом нагреве, производительность снижается. Это накладывает необходимость использования специальных систем охлаждения, что снова сводит вопрос к деньгам.
Итак, солнечные полимерные элементы состоят из последовательно соединённых слоёв-плёнок, каждый из которых отвечает за определённую функцию. Это и определяет толщину панели. На полимерную основу накладывают фотоактивные слоя, которые в свою очередь состоят из акцептора и донора.
Также по конструкции батареи бывают двух типов: прямая и реверсная(обратная, перевёрнутая). Название исходит от работы электрических зарядов внутри. В обратном строении, заряды экстрагируются противоположными по заряду электродами. Есть свои плюсы и минусы: обычное строение обеспечивает большую эффективность, а обратное большую стабильность.
Как ни крути, очень много факторов в использовании традиционных солнечных батарей сводятся к деньгам. Поэтому остро стал вопрос поиска альтернативы. Именно в качестве такой альтернативы выступают сегодня полимерные солнечные батареи.
В чём отличие полимерных солнечных батарей?
Сегодня эта тема очень жива и поэтому многие фирмы заняты разработкой именно солнечных полимерных панелей. По сути это плёнка, состоящая из нескольких конструктивных элементов:
- активный слой — полимер
- электроды из алюминия
- гибкая подложка
- защитный слой
- соединительные элементы для объединения в большие площади
Итак полимерный полупроводник или полимерный фотоэлемент состоит из внутренних элементов, которые расположены на гибкой подложке и защищены сверху слоем. Это позволяет делать гибкие солнечные батареи.
Преимущества очевидны:
- Возможность делать гибкие солнечные элементы
- Лёгкость по весу и лёгкость в эксплуатации
- Компактность. Зачастую такие батареи можно свернуть в рулон
- Дешевизна производства в сравнении с традиционными батареями
- Экологичность производства, даже в сравнении с кремниевыми батареями
Конечно, не всё так уж радужно и у полимерных панелей есть один большой недостаток: низкоэффективное преобразование энергии солнца. Это обуславливает низкую заинтересованность в потреблении со стороны пользователей. Самые последние исследования позволили выдать всего лишь 6,5% КПД с учётом освещённости на квадратный сантиметр в 0,2 Вт. Конечно кремниевые батареи с уровнем КПД в 40% куда более интересны для потребителей. Но тем не менее полимерные батареи всё же перспективны в своём развитии.
В промышленных размерах полимерные батареи выпускает датская компания Mekoprint A/S. Интересно, что солнечные панели этого производителя в виде плёнки, можно разрезать, сворачивать и придавать им любую форму. Можно наклеить плёнку на любую поверхность и при этом вырабатывать электричество, пусть и небольших объёмов. Это открывает широкие перспективы в использовании и применении например, для транспортных средств. Только представьте электромобиль, полностью обклеенный такой плёнкой. При чём без ущерба для дизайна, ведь такая плёнка сможет полностью повторить форму авто. Полимерная солнечная батарея легко интегрируется даже в одежду. К примеру, этот же датский производитель встроил батарею в шапку, что позволило питать небольшой радиоприёмник. Словом, зерно будущего посеяно, теперь только подождать когда такие источники смогут выдавать более-менее приличный КПД.
При этом производство таких батарей в среднем в два раза дешевле производства привычных кремниевых батарей. И ещё более экологично чем производство кремниевых панелей. Выпускать полимерные солнечные панели не вреднее, чем пластиковую посуду, например. При этом кремниевые, в производстве выбрасывают достаточно серьёзное количество отходов в атмосферу.
В общем развитие полимерных солнечных панелей даёт возможность говорить о скорой замене традиционных источников электроэнергии и даже солнечных кремниевых батарей. А благодаря гибкости таких источников, их применение возможно практически везде.
И наконец, нельзя не упомянуть и о чистоте процесса производства таких батарей. Оказывается такое производство не вреднее, чем производство обычной пластиковой посуды и о вредных выбросах в атмосферу, происходящих при производстве обычных батарей из кремния скоро можно забыть.Вполне возможно, что через какое-то время мы забудем о газе и угле, так как при дальнейшем развитии этой технологии вполне возможно что вырабатываемая электроэнергия с использованием солнечных полимерных батарей окажется дешевле процесса получения электроэнергии путем сжигания традиционных энергоносителей.
www.solnpanels.com
Сравнение всех видов солнечных батарей их отличия
В Европе активно развивают альтернативную энергетику, понимая ее безопасность и перспективность такого источника электроэнергии, как солнечные батареи. Желая организовать отопление жилых зданий ил промышленных за счет энергии земного светила, постройки оснащают именно ими. Эти устройства год от года становятся более совершенными, увеличивается их КПД, они становятся готовыми к работе в темное время и в малосолнечных областях.
Чтобы не ошибиться с выбором солнечных батарей, нужно знать достоинства каждого вида и отличия, потом что для конкретных климатических зон применяются разные виды таких устройств.
Принцип функционирования
Большая часть этих экологических солнечных устройств в действительности не что иное, как фотоэлектрический преобразователь, у которого на границе p-n перехода возникает эффект электрогенерации.
Основой себестоимости солнечных батарей является стоимость кремниевые пластины. Но, для того, чтобы они служили круглые сутки источником электрической энергии, одних пластин кремниевых недостаточно – придется приобрести оборудование дополнительное и, прежде всего, достаточно дорогие аккумуляторные батареи.
Устройство
Составляют панель солнечную два кремниевых элемента, отличающиеся по своим свойствам. В одном из них возникает под воздействием света недостаток частиц с отрицательным зарядом –электронов, в другом они присутствуют в избытке.
На каждой из пластин имеются медные полоски, проводящие ток, которые соединяют с преобразователями напряжения.
У солнечной батареи, предназначенной для промышленного применения, есть много фотоэлектрических ячеек, прошедших стадию ламинирования. Они между собой скреплены и закреплены на подложке гибкой или жесткой.
КПД
Эффективность солнечных батарей определяется во многом стадией очистки кремния, который используется в производстве, и ориентацией кристаллов в нем. Эти характеристики и стремятся улучшать разработчики. Ежегодно значение КПД удается увеличивать (в разных видах на неодинаковую величину), благодаря миллиардным инвестициям, вкладываемым в исследования фотогальванических элементов. Тем не менее, эффективность остается недостаточной для массового применения солнечных батарей.
Сложности
Основной проблемой является очистка кремния, точнее стоимость этого процесса, а также ориентирование кристаллов в пределах панели в одном направлении.
Могут использоваться для изготовления преобразователей полупроводниковых помимо кремния иные элементы - индий, например. Их применение не сказывается на принципе функционирования - он не меняется.
Типы
Классификация промышленных панелей солнечных происходит по типу рабочего слоя и конструктивным особенностям. Различают панели жесткие и гибкие.
Последние занимают все более широкую нишу благодаря универсальной установке: он и легко устанавливаются на любые поверхности, в том числе на вертикальны – фасады зданий. При этом они совершенно не портят архитектуру, а напротив привносят в не некую изюминку.
Как правило, действительные параметры солнечных батарей несколько ниже заявленных производителем, поэтому, прежде чем выбирать, желательно увидеть воочию уже действующий проект.
По типу фотоэлектрического слоя их подразделяют на:
- кремниевые. К ним относятся поли - , монокристаллические и аморфные;
- теллурий-кадмиевые. Их собирают на основе индия, меди и галлия;
- полимерные;
- органические;
- с использованием арсенида галлия;
- комбинированные и многослойные.
Не все перечисленные виды интересны потребителю, а лишь кристаллические, несмотря на то, что их КПД ниже некоторых других (правда, более дорогих, отчего и менее распространенных).
Процесс изготовления кремниевых конструкций
Для получения солнечных панелей применяют кремний, получаемый при перемалывании кристаллов кварца, огромными запасами которого славится Урал и в Сибирь. Именно из-за безграничных запасов это направление считается очень перспективным. Сегодня за кристаллическими и аморфными панелями почти 80% рынка.
Кремниевые монокристаллические панели
Описание
Их легко узнать при визуальном осмотре. В углах элементов хорошо различимы квадратики белого цвета.
Для самих же пластин характерна поверхность однородного синего цвета. Кремний в этом случае требует высокой очистки. Понятно, что технологический процесс по очистке его отличается дороговизной. Затратным является и процесс, результатом которого является ориентирование кристаллов в одном направлении.
Важно: Характеристики рабочего слоя наибольший КПД обеспечивают лишь в случае, когда лучи падают на панели пол прямым углом.
КПД у них достаточно высокий, но и цена тоже самая большая, в сравнении с другими видами пластин.
Солнечным панелям монокристаллическим большой площади необходимы поворотные устройства. В таком виде они считаются идеальным решением для пустынь. Там их производительность наилучшая.
Работать монокристаллические панели не смогут без дополнительного оборудования, способного поворачивать конструкцию вслед за движущимся солнцем, стараясь, чтобы на лучи падали на пластину максимально близко к прямому углу.
Из выращенного в условиях производства кристалла, имеющего вид цилиндра, вырезаются слои. Вот почему у готовых блоков углы скруглены.
Преимущества
- Высокий КПД – от 17 до 25 процентов;
- Небольшая площадь для установки;
- Период эксплуатации достигает 25 и более лет.
Недостатки
Их немного:
- достаточно высокая цена;
- небыстрая окупаемость;
- поверхности панелей слишком чувствительны к различным загрязнениям. Поскольку свет хуже рассеивается на покрытой пылью панели, то и эффективность ее резко падает;
- необходимость в прямых лучах требует их размещения только на открытых местах и высоко от земли.
Чем область ближе расположена к экватору, тем большее там количество в году солнечных дней. И это вид панелей, использующих энергию солнца, наиболее предпочтительный.
Поликристаллические
Описание
Все кремниевые устройства слишком реагируют на перегрев. Температура, рекомендуемая для измерения электрогенерации, составляет 25 градусов. Даже при ее увеличении всего на градус производительность уменьшается на 0,5%.
Поликристаллические конструкции также легко определить визуально, поскольку окрас их неравномерный, что связано с разной ориентированностью кристаллов, обеспечивающей высокое КПД в рассеянном свете. Хотя значение его меньше, чем в панелях однонаправленных, в непогоду наибольшей эффективностью отличаются именно они.
Чистота кремния намного ниже, чем у рассмотренных выше, также допускается присутствие примесей и инородных включений. Это снижает себестоимость. Для этого вида панелей металл просто разливается в формы. Затем, используя специальные приемы, формируют кристаллы, направленность которых контролировать не нужно.
Остывший кремний режут на слои, обрабатывая их по специальному алгоритму.
Эти батареи не нуждаются в непрерывном ориентировании на солнце, следовательно, для их установки пригодны крыши зданий.
Достоинства аморфного кремния в полной мере раскрываются в тени и с наступлением облачных дней и практически незаметны в солнечную погоду.
Не нужны им и поворотные механизмы, поскольку крепятся они стационарно.
Стоит такая разновидность панелей меньше, чем ориентированные. Эффективность их падает на 20% после 20-летнего использования.
Недостатки
Они, понятно, есть:
- Более низкий КПД;
- Необходимо большая площадь для монтажа.
В последние годы, благодаря новым исследованиям и появляющимся технологиям, КПД неуклонно растет и у некоторых панелей достигает 20%.
Панели из аморфного кремния
Описание
Механизм их изготовления совершенно иной, чем у кристаллических фотоэлементов. Для них используется гидрид вместо чистого кремния. Его нагревают до парообразного состояния. Когда пары достигают подложки, они осаждаются на ней. Затраты на изготовления снижаются, а кристаллы не образуются (в понимании классическом).
Полученные фотоэлементы в основе имеют полимерную подложку гибкую либо жесткий стеклянный лист.
Разработано уже 3 поколения таких панелей, анализ характеристик которых дает право говорить о растущем КПД. Первые образцы отличались эффективностью, едва достигавшей 5%, у второго поколения это значение достигало 9, а у последних разработок это уже 12%. Их уже можно встретить в продаже, но цена на них пока остается высокой.
Благодаря особой структуре, подобные солнечные панели максимально поглощают энергию в слабом рассеянном свете, поэтому успешно применяются они в районах севера, где мало солнца и имеются огромные свободные площади.
Важно: на эффективности работы таких батарей не сказывается повышение температуры, хотя в сравнении с панелями на основе арсенида галлия, она ниже.
Преимущества
- гибкая основа, упрощающая монтаж и расширяющая область использования;
- в рассеянном свет высокий КПД;
- стабильность при высокой температуре;
- устойчивость к повреждениям механического характера;
- независимость от загрязнений.
При правильной эксплуатации они служат не менее 20 лет, за которые падение мощности составляет 15-20.
Недостатки
Единственным минусом считается потребность в большой площади.
Помимо кремниевых, производятся панели, в основе которых лежат редкие, значит, дорогостоящие металлы. КПД подобных конструкций превышает 30%, а цена в разы выше стоимости кремниевых. И, несмотря на это, свою нишу на рынке они успели занять.
Панели из редких металлов
Описание
КПД у них высокий. По этому показателю они впереди кремниевых. В основе устройств, способных к работе в условиях экстремальных, лежит теллурид кадмия. Применяются они для облицовки строений в экваториальных странах, где в дневное время поверхности нагреваться порой выше 80 градусов.
Также растет популярность селенид –индий – медно – галлиевых панелей и селенид- индий – медных.
Но, не забывая о токсичности кадмия, и о том, что галлий с индием достаточно редко встречающиеся металлы, невозможно даже предположить, что они будут использоваться для массового производства.
Их эффективность измеряется 35%, даже иногда 40%. Ранее применялись они в космической области, а сегодня – в тепловых электрических солнечных станциях (благодаря стабильности в диапазоне 130-150 градусов).
На панели маленькой площади концентрируются лучи сотен зеркал. Она генерирует ток и передает одновременно водяному теплообменнику тепло. Он нагревает воду до парообразного состояния. Пар приводит во вращение турбину, генерирующую энергию электрическую. То есть, с наибольшей эффективностью энергия солнца сразу двумя способами превращается в электрическую.
Органические аналоги и полимерные
Это самые новые разработки, появившиеся в последнее время – органические панели, которые отличаются абсолютной безопасностью для экологии и недорогим производственным процессом. Успехов в этом направлении удалось достичь больших.
Среди европейских компаний, успехом наибольшим похвастаться может фирма Heliatek, оснастившая своими пленочными конструкциями, у которых толщина всего миллиметр, ряд зданий. Их КПД находится в пределах 14-15%, цена же ниже в разы, чем у аналогов кристаллических.
Какой же панели отдать предпочтение?
Для загородных коттеджей не трудно выбрать батарею, если он находится на широте 45-60. И выбирать здесь нужно из кремниевых моно- и поликристаллических видов.
При недостаточности места рекомендуется выбрать первые, при отсутствии ограничений площади – вторые.
Производителя, мощность, способную решить все проблемы, оборудование дополнительное рекомендуется выбирать с менеджерами, занимающимися продажей и монтажом данного оборудования.
Видео: ABC-Solar - Виды солнечных панелей
Видео: Поликристаллическая солнечная панель против монокристаллической.
Интересные материалы:
Солнечная панель Goal Zero Nomad 13: какие устройства заряжает, особенности и где выгодно купить Критерии выбора солнечной батареи для отопления дома, виды, особенности монтажа, ценаmotocarrello.ru
Трекеры - системы ориентации солнечных батарей
Подробнее о солнечных модулях.
Наиболее распространенный и популярный вид солнечных батарей солнечные батареи из монокристаллического кремния.
Их получают литьем кристаллов кремния высокой чистоты, при котором расплав отвердевает при контакте с затравкой кристалла. В процессе охлаждения кремний постепенно застывает в форме цилиндрической отливки монокристалла диаметром 13 — 20 см, длина которого достигает 200 см. Получаемый таким образом слиток нарезается листочками толщиной 250 — 300 мкм. Такие элементы имеют более высокую эффективность по сравнению с элементами, вырабатываемыми другими способами, КПД достигает 19 %, благодаря особой ориентации атомов монокристалла, которая способствует росту подвижности электронов. Кремний пронизывает сетка из металлических электродов. Традиционно монокристаллические модули вставлены в алюминиевую рамку и закрыты противоударным стеклом. Цвет монокристаллических фото-элементов — темно-синий или черный.
Солнечные батареи надежны, долговечны (срок службы до 50 лет) и просты в установке, так как не содержат движущихся частей. Солнечные батареи можно использовать, где плохо работает обычное энергоснабжение и большое количество солнечных дней. Примеры применения солнечных батарей: на крышах домов для получения электричества, на уличных и садовых фонарях для освещения, подзарядка аккумуляторов, обеспечение электричеством оборудования на судах, раций, насосов, сигнализации и т.д.
Солнечные панели из монокристаллических фотоэлектрических элементов более эффективны, но и более дороги в пересчете на ватт мощности. Их КПД, как правило, в диапазоне 14-18%.
Обычно монокристаллические элементы имеют форму многоугольников, которыми трудно заполнить всю площадь панели без остатка. В результате удельная мощность солнечной батареи несколько ниже, чем удельная мощность отдельного ее элемента.
Солнечные батареи из мультикристаллического кремния Изготовление мультикристаллического кремния намного легче, чем монокристаллического. Мультикристаллический кремний как материал состоит из случайно собранных разных монокристаллических решеток кремния (срок службы 25 лет, КПД до 15%). Именно поэтому, мультикристаллические панели обычно предлагают дешевле.
Солнечные батареи из поликристаллического кремния Альтернативой монокристаллического кремния является поликристаллический кремний. У него более низкая себестоимость. Кристаллы в нем ещё агрегатные, но имеют различную форму и ориентацию. Этот материал, по сравнению с темными монокристаллами, отличается ярко синим цветом. Совершенствование процесса производства элементов данного типа позволяет сегодня получать компоненты, характеристики которых лишь немного уступают по электрическим показателям монокристаллу.
С помощью системы солнечных батарей можно:
- — освещать и снабжать электричеством жилые дома и дачи, школы, больницы, офисы, хозяйства, тепличные комплексы и др;
- — освещать парки, сады, дворы, шоссе и улицы;
- — обеспечивать электропитанием телекоммуникационное, медицинское оборудование;
- — снабжать энергией нефте- и газопроводы;
- — обеспечивать энергоснабжение подачи и опреснения воды;
- — производить зарядку мобильных телефонов и ноутбуков
Рис.3
Тонкоплёночные батареи
Тонкопленочные технологии позволяют делать более дешевую по себестоимости производства панель. Это обстоятельство делает пленочные панели более привлекательными для строительства крупных «ферм» по выработке электричества из солнечного света, когда «солнечный фермер» ограничен не столько площадью земли, сколько стоимостью установки батареи. Возможна установка не только на крышу, но также на боковые поверхности здания.
Тонкопленочные панели не требуют прямых солнечных лучей, работают при рассеянном излучении, благодаря чему суммарная вырабатываемая за год мощность больше на 10-15%, чем вырабатывают традиционные кристаллические солнечные панели. Тонкая пленка является намного более рентабельным способом производства энергии и может переиграть монокристаллы в областях с туманным, пасмурным климатом или в тех отраслях промышленности, которым свойственна запыленность воздуха или высокое содержание в нем иных макрочастиц.
Тонкоплёночные панели в 95 % случаев используются для «он-грид» систем, генерирующих электроэнергию непосредственно в сеть. Для этих панелей необходимо использовать высоковольтные контроллеры и инверторы, не стыкующиеся с маломощными бытовыми системами. Хотя себестоимость тонкопленочных панелей невысокая, они занимают значительно бόльшую площадь (в 2,5 раза), чем моно- и поли-кристаллические панели. Из-за меньшего КПД. Тонкопленочные панели эффективно использовать в системах мощностью 10 кВт и более. Для построения небольших автономных или резервных систем электроснабжения используются монокристаллические и поликристаллические панели.
Солнечные батареи из аморфного кремния
Солнечные батареи из аморфного кремния обладают одним из самых низки КПД. Обычно его значения в пределах 6-8%. Однако среди всех кремниевых технологий фотоэлектрических преобразователей они вырабатывают самую дешевую электроэнергию.
Рис.4
Солнечные батареи на основе теллуида кадмия
Солнечные панели из теллурида кадмия (CdTe) создаются на основе пленочной технологии. Полупроводниковый слой наносят тонким слоем в несколько сотен микрометров. Эффективность элементов из теллурида кадмия невелика, КПД около 11%. Однако, в сравнении с кремниевыми панелями, ватт мощности этих батарей обходится на несколько десятков процентов дешевле.
Рис.5.
Солнечные батареи на основе CIGS
Солнечные панели на основе CIGS. CIGS — это полупроводник, состоящий из меди, индия, галлия и селена. Этот тип солнечных батарей тоже выполнен по пленочной технологии, но в сравнении с панелями из теллурида кадмия обладает более высокой эффективностью, его КПД доходит до 15%.
Рис.6
Потенциальные покупатели солнечных батарей часто задают себе вопрос, сможет ли тот или иной тип фотоэлектрических преобразователей обеспечить необходимую мощность всей системы. Здесь надо понимать, что эффективность солнечных батарей напрямую не влияет на количество вырабатываемой установкой энергии.
Одинаковую мощность всей установки можно получить при помощи любых типов солнечных батарей, однако более эффективные фотоэлектрические преобразователи займут меньше места, для их размещения понадобится меньшая площадь. Например, если для получения одного киловатта электроэнергии потребуется около 8 кв.м. поверхности солнечной батареи на основе монокристаллического кремния, то панели из аморфного кремния займут уже около 20 кв.м.
Приведенный пример, конечно же, не является абсолютным. На выработку электроэнергии фотоэлектрическими преобразователями влияет не только общая площадь солнечных панелей. Электрические параметры любой солнечной батареи определяются в так называемых стандартных условиях тестирования, а именно при интенсивности солнечного излучения 1000 Вт/кв.м. и рабочей температуре панели 25° C.
В странах Центральной и Восточной Европы интенсивности солнечного излучения редко достигает номинального значения, поэтому даже в солнечные дни фотоэлектрические панели работают с недогрузкой. Может показаться, что и температура 25° C тоже встречается не так уж и часто. Однако речь о температуре солнечной панели, а не о температуре воздуха. В рамках общей тенденции снижения отдаваемой мощности с ростом рабочей температуры, каждый тип солнечных батарей ведет себя по-разному. Так у кремниевых элементов номинальная мощность падает с каждым градусом превышения номинальной температуры на 0,43-0,47%.В то же время элементы из теллурида кадмия теряют всего 0,25%.ust.su
Типы солнечных батарей, их эффективность. Нано солнечные батареи.
Дата добавления: 30.04.2015
В наше время возобновляемая энергетика, особенно где используется солнечная энергия, развивается очень интенсивно. В связи с этим продолжается активный поиск способов и устройств, повышение продуктивности существующих систем, позволяющих максимально эффективно преобразовать энергию солнца в электричество. Тут можно выделить два направления – прямое преобразование солнечного излучения в электрический ток, и многократное преобразование солнечной энергии – в тепло, далее в механическую работу, а потом в электричество. Пока во втором направлении достигнуты более высокие результаты – промышленные гелиоустановки с концентраторами, турбинами или двигателями Стирлинга показывают отличную продуктивность преобразования солнечной энергии. Так, на эксплуатирующейся в в Нью-Мексико гелиостанции с солнечными концентраторами и двигателями Стирлинга получен КПД на выходе, с учетом расходов энергии на систему ориентации и прочее - 31,25 %.
Но подобные гелиоустановки чрезвычайно сложные и дорогие, эффективны в условиях очень высокой солнечной инсоляции и пока достаточного развития в мире не получили. Поэтому прямые преобразователи солнечного излучения – солнечные батареи, занимают лидирующее положение в мире солнечной энергетики по инсталляциям и спектру применения. Продуктивность серийных промышленных солнечных панелей на сегодняшнее время, в зависимости от технологии, находится в диапазоне от 7 до 20%. Технологии не стоят на месте, развиваются и совершенствуются, уже разрабатываются и тестируются новые ячейки, по крайней мере, вдвое продуктивнее существующих. Попробуем вкратце рассмотреть основные направления развития фотоэлектрических панелей, технологий и их продуктивности.
Подавляющее большинство ячеек солнечных преобразователей современных серийных фотомодулей изготавливается из монокристаллического (C-Si), или поликристаллического (МС-Si) кремния. На сегодняшний день такие кремниевые фотоэлектрические модули занимают около 90% рынка фотоэлектрических преобразователей, из которых примерно 2/3 приходится на поликристаллический кремний и 1/3 — на монокристаллический. Далее идут солнечные модули, фотоэлементы которых изготовлены по тонкопленочной технологии – методом осаждения, или напыления фоточувствительных веществ на различные подложки. Существенное преимущество модулей из этих элементов – более низкая стоимость продукции, ведь для их требуется примерно в 100 раз меньше материала по сравнению с кремниевыми пластинами. И пока что меньше всего представлены многопереходные солнечные элементы из так называемых тандемных, или многопереходных ячеек (multijunction cells).
Доли рынка фотоэлектрических панелей различных технологий:
Кремниевые кристаллические фотомодули.
КПД ячеек кремниевых модулей на сегодня порядка 15 – 20% (поликристаллы - монокристаллы). Этот показатель в целом скоро может быть увеличен на несколько процентов. Например, компания SunTech Power, один из крупнейших мировых производителей модулей из кристаллического кремния, заявила о своем намерении в течении ближайшей пары лет выпустить на рынок фотомодули с КПД 22%. Существующие же лабораторные образцы монокристаллических ячеек показывают производительность 25%, поликристаллических – 20,5%. Теоретический максимальный КПД у кремниевых однопереходных (p-n) элементов – 33,7%. Пока он не достигнут, и основная задача производителей, кроме увеличения эффективности ячеек – усовершенствование технологии производства, удешевление фотомодулей.
Отдельно позиционируются фотомодули компании Sanyo, произведенные по
utem.org.ua
Виды солнечных панелей. Виды комплектующих и их свойства
Зачем нужны солнечные батареи?
Автономность дома от внешних источников энергии – это мечта технологически подкованного человека, который понимает важность применения экологически чистого энергоносителя. В условиях удорожания электричества в мире, где потребление энергии растет с каждым годом и не замедлит своего роста, традиционные источники, которые причиняют большой вред окружающей среде и влияют на наше с вами здоровье, солнечные батареи являются самым простым и выгодным вариантом. Этот вид энергии имеет неисчерпаемый ресурс солнца, который легко улавливать и грамотно собранная система будет работать круглый год с переменной эффективностью в зависимости от сезона и солнечных дней в году. Технологическое производство солнечных панелей освоено и выпускает продукцию на массовый рынок, поэтому цены на оборудование падают стремительными темпами в условиях современной конкуренции. Система солнечных батарей состоит из непосредственно панелей, улавливающих свет, зарядного контролера, который следит за поступающей и уходящей энергией и не дает аккумуляторам полностью разрядиться или перезарядиться, собственно аккумулятора и инвертора, преобразующего ток постоянный в переменный.
Виды солнечных панелей
Тонкопленочные солнечные панели – состоят из кремниевой пленки и имеют самую выгодную цену, но обладают рядом недостатков – занимают большую площадь и имеют коэффициент полезного действия ниже, чем у других вариантов. Но за доступность пользуются хорошим спросом.- Монокристаллические солнечные панели – качественные кремневые пластины, имеющие хорошую отдачу и небольшие размеры, что, несомненно, делает их лучшим вариантом для дома. Единственный недостаток являет собой высокую стоимость, но если хотите хорошую мощность и энергетическую отдачу, то выбора за этим вариантом.
- Поликристаллические солнечные панели — являются самыми популярными из всех видов, за оптимальное соотношение цены, получаемой мощности и количества энергии. По параметрам они почти достигают монокристаллические, но стоят дешевле.
Выбор контролирующего устройства
Данное устройство защищает аккумуляторы от перезарядки, что очень пагубно для них. Дабы избежать скорого выхода из строя аккумулирующих устройств, нужно тщательно следить за всеми показателями. Два важных фактора определяющих цену на контроллер – это напряжение и максимальная сила тока. Напряжение бывает 12 и 24 вольт, а ток начинается от 1 ампера. При выборе устройства нужно знать характеристики солнечных панелей для грамотной настройки системы. Если суммарная отдача фотоэлементов 3,5 ампера, то подойдет вариант с 12 вольт и силой тока 5 ампер. Лучше иметь запас, так как со временем может понадобиться увеличение площади солнечных панелей. Дополнительные опции в виде защиты от перегрузок и короткого замыкания являются важными.
Выбор аккумуляторного устройства
Чем больше емкость, тем дольше будут работать электробытовые устройства и освещение. К примеру, аккумулятор с 12 вольт и 50 ампер при использовании обычной лампочки на 12 ватт и 1 ампер разрядиться через 50 часов. Современный широкий выбор устройств этого типа позволит купить оптимальный вариант для ваших потребностей. Возможно использование простого автомобильного аккумулятора, но эффективность его не высокая, поэтому придется осуществлять систему из нескольких подобных, что принесет некоторые сложности.
Выбор инвертора
Важная вещь всей системы солнечных батарей, так как современные устройства, типа телевизоров, ноутбуков и прочей домашней техники работают на переменном токе, поэтому преобразователь крайне нужен.
Преимущества установки солнечных панелей
доступность в любом месте нашей планеты, безграничный ресурс солнца, делает энергию совершенно бесплатной, только затраты на оборудование и эксплуатацию;- автономность устройства и полная или частичная независимость от основного поставщика электроэнергии, а в условиях удорожания энергоносителей это актуальный вопрос, ответ на который являет собой солнечные батареи;
- экологическая чистота данного вида энергии без сомнений не может радовать, так как загрязнение окружающей среды начинает достигать угрожающих масштабов и решение этой проблемы лежит во внедрении альтернативных источников;
- в свете последних технологических прорывов во многих областях промышленности значительное удешевление систем солнечных панелей является фактором времени. Уже сейчас доступность оборудования для генерации этого вида электроэнергии вполне приемлема для гражданина со средним годовым доходом;
- конкурентная способность солнечного электричества достигает точки, когда традиционные виды энергетики не будут являться основным источником электропитания. Для создания системы из фотоэлементов не требует специальных разрешений или регистраций и если вы задумали сделать свой дом полностью автономным, то помешать никто не сможет.
Зачем солнечные батареи дома?
Это отличный способ обеспечить себя бесплатной энергией и значительно сократить расходы на освещение, питание электрических бытовых приборов, также применять этот источник для подогрева воды, что весьма актуально для труднодоступных и удаленных от центральных энергомагистралей. В перспективе одного-двух лет покупка оборудования для улавливания света и преобразования его в электричество при среднем годовом доходе окупаемость будет стопроцентной.
Отрицательные моменты солнечных батарей
Ради справедливости стоит упомянуть о таких моментах, как регулярная чистка поверхности фотоэлементов, чтобы производительность не упала. Также следует учитывать температуру окружающей среды, которая тоже влияет на эффективность, например при слишком жаркой погоде некоторые панели снижают свою производительность. Время использования также приводит к снижению мощности. И главный минус это пока довольно высокая стоимость солнечных панелей. Но замечу, что все спорные моменты уйдут в течение ближайшего времени, так как развитие технологий не стоит на месте и чем эффективней будет система, тем больше спрос на нее.
gooosha.ru
Виды солнечных панелей - как выбрать. Солнечные панели на крышу дома
Ежегодно растет стоимость энергообеспечения загородного дома. Рост тарифов электропитания, появление новых бытовых устройств, которые потребляют больше энергии, увеличения числа современных гаджетов в семье, все это заставляет иначе взглянуть на нестандартные источники энергии. На западе давно не удивишь обычного человека наличием солнечных панелей на крышах коттеджей и объектах промышленности, существуют целые штаты в США, где основным источником энергии служит биотопливо, ветрогенераторы и солнечные батареи. В нашей стране чистые источники энергии с каждым годом приобретают все большую популярность. Чтобы разобраться с вопросом, как выбрать солнечные панели, необходимо подробно изучить их виды.
Виды солнечных панелей
- Основа панели — монокристаллические элементы из кремния. Очищенный кремний плавится, затем происходит процесс кристаллизации. Полученные слитки разрезаются на тонкие слои материала. Панель – это соединение слоев кремния и металлических электродов. Внешне она выглядит как гладкая пластина черного цвета. Срок службы солнечных панелей данного вида порядка пятидесяти лет, однако, каждые двадцать лет снижается эффективность ее работы. Например, панель возрастом в сорок лет будет давать порядка 70-80 % энергии от первоначального значения.
- Панели из поликристаллического кремния. Отличие от первого вида – использование кремния более низкого качества. Стоимость источников энергии такого вида значительно ниже, как и срок их службы.
- Панели из ленточного кремния. Отличаются от предыдущих способом расположения энергообразующих частей, которые наращиваются в виде ленты. В нашей стране такие приборы встречаются очень редко.
- Панели с аморфным кремнием. Кремний напыляется на металлический или пластиковый каркас панели. Они находят применение в исследовательских станциях в пустынях и на крайнем севере. Данные приборы достаточно большие по площади, в сравнении с монокристаллическими элементами срок их службы значительно ниже.
- Солнечные фотоэлементы из тонкой пленки. Данная технология отличается удобством и мобильность, используется в основном для портативных солнечных батарей, чтобы зарядить мобильные устройства. Недорогие солнечные панели, выполненные по данной технологии, широко распространены на рынке.
- Другие элементы. Данный вид объединяет солнечные панели, не применяемые в нашей стране и слабо распространенные в мире. Основными их минусами являются токсичность, например, при использовании теллурида кадмия и слабая эффективность. Возможно, успешными в будущем станут различные виды солнечных панелей из композитных, концентрирующих и медно-галлиевых элементов.
Солнечные панели часто ошибочно отождествляют с солнечными батареями. Отличие в том, что солнечная батарея — это устройство, состоящее из многих элементов, одним из которых является солнечная панель. Также в состав солнечной батареи входит аккумулятор, для накопления энергии, инвертор для преображения напряжения в нужный уровень и разнообразные соединительные детали. Выбор солнечных панелей и их цена также во многом зависят от целей их использования.
Солнечные панели на крышу дома
Распространенный пример практического применения солнечных панелей - в конструкции батареи на крыше частного загородного дома. Для обеспечения питанием всех электроприборов дома необходимо серьезно увеличить площадь источника энергии. Одной — двух панелей будет недостаточно. Солнечные панели на крышу дома располагают максимально близко друг другу, при создании системы равной площади кровли. При установке важно учитывать наклон крыши, он не должен быть более 40 градусов. Панели фиксируются специальным профилем из металла.
Монтаж панелей с аккумулятором и инвертором, подключение коммуникаций достаточно дорогое удовольствие. Окупаемость комплекса батарей и их установки может достигать более пяти лет. Однако несомненным плюсом монтажа системы является независимость от стандартных поставщиков, постоянно повышающих цены и возможность создания комфортных условий проживания в труднодоступных местах.
Солнечная панель для ноутбука
Солнечные панели нашли свое применение и в портативных зарядных устройствах для ноутбука, мобильного телефона и планшета. Солнечная панель для ноутбука имеет портативные размеры. Как правило, устройство зарядки выполнено в гибком варианте, либо представляет собой раскладывающейся прибор в виде книжки. Важно, чтобы солнечная батарея имела в своей конструкции помимо солнечных панелей необходимого размера, аккумулятор для зарядки ноутбука в ночное время, а также преобразователь. Преобразователь позволит подавать разное напряжение для ноутбука, мобильного телефона и планшета. Если не использовать преобразователь, понадобится подбирать солнечную батарею к вашему ноутбуку в индивидуальном порядке, чтобы устройство не вышло из строя в процессе зарядки.
Солнечная панель для туризма
Такая панель в составе комплексного устройства питания обычно выполняется в гибком варианте. Она раскладывается на автотранспорте, либо на специальной конструкции, можно ее положить и на землю, но желательно это сделать на небольшой возвышенности с наклоном к солнечным лучам. Отличный вариант использования походной солнечной панели подсказали туристы с многолетним опытом. Они располагают гибкую конструкцию на рюкзаке, таким образом, не теряя времени, туристы идут к своей цели, а портативное устройство заряжается.
Солнечные батареи в туризме служат и источником тепла, для приготовления пищи в труднодоступных условиях, где нельзя развести костер. Можно использовать тепло, полученное таким способом и для обогрева палатки, однако для этого нужно, чтобы площадь гибкой панели была не менее 1м.кв. Недорогие солнечные панели, можно приобрести, если отдавать предпочтение отечественным производителям.
rumpus.ru
