Солнечные батареи какие бывают – Устройство солнечной батареи позволяет собрать ее в домашних условиях и получить автономный экологически чистый источник энергии

Какие бывают типы, виды солнечных батарей и панелей

Содержание:

1. Кремниевые солнечные батареи
2. Плёночные солнечные батареи
3. Что такое концентрационные солнечные модули
4. Фотосенсибилизированные батареи

Какие бывают виды солнечных панелей?

Сегодня различные типы солнечных панелей набирают всё больше и больше популярности. И не зря, ведь помимо того, что население планеты Земля начинает задумываться об экологических источниках энергии, солнечные панели ещё и становятся всё более и более энергоэффективными. Конечно, самое основное что входит в любую солнечную систему энергообеспечения — это панели или батареи, поэтому важно разбираться что к чему. Конечно, система намного сложнее и в неё входят всякие стабилизаторы, инверторы и прочее, однако это не основной момент.

Какие бывают виды солнечных батарей или панелей?

На данный момент типы солнечных батарей составляют такое разнообразие и их такое великое множество, что каждый потребитель желающий обзавестись подобным источником энергии задаётся вопросом: “

А как выбрать солнечную батарею? Какие есть солнечные батареи?” Об этом наша статья: мы постараемся особо не влезая в дебри технологий разобраться на какие типы делятся батареи или панели, питающиеся от энергии солнца, ведь рынок пестрит выгодными предложениями и желаем продать Вам ту или иную систему. В первую очередь различаются солнечные модули материалами, принципом работы и принципом производства. Так давайте же разбираться что и почему.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Монокристаллические солнечные батареи

Для производства солнечных батарей монокристаллического типа используют очищенный, самый чистый кремний. Такой вид солнечной панели выглядит как силиконовые соты, или ячейки, которые соединены в одну структуру. После того, как очищенный монокристалл затвердевает, его разделяют на супер тонкие пластины, толщиной до 300 мкм. Такие готовые пластины соединены тонкой сеткой из электродов. В сравнении с аморфными батареями, такие стоят дороже, ведь технология их производства в разы сложнее. При этом такие батареи стоит выбрать хотя бы за их высокий коэффициент полезного действия(КПД). На уровне 20%. Да, для солнечных батарей это хороший показатель.

Поликристаллические солнечные панели

Для того чтобы получить поликристаллы, кремниевую субстанцию медленно охлаждают.

Такой подход к технологии производства значительно дешевле чем в предыдущем типе панелей, поэтому и стоит этот вид дешевле. При этом для изготовления требуется меньше энергии, а это ещё раз благотворно действует на цену. Но чем-то же нужно жертвовать? Поэтому у таких батарей КПД ниже — до 18%. Связано такое падение коэффициента с образованиями внутри поликристалла, которые снижают эффективность. Для того ещё лучше разобраться в различиях между первым и вторым типом батарей, взгляните на таблицу:

Сравнительная таблица монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей:

Фактор	Монокристаллы	Поликристаллы
Разница в структуре	Кристаллы направлены в одну сторону, зёрна параллельны	Кристаллы направлены в разную стороны, не параллельны
Стабильность работы	Высокая	Меньше
Стоимость	Дорогостоящие батареи	Также дорогостоящие, но дешевле
Окупаемость	2 года	до 3х лет
КПД	до 22%	до 18%
Технология производства	Совершеннее, сложнее, точнее	Проще, отсюда и низкая стоимость

Аморфные солнечные панели или батареи из аморфного кремния

• Данный вид солнечных батарей можно отнести как к кремниевым (потому что материал изготовления — кремний) так и к плёночным, ведь изготовлены они по принципу производства плёночных батарей. Но всё же отличия есть.

• Здесь используются не кристаллы кремния, а так называемый силан (кремневодород). Его наносят на подложку, внутри батарей. КПД у такого вида солнечных батарей намного ниже — около 5%. Но всё не так плохо! Есть и преимущества, среди которых можно назвать: намного лучшее поглощение (в 20 раз лучше), лучше работает при отсутствии прямого солнца, когда пасмурно, эластичность панелей.

• Также бывают сочетания моно и поликристаллических панелей с аморфными. Такое сочетание позволяет соединить преимущества двух различных типов. Например, батареи лучше работают, когда солнца недостаточно для обычных кристаллических батарей.

Плёночные солнечные батареи

Плёночные панели — это следующий шаг развития источников питания на солнечной энергии. Шаг, который продиктован в первую очередь необходимостью снижения цен на производство батарей и стремлением к повышению энергоэффективности.

Плёночные батареи на основе теллурида кадмия

• Кадмий — это материал, который обладает высоким уровнем светопоглощения, открытый как материал для солнечных батарей в 70-х годах. На сегодняшний день, этот материал применяется уже не только в космосе, на околоземной орбите, но и активно используется в качестве материала для солнечных панелей обычного, домашнего пользования.

• Самой главной проблемой в использовании такого материала является его ядовитость. Однако исследования говорят о том, что уровень кадмия. который уходит в атмосферу, слишком мал, чтобы наносить вред здоровью человека. Также, несмотря на низкий КПД в районе 10%, стоит единица мощности в таких батареях меньше, чем у аналогов.

Плёночные панели на основе селенида меди-индия

Тип солнечных батарей из таких материалов используют медь, индий, селен, как полупроводник. Кстати, индий — это основной, очень необходимый материал, который используется в производстве жидкокристаллических мониторов. Поэтому, оставляя такой материал для этих целей, часто используют галлий, который замещает индий по своим функциям. КПД здесь выше, чем у батарей из теллурида кадмия — около 20%.

Полимерные солнечные панели

Вид солнечных батарей, который не так давно был изобретён и начал производиться. Здесь проводниками выступают полифенилен, фуреллены, фталоцианин меди.

При этом такая плёнка очень тонкая — около 100 нм. Несмотря на низкий уровень КПД, около 5%, всё же можно выделить причины, почему стоит выбирать этот тип солнечных батарей: Доступность материалов, дешевизна, отсутствие вредных выделений в атмосферу. Так что такие батареи отлично подходят потребителям, ведь обладают отличной эластичностью и экологичностью.

Сравнительная таблица: виды солнечных батарей и уровень КПД

Напоследок, хотелось бы сравнить коэффициенты полезного действия каждого типа солнечных батарей, но не забывайте, что помимо КПД есть много других факторов, которые могут охарактеризовать каждый тип как с хорошей, так и плохой стороны.

КПД	в процентах
Монокристаллические	17-22%
Поликристаллические	12-18%
Аморфные	5-6%
Теллурид кадмия	10-12%
Селенид меди-индия	15-20%
Полимерные	5-6%

Что такое концентрационные солнечные модули?

Концентрационные модули помогают более эффективно использовать площадь солнечных панелей, получая экономию площади почти в два раза. Однако такая система осложнена необходимостью инсталляции механического модуля, который бы поворачивал линзы в сторону солнца. Особенно такие установки необходимы в местах, где прямое излучение солнца есть в достатке на протяжении всего года.

Фотосенсибилизированные батареи

Фотосенсибилизирующий краситель опять-таки помогает оптимизировать приём солнечной энергии, но при этом солнечные панели работающие по этому принципу, скорее напоминают процесс фотосинтеза в природе. Впрочем, пока что это только концептуальная идея, не имеющая воплощения. Кто знает, может пока Вы соберётесь покупать солнечные панели, она уже будут вовсю продаваться на рынке.

Ну что, разобрались какие бывают солнечные батареи? Надеемся, эта статья поможет Вам определиться, какую батарею поставить для дома, но если после прочтения у Вас возникло ещё больше вопросов — милости просим на наш сайт, где Вы найдёте всю информацию про солнечные батареи и источники питания, работающие на солнечной энергии а также про различные виды солнечных панелей.

www.solnpanels.com

Солнечные батареи для дома: виды, устройство, технические характеристики

При постоянно растущих ценах на электроэнергию поневоле начнешь задумываться об использовании природных источников для электроснабжения. Одна из таких возможностей — солнечные батареи для дома или дачи. При желании они могут обеспечить полностью все потребности даже большого дома.

Устройство системы электропитания от солнечных батарей

Содержание статьи

Преобразовывать энергию солнца в электричество – эта идея длительное время не давала спать ученым. С открытием свойств полупроводников это стало возможным. В солнечных батареях используются кремниевые кристаллы. При попадании на них солнечного света в них образуется направленное движение электронов, которое называется электрическим током. При соединении достаточного количества таких кристаллов получаем вполне приличные по величине токи: одна панель площадью чуть больше метра (1,3-1,4 м2 при достаточном уровне освещенности может выдать до 270 Вт (напряжение 24 В).

Электрические солнечные батареи для дома открывают много возможностей

Так как освещенность меняется в зависимости от погоды, времени суток, напрямую подключать устройства к солнечным батареям не получается. Нужна целая система. Кроме солнечных панелей требуется:

• Аккумулятор. На протяжении светового дня под воздействием солнечных лучей солнечные батареи вырабатывают электрический ток для дома, дачи. Он не всегда используется в полном объеме, его излишки накапливаются в аккумуляторе. Накопленная энергия расходуется ненастную погоду.
• Контролер. Не обязательная часть, но желательная (при достаточном количестве средств). Отслеживает уровень заряда аккумулятора, не допуская его чрезмерного разряда или превышения уровня максимального заряда. Оба этих состояния губительны для аккумулятора, так что наличие контролера продлевает срок эксплуатации аккумулятора. Также контролер обеспечивает оптимальный режим работы солнечных панелей.
• Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор). Не все устройства рассчитаны на постоянный ток. Многие работают от переменного напряжения в 220 вольт. Преобразователь дает возможность получить напряжение 220-230 В.

Солнечные батареи для дома — только часть системы

Установив солнечные батареи для дома или дачи, можно стать совершенно независимым от официального поставщика. Но для этого надо иметь большое количество батарей, некоторое количество аккумуляторов. Комплект, который вырабатывает 1,5 кВт  а сутки стоит около 1000$. Этого достаточно для обеспечения потребностей дачи или части электрооборудования в доме. Комплект солнечных батарей для производства 4 кВт в сутки стоит порядка 2200$, на 9 кВт в сутки — 6200$. Так как солнечные батареи для дома — модульная система, можно купить установку, которая будет обеспечивать часть потребностей, постепенно увеличивая ее производительность.

Виды солнечных батарей

С ростом цен на энергоносители идея использования энергии солнца для получения электроэнергии становится все более популярной. Тем более, что с развитием технологий солнечные преобразователи становятся эффективнее и, одновременно, дешевле. Так что, при желании, можно свои нужды обеспечить установив солнечные батареи. Но они бывают разных типов. Давайте разбираться.

Сама солнечная батарея — некоторое количество фотоэлементов, которые расположены в общем корпусе, защищенные прозрачной лицевой панелью.  Для бытового использования фотоэлементы производят на основе кремния, так как он относительно недорог, и элементы на его основе имеют неплохой КПД (порядка 20-24%). На основе кремниевых кристаллов изготавливают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные (гибкие) фотоэлементы. Некоторое количество этих фотоэлементов электрически соединены между собой (последовательно и/или параллельно) и выведены на клеммы, расположенные на  корпусе.

Солнечная панель для дома состоит из некоторого количества фтоэлементов

Фотоэлементы установлены в закрытом корпусе. Корпус солнечной батареи делают из анодированного алюминия. Он легкий, не подвержен коррозии. Лицевую панель делают из прочного стекла, которое должно выдерживать снего-ветровые нагрузки. К тому же оно должно обладать определенными оптическими свойствами — иметь максимальную прозрачность, чтобы пропускать как можно больше лучей. Вообще, из-за отражения теряется значительное количество энергии, так что требования к качеству стекла высокие и еще оно покрывается антибликовым составом.

Виды фотоэлементов для солнечных батарей

Солнечные батареи для дома делают на основе кремневых элементов трех типов;

• Монокристаллические. Каждый фотоэлемент — один кристалл кремния. Монокристаллические фотоэлементы имеют неплохой КПД (порядка 24,7%), но и стоимость их несколько выше. Отличить можно, во-первых, по однородному насыщенному синему цвету, во-вторых, по скругленным краям фотоэлемента.

  Виды кремниевых фотоэлементов для солнечных батарей

• Поликристаллические. Несколько небольших кремниевых кристаллов объединены в один фотоэлемент. Они имеют неоднородную структуру, из-за чего хуже поглощают солнечный свет. Это отражается на КПД (20,3%). Фактически это означает, что солнечная панель той же мощности будет занимать примерно на 20% больше площади.
• Тонкопленочные. Представляют собой слой полупроводника, напыленный на гибкую подложку. За счет своей гибкости могут монтироваться на криволинейные поверхности. Но имеют невысокую производительность (порядка 10,4%), так что занимают большие площади (как минимум, в 2 раза больше, чем поликристаллические).

Если у вас скатная крыша и фасад развернут на юг или восток, слишком сильно думать о занимаемой площади не имеет смысла. Вполне могут устроить поликристаллические модули. При равном количестве производимой энергии они стоят немного дешевле.

Как правильно выбрать систему солнечных батарей для дома

Есть распространенные заблуждения, которые заставляют вас тратить лишние деньги на приобретение чересчур дорогого оборудования. Ниже приведем рекомендации того, как правильно выстроить систему электропитания от солнечных батарей и не потратить лишних денег.

Солнечные электростанции для дома могут быть не такими дорогими, если подходить к вопросу взвешенно

Что надо купить

Далеко не все компоненты солнечной электростанции жизненно необходимы для работы. Без некоторых частей вполне можно обойтись. Они служат для повышения надежности, но без них система работоспособна. Первое, что стоит запомнить — приобретайте солнечные батареи в конце зимы, начале весны. Во-первых, погода в это время отличная, много солнечных дней, снег отражает солнце, увеличивая общую освещенность. Во-вторых, в это время традиционно объявляют скидки. Далее советы такие:

• Приобретайте солнечные батареи для дома с выходным напряжением 12 В. Именно от такого напряжения работает большая часть бытовой и строительной техники, светодиодные светильники и т.д. Техники, работающей от 24 или 48 вольт намного меньше. Можете посмотреть паспорта или воспользуйтесь поиском.
• Не используйте для освещения лампы накаливания. Они потребляют слишком много электроэнергии, да и работают от 220 в. Замените их на светодиодные. Для них постоянный ток в 12 В — это то, что надо.

  «Полная» система электропитания от солнечных батарей выглядит так

• Не старайтесь сразу купить систему большой мощности чтобы покрыть все возможные потребности. Для начала купите пару модулей без преобразователя/инвертора, подключите к ним ту технику, которая работает от постоянного напряжения. Если вас устроит система, позднее можно нарастить мощность, докупить инвертор и подключить технику, которая работает от 220-230 В. И учтите, что инвертор, даже при выключенной нагрузке, потребляет электроэнергию (потери на преобразовании примерно 30%). То есть ночью, когда все выключено, он просто расходует заряд АКБ. Причем выдает он далеко не идеальную синусоиду. В общем, все что может работать от постоянного напряжения, запитываем от аккумуляторов напрямую.

Если воспользоваться только этими советами, и подключить только технику, которая работает от постоянного напряжения, система солнечных батарей для дома обойдется в гораздо более скромную сумму чем самый дешевый комплект. Но это еще не все. Можно еще часть оборудования оставить «на потом» или вообще обойтись без него.

Без чего можно обойтись

Стоимость комплекта солнечных батарей на 1 кВт в сутки — более тысячи долларов. Немалые вложения. Поневоле задумаешься, а стоит ли оно того и каков же будет срок окупаемости. При нынешних тарифах ждать пока отобьются свои деньги придется не один год. Но можно затраты уменьшить. Не за счет качества, но за счет незначительного снижения комфортности эксплуатации системы и за счет разумного подхода к подбору ее компонентов.

• Не покупайте гелиевые или аккумуляторы глубокого разряда. Они не стоят своих денег. С солнечными батареями для дома отлично работают даже отслужившие свой срок автомобильные АКБ . Они нормально работают еще минимум, 5 лет.

  Если площадь не ограничена, можно купить солнечную батарею на поликристаллических фотоэлементах

• В принципе, можно обойтись еще меньшими средствами. Можно не ставить контроллер. Он стоит не менее 150$ (а при большой мощности 500$), а вся его задача — мониторить состояние заряда батарей. Если бюджет ограничен, купите автомобильные часы, работающие от 12 В, которые также измеряют напряжение, температуру. Они стоят 2-5$ и практически выполняют ту же функцию. А чтобы избежать перезаряда, купите лишний аккумулятор. Или два. Суммарная мощность «лишней» емкости должна быть не ниже 20%. Это и позволит избежать перезаряда, и увеличит емкость системы.

Итак, если бюджет ограничен, можно обойтись несколькими солнечными панелями и аккумуляторными батареями, емкость которых на 20-25% выше максимального заряда солнечных панелей. Для мониторинга состояния купите автомобильные часы, которые еще измеряют напряжение. Это избавит вас от необходимости несколько раз в день измерять заряд на АКБ. Вместо этого вам надо будет время от времени смотреть на показания часов. Для старта это все. В дальнейшем можно докупать солнечные батареи для дома, увеличивать количество АКБ. При желании, можно купить инвертор.

Определяемся с размерами и количеством фотоэлементов

В хороших солнечных батареях на 12 вольт должно быть 36 элементов, на 24 вольта — 72 фотоэлемента. Это количество оптимально. При меньшем числе фотоэлементов вы никогда не получите заявленный ток. И это — лучший из вариантов.

Не стоит покупать сдвоенные солнечные панели — по 72 и 144 элемента соответственно. Во-первых, они очень большие, что неудобно при перевозке. Во-вторых, при аномально низких температурах, которые у нас периодически случаются, они первыми выходят из строя. Дело в том, что ламинирующая пленка при морозах сильно уменьшается в размерах. На больших панелях из-за большого натяжения она отслаивается или даже рвется. Теряется прозрачность, катастрофически падает производительность. Панель идет в ремонт.

Солнечная панель на 4 В имеет 7 элемента

Второй фактор. На больших по размерам панелях должна быть больше толщина корпуса и стекла. Ведь увеличивается парусность и снеговые нагрузки. Но далеко не всегда это делают, так как значительно возрастает цена. Если вы видите сдвоенную панель, а цена на нее ниже, чем на две «обычных», лучше ищите что-то другое.

Еще раз: лучший выбор — солнечная панель для дома на 12 вольт, состоящая из 36 фотоэлементов. Это оптимальный вариант, проверенный практикой.

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и  т.д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Корпус и стекло

Солнечные батареи для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не корродирует, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный корпус должен быть собран из профиля, в котором присутствуют, как минимум, два ребра жесткости. К тому же стекло должно быть вставлено в специальный паз, а не закреплено сверху. Все это — признаки нормального качества.

Бликов на корпусе быть не должно

Еще при выборе солнечной батареи обратите внимание на стекло. В нормальных батареях оно не гладкое, а текстурированное. На ощупь — шершавое, если провести ногтями, слышен шорох. К тому же должно иметь качественное покрытие, которое сводит к минимуму блики. Это означает что в нем не должно ничего отражаться. Если хоть под каким-то углом видны отражения окружающих предметов, лучше найдите другую панель.

Выбор сечения кабеля и тонкости электрического подключения

Подключать солнечные батареи для дома необходимо медным одножильным кабелем. Сечение жилы кабеля зависит от расстояния между модулем и АКБ:

• расстояние менее 10 метров:
  • 1,5 мм2 на одну солнечную батарею мощностью 100 Вт;
  • на две батареи — 2,5 мм2;
  • три батареи — 4,0 мм2;
• расстояние больше 10 метров:
  • для подключения одной панели берем 2,5 мм2;
  • двух — 4,0 мм2;
  • трех — 6,0 мм2.

Можно брать сечение больше, но не меньше (будут большие потери, а оно нам не надо). При покупке проводов, обратите внимание на фактическое сечение, так как сегодня заявленные размеры очень часто не соответствуют действительным. Для проверки придется измерять диаметр и считать сечение (как это делать, прочесть можно тут).

Солнечные батареи для дома: электрическое подключение

При сборе системы можно плюсы солнечных батарей провести используя многожильный кабель подходящего сечения, а для минуса использовать один толстый. Перед подключением к аккумуляторам все «плюсы» пропускаем через диоды или диодные сборки с общим катодом. Это предотвращает возможность замыкания аккумулятора (может вызвать возгорание) при замыкании или обрыве проводов между батареями и аккумулятором.

Диоды используют типа SBL2040CT, PBYR040CT. Если такие на нашли, можно снять со старых блоков питания персональных компьютеров. Там обычно стоят SBL3040 или подобные. Пропускать через диоды желательно. Не забудьте что они сильно греются, так что монтировать их надо на радиаторе (можно на едином).

Еще в системе необходим блок предохранителей. По одному на каждого потребителя. Всю нагрузку подключаем через этот блок. Во-первых, система так безопаснее. Во-вторых, при возникновении проблем, проще определить ее источник (по сгоревшему предохранителю).

stroychik.ru

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.

Содержание статьи:

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

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;
• жесткие.

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.

Галерея изображений

Фото из

Массив монокристаллических солнечных фотоэлементов

Солнечная панель на основе поликристаллов кремния

Солнечная панель в виде пленки

Фотогальванические элементы из селенида индия-меди-галлия

Фотоэлемент на основе арсенида галлия

Солнечные панели со слоем теллурида кадмия

Производство органических солнечных панелей

Солнечная батарея из полиэфира

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

 

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.

sovet-ingenera.com

Виды и особенности солнечных батарей для дома

Такие источники электрического тока, как солнечные панели, позволяют избавиться от зависимости от общих электрических сетей и пользоваться бесплатной электрической энергией со стабильным напряжением в 220 вольт. Многие решают установить солнечные батареи.

Виды

1. Кремниевые.
2. Пленочные.

Каждый из них имеет несколько разновидностей.

Кремниевые солнечные панели для дома могут быть:

1. Монокристаллическими.
2. Поликристаллическими.
3. Аморфными (они являются гибкими, и поэтому их также можно относить к пленочным).

Пленочные панели для дома бывают:

1. Полимерными.
2. Батареями на основе теллурий кадмия.
3. Радиаторами на основе селенида меди-индия.

Все эти виды различаются материалом, который используют для изготовления светочувствительных пластин. Каждый из них рассчитан для использования в бытовой сфере. Они могут вырабатывать ток с напряжением 12, 24 и 48 Вольт. Мощность бывает  разной и зависит от размеров батареи. Малые панели имеют мощность, равную 10 ватт, более крупные, предназначенные для монтажа на крышу дома, обладают мощностью, равной 100, 150, 200, 220, 300 и более ватт.

Чтобы выбрать панель, нужно определить, какие устройства она должна питать и сколько кВт она должна создавать.

Монокристаллические батареи

Они представляют собой самые эффективные солнечные батареи. Так как на планете есть очень большие запасы кремния, цена его не очень большая.

Цену на монокристаллические панели, которые способны создавать ток с напряжением 12 вольт и имеют мощность в 200 или 220 Вт, большая. Причина этого – сложная производственная технология.

Монокристаллическая солнечная батарея с мощностью 10, 100, 150 или 200 ватт представляет собой набор ячеек, которые соединены между собой. Каждая ячейка состоит из очень чистого кремния. Для получения такого материала производители используют метод Чохральского.

Особенностью этого кремния является то, что все зерна его кристаллов параллельны, а кристаллы направлены в одну сторону. Благодаря этому вырезанные из кремния пластины способны продемонстрировать КПД, равный 17-22%. С такой эффективностью не работает ни одна солнечная панель.

Каждая пластина на батарее мощностью 10, 150, 200 или 100 ватт является очень тонкой. Толщина достигает 250-300 мкм. Цвет пластин из чистого кремния является черным.

Производство таких фоточувствительных элементов включает этапы:

1. Получение чистого кремния. После этого материал имеет жидкую форму.
2. Застывание материала.
3. Разрезание на тонкие пластины.
4. Пронизывание пластин сеткой, которая состоит из электродов. Эта сетка собирает и передает ток напряжением 12 и более вольт.

Поликристаллические батареи

Светочувствительные пластины этих панелей состоят из того же кремния. Однако его структуру образуют поликристаллы, которые направлены в разные стороны. В середине каждого кристалла зерна расположены не параллельно. В некоторых местах формируются области, которые имеют зернистые границы. Это приводит к тому, что производительность панели, которая выдает 150 Вт или 0,15 квт, падает. КПД панели составляет 12-18%.

Разная направленность поликристаллов дает возможность улавливать свет с разных направлений, включая и тот, который отражается от различных поверхностей. Поэтому в пасмурную погоду такие панели не сильно теряют КПД. Для сравнения, под спрятанным в тучах небом производительность монокристаллических панелей, генерирующих ток с напряжением 12 вольт, существенно падает.

Неоднородная структура кремния, применяемого в поликристаллических батареях мощностью 100, 200 ватт или 0,25 квт, обусловлена более простым методом производства.

Его особенностями являются:

1. Нагрев исходного кремния до температуры 800-1000 °С (для монокристаллических панелей кремний нагревают до 1400 °С).
2. Медленное охлаждение кремниевого расплава.

Благодаря таким нюансам энергозатраты на производство уменьшаются, и поликристаллические пластины становятся дешевле. В итоге батареи с мощностью 150, 200 Вт стоят меньше.

Поликристаллические панели, которые могут генерировать ток напряжением в 12 или 24 вольт, всегда имеют темно-синий цвет.

Батареи на основе аморфного кремния

Производители изготавливают их не из самого кристаллического кремния, а из кремневодорода или силана. Этот материал не имеет такой производительности, как пластины вышеназванных видов. Его КПД не больше 5-6%.

Процесс изготовления предусматривает нанесение тонкого слоя материала на гибкую подложку. Благодаря этому он получает такие преимущества, как:

1. Отличную гибкость. Сгибание не приводят к повреждению материала и падению его производительности.
2. Очень малую толщину. Она не является большей 1 мкм.
3. Высокий уровень оптического поглощения. Поли- и монокристаллические панели по этому показателю хуже в 20 раз.
4. Относительно малое падение производительности в пасмурную погоду.

Эти три вида являются основными представителями кремниевых солнечных панелей. Кроме них компании научились создавать гибридные солнечные батареи. Они также могут генерировать ток напряжением 12 или 24 вольт.

Один из таких вариантов изготавливают из двухфазного материала, состав которого представлен аморфным кремнием и микро- или нанокристаллами. Доля последних является очень малой. Этого достаточно, чтобы получить такой же КПД, который имеют поликристаллические солнечные батареи мощностью 150 Вт или 0,15 квт.

Пленочные батареи на основе телурия кадмия

Теллур кадмий в качестве основного материала для светочувствительных пластин начали рассматривать еще в 70-х годах. Ученые относили его к числу лучших вариантов для создания панелей, предназначенных для питания космических аппаратов.

Сегодня не все хотят покупать солнечные батареи из этого материала, ведь кадмий – это кумулятивный яд, и поэтому есть мнение, что он может быть опасным. Согласно проведенным исследованиям доля попадающего в атмосферу кадмия очень малая. По этой причине он не способен нанести вред.

Особенности такой панели, которая может иметь мощность в 150 ватт или 0,15 квт:

1. КПД равняется 11%.
2. 1 квт мощности дешевле на 20-30%, чем 1 квт мощности кремниевых солнечных батарей.

Панель из селенида меди-индия

Производители для создания фоточувствительной пластины используют:

1. Селенид.
2. Медь.
3. Индий.

Некоторые из компаний заменяют небольшое количество элементов индия галлием. Причиной такого подхода является частая применяемость его в производстве плоских мониторов. Галлий имеет похожие свойства. Однако КПД панели с таким элементом становится меньше.

Солнечная батарея на основе селенида меди-индия способна превратить 15-20% падающего на нее солнечного излучения в электрическую энергию. По КПД этот вид мало чем отстает от монокристаллической кремниевой батареи с мощностью 100, 150 или 200 Вт.

Полимерные солнечные панели

При создании таких панелей используют возможности органических полупроводников. Солнечная батарея на 50 Вт и большей мощностью (например, 0,1 квт) способна показать КПД, равный 5-6%.

Для производства этих источников тока используют различные органические полупроводники:

• полифенилен;
• углеродные фуллерены;
• фталоциан меди и аналогов.

Благодаря этим материалам солнечная пленка имеет толщину, равную 100 нм.

Главные преимущества такой панели:

1. Малая себестоимость.
2. Легкость и доступность.
3. Невозможность нанести вред окружающей среде.
4. Хорошая механическая эластичность.

 

poluchi-teplo.ru

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.

Загрузка…

gooosha.ru

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.

0.1. Вакуумные солнечные батареи

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

7.1. Гибкие солнечные батареи

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%.

www.techno-guide.ru

Как выбрать солнечные батареи для дома: виды и характеристика

Развитие новейших технологий уверенно шагает вперед, это подарило возможность экономить электроэнергию с помощью использования природной энергии Солнца. Это происходит посредством работы солнечных батарей.

Схема солнечной батареи.

Солнечные батареи представляют собой совокупность фотоэлектрических преобразователей, соединенных между собой.

Фотоэлементы преобразовывают солнечную энергию в электрический ток. Это обеспечивает колоссальную экономию потребления электроэнергии и автономность для потребителя. Данный вид энергии, к тому же, безвреден и способен преобразовывать до 40% солнечного света.

Целесообразность использования солнечной энергии для дома

Солнечные батареи имеют большие преимущества перед традиционными источниками электроэнергии. Во-первых — это бесплатный вид энергии, во-вторых — эти приборы можно использовать в любой точке земного шара. В-третьих, альтернативный ресурс экологически безвреден и не загрязняет окружающую среду.

Схема солнечной батареи для дома.

Установка данного источника энергии — недешевое удовольствие, однако за годы использования он себя полностью окупает и оправдывает. Стоимость таких батарей становится дешевле год от года, так как их схема производства уже известна во всем мире и только усовершенствуется.

Энергия, вырабатываемая солнечными батареями, становится вполне конкурентоспособной с другими видами топлива. А в сельской местности, вдали от цивилизованных центральных регионов, использование солнечных батарей выгоднее традиционных ресурсов, а в некоторых случаях они могут стать единственным источником электроэнергии.

Не стоит пугаться высокой стоимости нетрадиционных энергоресурсов, так как в конечном итоге они существенно сэкономят семейный бюджет. Долговечность использования данного вида топлива составляет от 12 до 25 лет. За это время потребитель будет получать бесплатную электроэнергию. Конечно, большое преимущество получат жители южных регионов. Для жителей России, то есть для жителей средней полосы, где интенсивность Солнца продолжается с апреля по ноябрь, экономия электроэнергии тоже получается существенной.

Например, обеспечение дома горячей водой с помощью солнечных батарей осуществляется на 70% в осеннее — весенний период. Летом этот показатель может достигать 100%! Но даже зимой, когда интенсивность Солнца существенно понижена, солнечные батареи продолжают работать, обеспечивая экономию традиционного энергопотребления.

Схема энергетических пластин.

Недостатками энергетических пластин можно считать:

1. Высокую стоимость.
2. Снижение производительности фотоэлементов при высокой температуре.
3. По истечении времени могут снизиться технические характеристики.
4. Поверхность пластин необходимо постоянно чистить для более эффективной работы.

Солнечные энергоносители нельзя рассматривать как автономный источник энергии. Это дополнительный энергоноситель, который полностью оправдывает себя.

Вернуться к оглавлению

Виды и характеристика альтернативного энергоресурса

Солнечные батареи бывают 3 основных типов:

1. Монокристаллические.
2. Поликристаллические.
3. Тонкопленочные на основе кремния.

Схема монокристаллической солнечной батареи.

Первый вид батарей представляет собой кремниевые пластины и является самым эффективным энергопреобразователем. Эти приборы при большой мощности малы по размеру, что позволяет им занимать малую площадь на крыше дома.

Монокристаллическая пластина состоит из множества силиконовых ячеек, которые преобразовывают солнечную энергию. Такие батареи широко используют на судах, так как их конструкция хорошо выдерживает влагу. Однако их работа зависит от качества попадания прямых солнечных лучей. Так, небольшие облака, закрывшие Солнце, могут заблокировать процесс преобразования энергии.

Таким образом, монокристаллические батареи при компактных размерах обладают высокой мощностью, они надежны, имеют небольшую массу и просты в монтаже. Эти батареи достаточно гибки, они способны принимать любые формы, что позволяет уложить их на крыше дома незаметно.

Ввиду того, что монокристаллические солнечные батареи самые надежные, они и самые дорогие. Этот вариант подходит тогда, когда деньги — не проблема, и хочется выбрать качественную продукцию.

Поликристаллические пластины изготовлены из поликристаллического кремния. Данный энергоресурс характеризуется наличием красивых синих кристаллов разной формы.

Схема подключения солнечной батареи.

Это тоже достаточно эффективный и мощный вид батарей, но меньшей стоимостью. Именно благодаря выгодному соотношению цена-качество данная продукция завоевала большую популярность среди потребителей. Новейшие технологии изготовления приблизили качество поликристаллических батарей к высокому качеству монокристаллических. Данный вид солнечных пластин — лучший вариант источника энергии жилого дома, школы, административного здания.

Тонкопленочные батареи — самый дешевый вид, они наименее эффективны. Занимая большую площадь на крыше дома, этот энергоноситель вырабатывает малую мощность на 1 м², по сравнению с предыдущими двумя. Его главное преимущество в том, что пыль не наносит его поверхности вреда. Тонкопленочным батареям не страшна облачность: при пасмурной погоде их эффективность снижается лишь на 20%.

Вернуться к оглавлению

Какие солнечные батареи выбрать для дома

Выбирая для домов солнечные пластины, необходимо рассмотреть качества, которыми они должны обладать:

1. Батарея должна иметь высокий коэффициент полезного действия. Количество энергии, вырабатываемое прибором на м² — главный и определяющий параметр данной продукции.
2. Высокое качество фотоэлементов.
3. Наличие защитных диодов.
4. Наличие соединительных кабелей и разъемов. Наличие данных элементов упрощает монтаж и избавляет покупателя от дополнительных расходов.
5. Долговечность батареи. Солнечные батареи среднего качества имеют срок гарантии 10 лет, то есть за это время они смогут лишь себя окупить. А вот качественные батареи имеют срок гарантии 25 лет, что позволят не только окупить себя, но и сэкономить семейный бюджет.
6. Солнечные батареи должны быть известных брендов. Репутация производителя — это залог качества продукции.

Принцип работы солнечной батареи.

Мощность пластины влияет на ее цену: чем мощнее батарея, тем она дороже. Выбор солнечной панели для дома должен обуславливаться ее способностью полностью обеспечить поставку энергии для всего дома, то есть для всех электроприборов. Это значит, данная энергосистема должна быть достаточной мощности и соответствовать размерам крыши дома. Ведь чем мощнее батарея, тем она габаритнее.

На качество и размеры данной энергосистемы влияет эффективность ее фотоэлементов. Монокристаллические и поликристаллические панели имеют эффективность 12-19%. Но размеры батареи будут разные, в зависимости от эффективности фотоэлементов. Это значит, что панель мощностью 100 Вт и с эффективностью 12% имеет большую площадь, чем панель такой же мощности, но эффективностью 19%.

Тонкопленочный энергоноситель — самый дешевый, но он обладает минимальной мощностью и занимает существенную площадь на крыше. Поэтому выбор солнечной энергосистемы не должен определяться низкой ценой. Необходимо выбрать такую энергосистему, чтобы она обеспечила необходимую мощность и поместилась на крыше. Самый оптимальный вариант — это поликристаллическая пластина.

Солнечные батареи приобретают все большую популярность благодаря превосходному физическому свойству давать дешевый вид электроэнергии.

1poteply.ru