Вы тут:

Солнечные панели

Солнечные панели, солнечные батареи, фотоэлектрические модули - все это одно и то же оборудование, которое позволяет извлекать электрическую энергию из солнечного излучения, падающего на их поверхность.
 
На этой странице мы постараемся коротко изложить всю главную информацию, которая необходима нам для ознакомления с принципом работы солнечных батарей их разновидностями и применением в различных решениях.

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

На рисунке ниже мы в разрезе можем увидеть типичную структуру фотоэлектрического модуля. Однако следует понимать, что на сегодня множество мировых производителей постоянно работают над усовершенствованием солнечных батарей, их размерами, системой дополнительного охлаждения, характеристиками и конечно же КПД. Усовершенствованию подверглась лишь конструкция и материалы, используемые в производстве, благодаря которым производители постепенно увеличивают такой важный параметр, как коэффициент фотоэлектрического преобразования или КПД устройства. Стоит также сказать, что величина выходного тока и напряжения солнечной батареи напрямую зависит от уровня внешней освещенности, который воздействует на неё.

 

 

Что же влияет на КПД солнечной батареи и сколько % ее КПД? Конечно - это технология и материалы по которым они были изготовлены. Самыми ходовыми и имеющими наибольший процент КПД продолжают являться солнечные батареи, изготовленные на основе монокристалла или поликристалла кремния. Причем вторые из-за относительной дешевизны становятся все распространеннее. К какому типу конструкции солнечная батарея относится можно определить невооруженным глазом. Монокристаллические светопреобразователи имеют исключительно чёрно-серый цвет, а модели на основе поликристалла кремния выделяет синяя поверхность. Поликристаллические солнечные батареи, изготавливаемые методом литья, оказались более дешевыми в производстве. Однако и у поли и монокристаллических пластин есть один недостаток — конструкции солнечных батарей на их основе не обладают гибкостью, которая в некоторых случаях не помешает.

КПД таких солнечных батарей, в зависимости от производителя, варьирется в пределах 10-20 %. Самые распостраненные панели имеют примерно одинаковый на сегодня % КПД - это примерно 13-14,5 %.
На рисунке ниже мы рассмотрим наиболее распостраненные виды солнечных батарей, которые производятся ведущими мировыми производителями - это поликристаллические, монокристаллические, аморфные модули. Так же на сегодня все чаще встречаются гибридные и черные панели с повышенным КПД.
 
Мы рассмотрим более детально несколько из них. В основном при построении солнечных систем используют несколько типов батарей - это монокристаллические, поликристаллические и аморфные панели.
 
Монокристаллические кремниевые батареи представляют собой силиконовые ячейки, объединенные между собой. Для их изготовления используют максимально чистый кремний, получаемый по методу Чохральского. После затвердевания готовый монокристалл разрезают на тонкие пластины толщиной 250-300 мкм, которые пронизывают сеткой из металлических электродов. Используемая технология является сравнительно дорогостоящей, поэтому и стоят монокристаллические батареи дороже, чем поликристаллические или аморфные. Выбирают данный вид солнечных батарей за высокий показатель КПД (порядка 17-22%).
 
Поликристаллические - для их получения кремниевый расплав подвергается медленному охлаждению. Такая технология требует меньших энергозатрат, следовательно, и себестоимость кремния, полученного с ее помощью меньше. Единственный минус - поликристаллические солнечные батареи имеют более низкий КПД (12-18%), чем их моно «конкурент». Причина заключается в том, что внутри поликристалла образуются области с зернистыми границами, которые и приводят к уменьшению эффективности элементов.

Аморфные батареи относятся к кремниевым, а если в зависимости от технологии производства – к пленочным. В случае изготовления аморфных панелей, используется не кристаллический кремний, а силан или кремневодород, который тонким слоем наносится на материал подложки. КПД таких батарей составляет всего 5-6%, у них очень низкий показатель эффективности, но, несмотря на эти недостатки они имеют и ряд достоинств:

- показатель оптического поглощения в 20 раз выше, чем у поли- и монокристаллов;
- толщина элементов меньше 1 мкм;
- в сравнении с поли- и монокристаллами имеют более высокую производительность при пасмурной погоде;
- повышенная гибкость.

Помимо описанных выше видов кремниевых солнечных батарей, существуют и их гибриды. Так для большей стабильности элементов используют двухфазный материал, представляющий собой аморфный кремний с включениями нано- или микрокристаллов. По свойствам полученный материал сходен с поликристаллическим кремнием.

Так же на сегодня существуют и другие панели с импользованием различных материалов таких как кадмий. Батареи на основе CdTe являются одними из самых перспективных в земной солнечной энергетике. Так как кадмий является кумулятивным ядом, то дискуссии возникают лишь по одному вопросу - токсичен или нет? Но исследования показывают, что уровень кадмия, высвобождаемого в атмосферу, ничтожно мал, и опасаться его вреда не стоит. Значение КПД составляет порядка 11%. Согласитесь, цифра небольшая, зато стоимость ватта мощности таких батарей на 20-30% меньше, чем у кремниевых.

Основные решения, которые использутся в Украине и за ее пределами это:

- автномные системы уличного освешения с использованием светодиодных прожекторов;

В комплект таких решений в основном входит такое оборудование: солнечная батарея (необходимой мощности), уличный LED светильник (нужной мощности и яркости), аккумуляторная батарея (подбирается исходя из необходимого времени работы светильника), контроллер заряда (устройство регулирующее правильный заряд аккумулятора и система управления питанием светильника), провода подключения и опора (для закрепления всего перечисленного оборудования).

 


 

 

- автономная солнечная система для частного дома или дачи;

 


Комплектность такого решения напрямую зависит от необходимой мощности и времени автономной работы.

Как правило в основной коплект входят: необходимое количество солнечных батарей (требуемой мощности и вольтажа), контроллера заряда (требуемого ампеража), базы необслуживаемых специализированных аккумуляторов (требуемой емкости и вольтажа), системы креплений для солнечных батарей (в зависимости типа расположения), проводов перемычек и коннекторов для обвязки базы аккумуляторв и солнечных панелей, преобразователя напряжения (требуемой мощности и вольтажа).

Solar-Time (c) 2014-2017 // AlexandrS
SiteMap.xml
Наверх