Солнечные батареи: 3 вида

Содержание
  1. Немного истории
  2. Так что же это за системы и как они работают
  3. Получение «солнечного» кремния
  4. Что такое солнечная панель?
  5. Область применения солнечных батарей
  6. Что такое солнечная батарея
  7. Обработка
  8. Принцип работы индивидуальной солнечной батареи
  9. Технические характеристики солнечной панели
  10. Самые эффективные солнечные батареи
  11. Основные параметры солнечной батареи
  12. Сила тока
  13. Лучшие солнечные панели
  14. Delta SM 150-12 P
  15. Exmork ФСМ-100П
  16. TOPRAY 100 ватт 12В
  17. Feron PS0303 150W
  18. Delta SM 200-12 P
  19. SOLAR.BATTERY 30W
  20. BioLite SolarPanel 5
  21. Feron PS0401
  22. NESL AM-SF7
  23. Solar Pack SW-H05
  24. TOPRAY Solar TPS-102-15
  25. Сопоставление технических характеристик рассмотренных моделей
  26. Эффективность работы зимой
  27. Элементы для улучшения работы
  28. Как подобрать солнечную панель?
  29. Конструкция тонкопленочных панелей
  30. Недостатки и преимущества источников солнечной энергии
  31. Плюсы
  32. Минусы
  33. Заключение
  34. Корпус и стекло
  35. Разновидность солнечных батарей
  36. Использование на даче
  37. Недостатки солнечных батарей
  38. Процесс изготовления кремниевых конструкций
  39. Как сделать мини-электростанцию на солнечных батареях
  40. Принцип работы
  41. Сборка бытовой гелиосистемы
  42. Поликристаллические
  43. Описание
  44. Недостатки
  45. Солнечная батарея для отопления дома
  46. Как повысить эффективность солнечных батарей?
  47. Стоит ли брать солнечные батареи?
  48. Хорошая реклама
  49. Как работает солнечная батарея (видео)
  50. Арсенид — галлиевые
  51. Заключение
  52. Подводя итог
  53. Полимерные и органические аналоги
  54. Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей
  55. Стоимость
  56. Светочувствительность

Немного истории

Первые попытки использования энергии солнца для получения электричества были предприняты еще в середине двадцатого века. Тогда ведущие страны мира предпринимали попытки строительства эффективных термальных электростанций. Концепция термальной электростанции подразумевает использование концентрированных солнечных лучей для нагревания воды до состояния пара, который, в свою очередь, вращал турбины электрического генератора.

солнечная батарея

Поскольку, в такой электростанции использовалось понятие трансформации энергии, их эффективность была минимальной. Современные устройства напрямую преобразуют солнечные лучи в ток благодаря понятию фотоэлектрический эффект.

Современный принцип работы солнечной батареи был открыт еще в 1839 году физиком по имени Александр Беккерель. В 1873 году был изобретен первый полупроводник, который сделал возможным реализовать принцип работы солнечной батареи на практике.

солнечная батарея

Так что же это за системы и как они работают

Фотоэлектрические системы энергоснабжения (ФСЕ) работают по принципу физического закона фотоэффекта. Не вдаваясь в подробности его можно описать как превращение солнечного света в электрические микроразряды.

Как известно, солнце это неограниченный источник энергии, но только незначительная ее часть доходит к поверхности земли. Однако и этой энергии вполне достаточно, учитывая что современные панели могут использовать до 45% от ее количества.

Получение «солнечного» кремния

В качестве сырья используется кварцевый песок с высоким массовым содержанием диоксида кремния (SiO2). Он проходит многоступенчатую очистку, чтобы избавиться от кислорода. Происходит путем высокотемпературного плавления и синтеза с добавлением химических веществ.

Очищенный кремний представляет собой просто разрозненные куски. Для упорядочивания структуры и выращиваются кристаллы по методу Чохральского.

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

Происходит это так: куски кремния помещаются в тигель, где раскаляются и плавятся при t 1500 С. В расплав опускается затравка – так сказать, образец будущего кристалла. Атомы, располагаются в четкую структуру, нарастают на затравку слой за слоем. Процесс наращивания длительный, но в результате образуется большой, красивый, а главное однородный кристалл.

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

Что такое солнечная панель?

Солнечные панели преобразуют свет в электричество.

Самый мощный источник дающий  солнечное излучение – Солнце, поэтому их называют “солнечными” панелями. Все виды элементов в их характеристиках  называют фотоэлектрическими, что означает “свет- электричество”.

Используется множество соединенных элементов поэтому называется панелями.

Производство электроэнергии зависит от количества света, который попадает на фотоэлементы и от вида элементов.

Интересно, что космические аппараты обычно проектируются с солнечными батареями.

Область применения солнечных батарей

Человечество научилось пользоваться солнечной энергией во многих областях своей жизни. Какие существуют солнечные батареи и где именно применяются? Вот самые интересные факты:

  1. Электроника – уже давно во всем мире делают портативные устройства вроде калькуляторов, карманных фонариков и пр.
  2. Авиация – в данной области не так давно произошел прорыв: в Швейцарии создан самолет, использующий лишь солнечную энергию, запасая ее в батареи аккумулятора. Первый полет прототипа продолжался 26 часов.
  3. Электромобили – здесь применение солнечной энергии малоэффективно, КПД на уровне 10–15%. Поэтому много электричества для аккумулятора автомобиль запасти не может, к тому же солнце светит не всегда, сокращая тем самым суточный пробег.
  4. Энергообеспечение зданий – крыши домов некоторых тропических стран оборудованы солнечными батареями. Так значительно экономится электричество.
  5. Дороги – в 2014 открылась велодорожка в Голландии, выложенная солнечными панелями. Проект оказался недостаточно эффективен, но сейчас рассматривается строительство проезжих частей из солнечных батарей во Франции. По таким дорогам электромобили смогут передвигаться без подзарядки.
  6. Космос – здесь солнце светит постоянно и без помех для солнечного модуля, поэтому на космических аппаратах они устанавливаются повсеместно.
  7. Медицина – учеными из Южной Кореи была разработана солнечная батарея, вживляемая под кожу. Она тоньше волоса в 15 раз, ее цель – обеспечить имплантированное в тело оборудование бесперебойным электричеством.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (или панель) – это элемент питания (называется фотопластина), меняющий свою проводимость и выделяющий энергию при воздействии солнечных лучей. Именно такое преобразование позволят обогащать жилую конструкцию необходимым электричеством. Как правило, солнечные панели имеют различные виды.

Солнечные батареи бывают нескольких видов

В продажу поступают такие конструкции, как:

  • Монокристаллическая;
  • Поликристаллическая;
  • Аморфная.

У каждой конструкции есть определенная производительность, от чего напрямую зависит принцип работы и цена. Пластиной с минимальной мощностью считается батарея, сделанная на основе монокристаллов, а также у них самая низкая цена. В основном, их стараются использовать в тех условиях, где постоянная подача электричества не является слишком важной.

А материалы для изготовления  солнечной батареи можно купить в специализированном магазине. Собрать конструкцию достаточно легко. Подробности читайте на сайте: https://homeli.ru/stroitelstvo-doma/inzhenernye-sistemy/otoplenie/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami

Обработка

Этот этап начинается с измерения, калибровки и обработки монокристалла для придания нужной формы. Дело в том, что при выходе из тигля в поперечном сечении он имеет круглую форму, что не очень удобно для дальнейшей работы. Поэтому ему придается псевдо квадратная форма. Далее обработанный монокристалл стальными нитями в карбид — кремниевой суспензии или алмазно — импрегнированной проволокой режется на пластинки толщиной 250-300 мкм. Они очищаются, проверяются на брак и количество вырабатываемой энергии.

Принцип работы индивидуальной солнечной батареи

Владелец частного дома и непосредственно таких батарей должен тщательно следить за тем, чтобы фотоэлектрическая панель была чистой, так как если на ее покрытие будет попадать большое количество таких загрязнений, как снег, помет птиц и даже сухая листва, то это снизит эффективность работы и снизит уровень подаваемого напряжения. Солнечная батарейка для дома работает по особому принципу.

Принцип работы индивидуальной солнечной батареи

А именно:

  1. Происходит улавливание энергии солнца пластиной, сделанной на основе кремния.
  2. При нагревании происходит высвобождение энергии.
  3. Далее активизируются электроны, это способствует их передвижению по проводнику.
  4. Проводниками ток направляется в полость аккумулятора, это формирует своеобразную подзарядку.
  5. Посредством проводного подключения, ток поступает к бытовым приборам.

Принцип действия установки вполне понятен, но стоит ознакомиться с особенностями проведения обслуживания батарей и требуется ли оно вовсе. Первоначально нужно отметить тот факт, что в солнечной батареи полностью отсутствует движущая часть, так как это стационарные конструкции.

Технические характеристики солнечной панели

Посмотреть их можно в инструкции на изделие. К техническим характеристикам гелиопанелей относится;

Пример характеристики солнечной панели

Пример характеристики солнечной панели

Мощность солнечных панелей и размеры. Чем больше мощность, тем меньше стоимость на ватт. Для большой мощности выгоднее приобретать большие панели;

Допустимые пределы отклонения по мощности или толеранс. Отклонение может быть положительным и отрицательным. Покажем на примере, толеранс 0 + 4 ватта;

КПД солнечной панели. Конечно же, лучше приобретать панели с высоким КПД;

Температурный коэффициент – это влияние температуры на такие параметры как мощность, напряжение и ток. Температурный коэффициент должен быть минимальным;

Срок службы солнечных панелей. Отдельные производители дают 20 лет эксплуатации панелям с гарантией 5 лет. Правильная установка солнечных батарей может резко поднять эффективность. После 15 лет работы гелиопанели могут снизить производительность на 10%, а после службы в 30 лет на 20%. Хорошего качества панели могут работать в диапазоне температур -40 +90 °С.

Самые эффективные солнечные батареи

Самыми эффективными признают монокристаллические панели, которые могут демонстрировать КПД до 22 %. Это промышленные образцы, которые есть в продаже.

Опытные экземпляры значительно эффективнее. Но их пока нельзя приобрести. Поэтому рассматривать возможности солнечных батарей следует только у доступных разновидностей. На втором месте находятся поликристаллические панели и некоторые модели пленочных модулей. Остальные виды пока отстают, но процесс доводки их возможностей ведется непрерывно.

Основные параметры солнечной батареи

Максимальная мощность (Maximum power)

Этот параметр солнечной панели показывает, какую максимальную мощность может выдать такая панель в солнечный день, при условии, что солнце будет в зените и панель будет полностью освещаться солнечными лучами.

Максимальное напряжение при нагрузке (Maximum power voltage)

Максимальное значение напряжение при условии, что панель выдает в нагрузку максимальную мощность. То есть этот параметр также учитывает, что панель должна быть под солнцем в зените в яркий солнечный день.

Максимальный ток, который может выдать солнечная панель в нагрузку (Maximum Power Current)

Этот параметр показывает, какой максимальную силу тока может выдать панель в нагрузку.

Напряжение в холостом режиме (Open Circuit Voltage)

Это напряжение на клеммах солнечной панели в яркий солнечный день, при условии, что к клеммах не подсоединяется никакая нагрузка.

Ток короткого замыкания ( Short Circuit Current)

Это сила тока, которая будет течь в цепи солнечной панели, если ее клеммы соединить между собой, при условии, что панель находится под солнцем.

Ну а далее различные массо-габаритные характеристики. Также в сопроводительном листе были указаны такие параметры, как КПД солнечного модуля = 15,2%, закаленное матовое стекло толщиной в 3,2 мм, а также рабочий диапазон температур от -40 и до +80 градусов по Цельсию. По заявлению производителя, такая панель выдерживает град размером в горох и срок ее службы составляет 15-20 лет. Ну что же, поживем увидим.

Сила тока

Сила электрического тока в солнечном элементе зависит от таких факторов, как:

  • количество света, попавшего на поверхность элемента;
  • интенсивность излучения источника света;
  • площадь принимающего фотоны элемента;
  • угол падения света на принимающий элемент;
  • время эксплуатации элемента;
  • КПД системы (в настоящее время у самых передовых аналогов он составляет не более 24%. О КПД солнечных батарей Вы можете прочитать в этой статье.);
  • температура окружающего воздуха (чем выше она, тем больше у элемента сопротивление).

Лучшие солнечные панели

Delta SM 150-12 P

Поликристаллическая батарея номинальной мощностью 150 Вт и напряжением 12 В, состоящая из 36 фотоэлементов. При ее изготовлении использовались элементы первой категории качества (Grade A). Панель ориентирована на сбор рассеянной солнечной энергии в пасмурную погоду и холодный период года. Температура эксплуатации модуля заключена в диапазон от -40 до +85°С. Нормальная рабочая температура без потери мощности +47°С. Температурный коэффициент мощности составляет -0,45%. Эффективность фотоэлектрического преобразования (КПД) 17,12%. Гарантийный срок эксплуатации – 10 лет. Производитель – Китай.

Стоимость от 5950 руб.

Delta SM 150-12 P

Достоинства:

  • высокая производительность даже при сплошной облачности;
  • закаленное стекло высокой прозрачности;
  • прочный алюминиевый профиль и жесткая конструкция защищает панель от деформации.

Недостатки:

  • снижение мощности при росте температуры.

Exmork ФСМ-100П

Поликристаллический кремниевый модуль из 36 клеток с номинальным напряжением 12 В и паспортной мощностью 100 Вт. Класс качества — Grade A. Диапазон рабочих температур от -40 до +80°С. Нормальная рабочая температура +45°С. КПД фотоэлектрического элемента в пределах 17,3%. Гарантия на панели составляет 10 лет. Производитель батарей – Китай.

Стоимость: от 4000 руб.

Exmork ФСМ-100П

Достоинства:

  • светопроницаемость стекла 97%;
  • закаленное стекло выдерживает даже  крупный град;
  • выдерживает ветер со скоростью 60 м/с;
  • срок службы, заявленный производителем не менее 30 лет.

Недостатки:

  • не выявлено.

TOPRAY 100 ватт 12В

Монокристаллическая кремниевая гибкая солнечная панель. Напряжение 12 В, мощность 100 Вт. Батарея состоит из 32 ячеек. Фотоэлектрические элементы имеют категорию качества Grade A. Их эффективность преобразования может достигать более 20%. Температурные условия работы от -40 до +85°С. Срок службы при правильной эксплуатации доходит до 20 лет. Производитель – Китай.

Стоимость: от 9960 руб.

TOPRAY 100 ватт 12В

Достоинства:

  • тонкая и легкая;
  • эффективно преобразует прямое излучение Солнца;
  • эффективно работает на морозе.

Недостатки:

  • применима только для прямого излучения.

Feron PS0303 150W

Переносная панель с максимальной мощностью 150 Вт и выходным напряжением 17,6 В. Предназначена для питания электроприборов, рассчитанных на напряжение 12-14 В, а также для заряда автомобильных аккумуляторов. Рабочая температура от -40 до +85°С. Гарантийный срок эксплуатации: 3 года. Произведена в Китае.

Стоимость 18700 руб.

Feron PS0303 150W

Достоинства:

  • удобная для транспортировки складная модель;
  • PWM контроллер оборудован светодиодной индикацией уровня заряда, подключенной нагрузки;
  • аккумулятор защищен от избыточного заряда, переразряда и перегрузки;
  • в комплекте сумка для переноски;
  • возможна зарядка мобильных устройств через USB разъем.

Недостатки:

  • малый срок гарантии.

Delta SM 200-12 P

Солнечная панель из поликристаллического кремния мощностью 200 Вт и напряжением 12 В. Кремниевые элементы относятся к А категории качества. Фотоэлектрический модуль включает 72 ячейки. Рабочая температура заключена в пределах от -40 до +85°С. Наиболее оптимальная температура для работы без потери мощности составляет +47°С. Эффективность фотоэлектрического преобразования элемента равна 17,4%, всего модуля – 15,5%. Гарантийный срок эксплуатации – 10 лет. Производитель – Китай.

Стоимость: от 8800 руб.

Delta SM 200-12 P

Достоинства:

  • потеря мощности за 10 лет не более 10%;
  • прочное каленое стекло толщиной 3,2 мм;
  • эффективно преобразует рассеянную солнечную энергию.

Недостатки:

  • не выявлено.

SOLAR.BATTERY 30W

Солнечная панель с креплением мощностью 30 Вт и напряжением 12 В. Рабочая температура от -40 до +50°С. Предназначена для использования в качестве резервного источника питания. Гарантия: 1,5 года. Срок службы – 10 лет. Производитель: «Бастион» – Россия.

Стоимость: от 7600 руб.

SOLAR.BATTERY 30W

Достоинства:

  • поворотный кронштейн позволяет поворачивать панель вслед за движением солнца;
  • можно использовать при стопроцентной влажности воздуха;

Недостатки:

  • производитель не указывает тип фотоэлемента.

BioLite SolarPanel 5

Монокристаллическая солнечная панель мощностью 5 Вт. Имеет два выхода: USB и micro USB. Производитель – США, собрана в Китае.

Стоимость: от 5690 руб.

BioLite SolarPanel 5

Достоинства:

  • подставка позволяет устанавливать батарею на различные поверхности;
  • встроенные солнечные часы помогают настроить оптимальный угол наклона панели;
  • есть индикатор, показывающий силу заряда.

Недостатки:

  • не выявлено.

Feron PS0401

Портативная аккумуляторная солнечная панель с литий-ионной батареей. Рабочая температура +10 — +45°С. Номинальное напряжение модуля 9 В, мощность 3 Вт. Производитель – Китай.

Стоимость от 2900 руб.

Feron PS0401

Достоинства:

  • в комплект входят 2 лампочки, блок питания и различные кабеля, необходимые для зарядки мобильных устройств;
  • компактная, удобно брать в поход или на рыбалку;

Недостатки:

  • узкий диапазон рабочей температуры.

NESL AM-SF7

Мобильная компактная складная солнечная система. Состоит из складной панели и накопителя (powerbank). Солнечные батареи вшиты в чехол из плотной синтетической ткани. Панель имеет выход USB, который может использоваться для зарядки небольших мобильных устройств или для подключения накопителя. Температурный режим использования от -20 до +50°С. Эффективность преобразования энергии солнца составляет более 17%. Срок службы может достигать 20 лет. Производитель – Китай.

Стоимость от 3990 руб.

NESL AM-SF7

Достоинства:

  • емкость накопителя 6000 мАч;
  • в комплект входит шнур для телефонов с разными разъемами;
  • идеально подходит для отдыха в местах лишенных источников энергии.

Недостатки:

  • powerbank не может одновременно заряжаться от солнечных батарей и питать какое-либо устройство.

Solar Pack SW-H05

Данная модель представляет собой переносное зарядное устройство. Эта солнечная панель, по заявлениям производителя, обладает высокой производительностью и эффективностью в размере 18,5%. Выход USB 5 позволяет заряжать различные телефоны, видео и фотокамеры, iPhone, IPOD и др.

Стоимость: от 1300 руб.

Solar Pack SW-H05

Достоинства:

  • компактная;
  • стильная;
  • удобно использовать на отдыхе на природе.

Недостатки:

  • очень мало информации о данном продукте в сети.

TOPRAY Solar TPS-102-15

Портативная солнечная батарея на основе тонкопленочной технологии. Фотоэлементы поглощают энергию солнца не только от прямых лучей, но и от рассеянного излучения в пасмурную погоду. Батарея заключена в прочный алюминиевый корпус, а снаружи закрыта двойным ударопрочным стеклом. Данная модель ориентирована на зарядку аккумуляторов (12 В), а также на  питание бытовых электроприборов. Производитель: Китай.

Стоимость: от 4680 руб.

TOPRAY Solar TPS-102-15

Достоинства:

  • минимальные потери мощности при нагревании;
  • в комплекте аккумуляторные зажимы, переходники.

Недостатки:

  • не выявлено.

Сопоставление технических характеристик рассмотренных моделей

Модель Номинальное напряжение, В Номинальная мощность, Вт КПД Габариты, мм Вес, кг
Delta SM 150-12 P 12 150 17,12 1485х668х35 11,6
Exmork ФСМ-100П 12 100 17,3 1000х670х35 8,8
TOPRAY 100 ватт 12В 12 100 20 1100х570х2,5 2,2
Feron PS0303 150W 17,6 150 17 1340х780х35, в сложенном виде 664х758х75 15,1
Delta SM 200-12 P 12 200 15,5 1330х990х35 16,4
SOLAR.BATTERY 30W 12 30 540х430х150 5,6
BioLite SolarPanel 5 5 257х208х24 0,34
Feron PS0401 9 3 220х135х17 0,9
NESL AM-SF7 5 7 17 250х480, в сложенном состоянии 25х17х1 0,44
Solar Pack SW-H05 5 5 18,5 227х196х10 0,12
TOPRAY Solar TPS-102-15 12 15 970х340х20 5,5

Эффективность работы зимой

Для гелиосистемы морозная погода не играет роли. Главным здесь является количество ясных световых дней. И, к примеру, если использовать солнечную батарею для горячего водоснабжения, даже в зимний период тридцатиградусных морозов можно стабильно иметь в баке воду температурой 40°C – 50°C.

В регионах с резко континентальным климатом и суровой зимой отказаться от центрального отопления не получится. Но можно дополнить систему баками косвенного нагрева, которые позволяют совмещать различные источники тепла с возможностью включения в работу энергии солнца автоматически и по мере необходимости.

А также можно использовать гелиосистему для поддержки отопления в системе «теплый пол». При этом для 100 квадратных метров пола необходимо примерно 8 коллекторов. Но в летнее время такая большая система будет избыточной, разве что можно использовать ее для поддержания температуры в бассейне или сауне.

В зимний период разумнее использовать накопленную за лето энергию. В данном случае необходимо будет дополнительно установить аккумулятор для накопления электрического заряда.

Его роль в системе вполне понятна – аккумулятор позволит запастись электричеством солнечного модуля. И тогда можно будет использовать солнечную энергию в качестве электричества.

Элементы для улучшения работы

Солнечный трекерСБ на солнечном трекереДля организации более эффективной работы фотоэлементов в конструкции солнечной батареи используют диод Шоттки.

Он представляет собой диод полупроводникового типа, который имеет меньше по сравнению с другими конструкциями падение напряжения при включении напрямую.

Он работает на основе использования перехода p-n типа в среде “металл-проводник”. Сравнение с кремниевыми диодами показывает, что прямое напряжение снижается в среднем с 0,65 В до 0,35 В, что способствует росту КПД системы.

Для более эффективного попадания солнечного света на поверхность батареи разработано и используется специальное устройство – солнечный трекер. Данное устройство предназначено для слежения за движением Солнца и поворота солнечной панели (батареи) таким образом, чтобы на её поверхность попадало как можно больше солнечных лучей (оптимизация угла падения лучей).

Для более рационального соединения двух и более панелей солнечных батарей и получения нужного сопротивления в такой системе используются специальные сертифицированные коннекторы, например МС4 Т (male+female).

Как подобрать солнечную панель?

Как видите, типы солнечных батарей различны.

Подбирать устройство необходимо, исходя из многих факторов:

  • степени освещенности территории;
  • климата;
  • площади помещения;
  • количества бытовых приборов;
  • финансового бюджета;
  • площади крыши;
  • возможности пользования стационарными электросетями;
  • отдаленности от населенного пункта.

Естественно, если вы собираетесь поставить солнечные панели на дачу, где проводите время только летом, стоит побеспокоиться о безопасности вашего имущества.

Если у вас длинный световой день, хорошо освещаемая территория, то отдайте предпочтение моно- и поликристаллическим моделям. В холодных широтах приобретайте поликристаллические или полимерные фотоэлементы.

solnechnye-elementy-i-ih-vidy-18.jpg

Читайте также:

Характеристики солнечных батарей

Конструкция тонкопленочных панелей

Характерной особенностью таких конструкций является их высокая производительность даже при воздействии рассеянного света. В течение года суммарная мощность этих устройств на 15% превышает кремниевые аналоги. В этом заключаются их явные преимущества.

Виды солнечных батарей

На определенном этапе, в зависимости от площади, тонкопленочные солнечные батареи начинают преобладать над другими типами модулей. При пасмурной погоде они будут работать значительно эффективнее, так же как и при высокой температуре в жаркую погоду, как и планировал изобретатель. Благодаря физическим свойствам эти изделия часто применяются в декоративной отделке фасадов зданий и в других дизайнерских решениях. Специалисты прогнозируют, что это солнечные батареи будущего.

Важным конструктивным решением является нанесение тонкой пленки на цилиндрические поверхности. В качестве такого цилиндра используется стеклянная трубка, которая после нанесения фотоэлемента помещается внутрь другой трубки. Вторая трубка имеет больший диаметр и к ней подведены электрические контакты.

Благодаря цилиндрическому исполнению, пленочные солнечные батареи поглощают большее количество света, а 40 деталей свободно размещаются на площади 2 м2. Они устойчивы к сильным порывам ветра и могут свободно устанавливаться на крышах.

Виды солнечных батарей

В настоящее время плёночные конструкции оснащаются различными типами каскадных элементов, обладающих многослойной структурой. Вместо одного, в них имеется несколько р-п переходов, что в значительной степени увеличивает эффективность таких модулей. В результате, электрическая энергия, генерируемая панелями, снижает свою себестоимость в два раза относительно кремниевых элементов. На всей площади плёнки с тремя переходами КПД составляет 31%, а при пяти переходах это значение может достичь 43%.

Благодаря постоянному развитию технологий, тонкопленочные солнечные батареи в ближайшее время станут доступными для большинства населения. Они будут не только дешевыми, но и эффективными.

Недостатки и преимущества источников солнечной энергии

Устройство солнечной батареи можно охарактеризовать как с положительной, так и с отрицательной стороны.

Плюсы

  • все оборудование весит относительно немного;
  • отсутствие необходимости прокладывания к опорам кабеля;
  • расходы на установку и обслуживание панелей сведено к минимуму;
  • оборудование при работе не издает абсолютно никакого шума;
  • энергия солнца экологически чистая;
  • общедоступность и неисчерпаемость;
  • солнечные батареи способны прослужить довольно долго.

Минусы

  • процесс сборки и расчет требуют большого труда;
  • ночью батареи не вырабатывают электричество;
  • солнечные панели очень громоздкие;
  • низкий КПД – в электричество преобразуется около 20% энергии, остальное рассеивается в виде тепла;
  • эффективность работы панелей снижается при пасмурной погоде;
  • оборудование чувствительно к загрязнениям и механическим повреждениям.

Интересное: 7 мифов об альтернативной энергии.

Солнечная энергия.

Факторы, которые необходимо учитывать при конструировании солнечных батарей:

  • региональные особенности солнечной активности;
  • расчет угла наклона солнечной панели и возможность ее слежения за солнцем;
  • насколько энергоемко оборудование, которое будет питать солнечная батарея;
  • важно, из чего изготовлены панели (оргстекло, кремний, стекло и т.д.).

Заключение

Солнце – это не только источник света и тепла, но и источник неисчерпаемой энергии. Если раньше альтернативная энергия Солнца использовалась больше всего в космической и промышленной отрасли, то сейчас она быстрыми темпами вошла в бытовую сферу. Водонагреватели на солнечных батареях, осветительные приборы с фотоэлементами, зарядные устройства для гаджетов, работающие на фотогальваническом эффекте – все это реальные примеры использования энергии Солнца в повседневной жизни.

Если изначально к плюсам использования солнечной энергии относили только ее экологичность и неиссякаемость, то сейчас список преимуществ расширился. Итак, достоинства солнечной энергии и ее использования:

  • независимость от сторонних энергосистем;
  • постоянство подачи электрического тока (нет скачков напряжения);
  • длительный срок эксплуатации (20-30 лет в зависимости от качества);
  • независимость от сезона года (поликристаллические панели улавливают рассеянное излучение даже в дождливую погоду);
  • минимальное сервисное обслуживание (очистка от пыли лицевой части панели).

Такой пункт, как экономичность, сложно отнести конкретно к плюсам или минусам. Дело в том, что полноценное обеспечение загородного дома электроэнергией за счет установки солнечных панелей требует единоразового крупного вложения (это может в некотором смысле минус). Но в долгосрочной перспективе все затраты окупаются с лихвой (это плюс). Важно все правильно заранее рассчитать и найти оптимальный вариант для конкретной ситуации.

Единственный существенный недостаток солнечных энергосистем заключается в том, что они не работают ночью. Это требует установки накопителей энергии. Надеемся, что наши советы и рассмотренные лучшие солнечные панели помогут вам начать использование экологически чистой энергии Солнца.

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

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.

Разновидность солнечных батарей

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

Условно виды солнечных батарей определяются по полупроводнику, используемому для их изготовления. Чаще всего им является кремний, но сегодня активно разрабатываются и другие элементы. Цель таких изысканий – удешевление производства, уменьшение размеров и повышение эффективности продукции.

Использование на даче

Дача, это по своей сути, тот же дом, с той лишь разницей, что на ней, возможно, человек проводит меньше времени, и количество установленных приборов, потребляющих электрическую энергию, может быть несколько меньше, чем в жилом доме.

Использование солнечных электростанций для электроснабжения дачи, является очень удобным способом решения задачи обеспечения электричеством на вновь строящихся и удаленных от стационарных электрический сетей, участках.

Критерии выбора солнечных батарей, в случае электроснабжения дачи, аналогичны критериям при выборе устройств для дома. Разница может быть лишь в требуемой мощности и способу монтажа устройств.

на даче

Недостатки солнечных батарей

К сожалению, и этот практически неисчерпаемый источник энергии имеет определенные ограничения и недостатки:

  • Высокая стоимость оборудования – автономная солнечная электростанция даже небольшой мощности доступна далеко не каждому. Оборудование частного дома такими аккумуляторами стоит недешево, но помогает снизить расходы на оплату коммунальных услуг (электроэнергии).
  • Обустройство собственного жилища солнечными батареями потребует финансовых затрат.
  • Периодичность генерации — солнечная электростанция не способна обеспечить полноценную бесперебойную электрификацию частного дома.

 Важно: Проблему можно решить, установив аккумуляторы высокой емкости, однако из-за этого возрастет стоимость получения энергии, что сделает ее невыгодной по сравнению с традиционными энергоносителями.

  • Хранения энергии – в солнечной электростанции аккумуляторная батарея является самым дорогим элементом (даже батареи небольшого объема и панели на гелевой основе).
  • Низкий уровень загрязнения окружающей среды – солнечная энергия считается экологически чистой, однако производственный процесс батарей сопровождается выбросами трифторида азота, оксидов серы. Все это создает «парниковый эффект».
  • Использование в производстве редкоземельных элементов – тонкопленочные солнечные панели имеют в своем составе теллурид кадмия (CdTe).
  • Плотность мощности – это количество энергии, которое можно получить с 1 кв. метра энергоносителя. В среднем этот показатель составляет 150-170 Вт/м2. Это гораздо больше по сравнению с другими альтернативными источниками энергии. Однако несравнимо, ниже чем у традиционных (это касается атомной энергетики).

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.

Как сделать мини-электростанцию на солнечных батареях

Сейчас с Али мне идет солнечный контроллер

контроллер для солнечной батареи

Будем делать миниэлектростанцию для своей лаборатории по классической схеме:

солнечная электростанция

Синяя коробочка – это и есть контроллер. Черная коробочка под ним – это инвертор, который преобразует 12 Вольт постоянного тока от аккумулятора в 220 Вольт переменного тока (в напряжение в вашей домашней розетке). Остальные части схемы вам уже известны. Эта схема полностью автономная и требует минимального обслуживания.

Принцип работы

Любая солнечная батарея — это не огромная монолитная конструкция. Она состоит из нескольких блоков или модулей. Их может быть сколько угодно — в зависимости от особенностей помещения и от того, какой объем электроэнергии в нем потребляется изначально. Исходя из средних расчетов потребления и делается вывод о том, сколько модулей может понадобиться и будет ли выработанное ими количество преобразованной солнечной энергии соответствовать потребностям обитателей жилого дома или работников производства.

Принцип работы любого солнечного модуля основан на преобразовании солнечного света в определенный потенциал электрической энергии с генерацией тока постоянной величины. Если возникает необходимость в увеличении такого показателя системы как мощность, устанавливается большее число элементов. Размеры солнечных панелей, связанных между собой, могут составлять от одного метра до нескольких.

Крыша дома

Продуктивность работы таких аккумуляторов зависит от нескольких факторов, связанных с природными условиями и внешней средой в целом:

  • сила солнечного света;
  • правильное расположение;
  • климатическая зона;
  • время года и суток.

В целях грамотного учета эксплуатационных свойств солнечных батарей и особенностей внешней среды не следует пытаться осуществлять их монтаж самостоятельно. Лучше довериться в этом профессиональным установщикам.

Сборка бытовой гелиосистемы

Мы сделали вам фото-подборку, которая наглядно демонстрирует процесс сборки бытовой гелиосистемы из изготовленных на заводе модулей:

Галерея изображений

Фото из

Шаг 1: Подготовка к сооружению мини электростанции

Шаг 2: Стандартная комплектация солнечной батареи

Шаг 3: Транспортировка элементов гелиосистемы

Шаг 4: Сборка батарей согласно инструкции производителя

Шаг 5: Угол наклона элемента солнечной электростанции

Шаг 6: Специфика расположения солнечной панели

Шаг 7: Установка аппаратуры для управления гелиосистемой

Шаг 8: Сборка масштабной солнечной электростанции

Поликристаллические

Виды солнечных батарей

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.

Виды солнечных батарей

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%.

Солнечная батарея для отопления дома

Солнечные батареи бывают нескольких видов, конструкций и принципу действия. Если рассматривать вопрос об использовании солнечных батарей для отопления дома, то вариант использования панелей, работающих на фотоэлементах, не решит в полной мере, поставленную задачу. Это определяется количеством вырабатываемой электрической мощности. Если к фотоэлектрическим панелям подключить электрические ТЭНы, служащие для нагрева теплоносителя в системе отопления жилого дома, то мощности для прочих потребителей, будет явно не хватать.

Если, в качестве солнечной батареи, работающей для отопления дома, применить солнечный коллектор, то такая задача будет полностью решена. В этом случае солнечные лучи нагревают теплоноситель, циркулирующий в системе отопления, за счет чего и происходит нагревание помещений дома.

Как повысить эффективность солнечных батарей?

Как повысить эффективность солнечных батарей?

Для достижения максимально эффективной электрификации помещений:

  • Перед покупкой и установкой батарей следует со стороной куда будут устанавливаться панели. Желательно делать это на южное направление.
  • Для оценки освещенности лучше всего будет воспользоваться люксметром либо пригласить специалиста, который составит вам предварительную смету и рассчитает рентабельность системы.
  • Рассчитайте окупаемость системы – если вы живете в Центральной России или в северных регионах, то установка аккумуляторных батарей будет неоправданно высока.

Если в живете в южном регионе, то солнечные панели отлично вам подойдут. Однако для оптимальной работы необходим корректный расчет и правильная установка.

Стоит ли брать солнечные батареи?

Давайте посчитаем вместе. Сама 100 Ваттная панель стоит 5000 руб. Хотя, на Алибабе (отец Алиэкпресса) оптом можно затариться дешевле, хотя и по доставке еще надо будет решать вопрос:

Солнечная батарея (панель)

Моя панель выдает 0,1 Киловатт. Допустим у нас солнце светит в среднем в год по 8 часов в день. Получается,  за день панель может производить энергию в количестве 0,1 х 8 = 0,8 Киловатт х часов. У нас в селе Киловатт в час стоит 2,5 рублей. Стоит ли игра свеч? Я думаю, что нет. По крайней мере у меня в Удмуртии. В южных странах, где солнце “поливает” по 12 часов в день – это будет лучшим решением.

Но теперь давайте рассмотрим другой случай.

Ваш маленький домик находится в глуши. Хватит ли одной такой панели, чтобы поддерживать маломальский комфорт, типа освещения, питания ноутбука, телефона и ловли интернета? Вполне. Думаю, будет даже выгоднее, чем дизель-генератор. Поэтому, в данном случае солнечные батареи будут наилучшим решением.

Хорошая реклама

Как работает солнечная батарея (видео)

Солнечная батарея – дорогостоящее оборудование, независимо от того, будет оно собрано самостоятельно или же куплено в готовом виде, а надобность в постоянном обслуживании может доставить дискомфорт, но однажды вложившись в это изделие, можно на протяжении длительного времени довольствоваться постоянному присутствию электричества и отсутствию платы за него.

  • Автор: admin
  • Распечатать
Оцените статью:

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Арсенид — галлиевые

Самые производительные панели, вследствие соединения галлия и мышьяка, но дорогие. Объясняется это дефицитом галлия и со спецификой материала – так как арсенид — галлия хрупок, его использование в качестве подложки затруднено. В связи с этими сложностями, целесообразность использования оправдывается в системах, где стоимость не важна, а необходима максимальная отдача на ограниченной площади и небольшой вес. Как правило, используются только в космических аппаратах. КПД не рекордные 25-30%, но благодаря устойчивости к высоким температурам, возможно применение концентраторов для достижения коэффициента полезного действия до 40%, а в случаях отбора тепла и поддержания температуры до 150⁰С они «разгоняются» до рекордных КПД 60%.

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

Заключение

Использование альтернативной энергии бывает иногда очень полезно в некоторых случаях, особенно для питания автономных устройств, типа уличного освещения, радиопередатчиков, питания различных GSM-сигнализаций в садоогороде и тд.

Ну а если кто-то сомневается в будущем солнечной энергетики, просто взгляните на эти солнечные батареи, которые вырабатывают Мегаватты энергии за день!

солнечные батареисолнечные батареи

Солнечная батарея (панель)

Солнечная батарея (панель)

Солнечная батарея (панель)

Так что, друзья, будущее не за горами.

Подводя итог

При покупке солнечных батарей, российские жители хотят уменьшить затраты на электроэнергию. Коммунальные платежи за электричество самые большие, это касается частных домов и коттеджей. Это будет эффективно только при установке автономной сетевой (подключенной к общей сети электроснабжения). Средний срок окупаемости одной электростанции для дачи 7-8 лет, срок напрямую зависит от тарифа на электроэнергию и географической широты.

Отдельно отметим, что отопительные системы можно сделать своими руками. Однако лучше попросить помощи у друзей, так как оборудование тяжелое и самому переносить его с места на место сложно. Вот, несколько полезных примеров:

Создание солнечного системы, обеспечивающей горячее водоснабжение, электроснабжение и отопление жилого дома.

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.

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

Как делают солнечные элементы (17 фото + 2 видео)

При выборе модуля часто задается вопрос: какая солнечная батарея лучше – монокристаллическая или поликристаллическая, а может аморфная? Ведь они самые распространенные в наш век. Чтобы найти ответ, было проведено множество исследований. Рассмотрим, что же показали результаты.

Стоимость

Тут превосходство полностью на стороне аморфных модулей – их цена ниже, чем кристаллических, из-за более дешевого производства. Второе место занимают поли, моно же самые дорогие.

Светочувствительность

Здесь лидируют аморфно-кремниевые модули. У них лучший коэффициент преобразования солнечной энергии из-за водорода в составе элемента. Поэтому они, по сравнению с кристаллическими, в условиях слабой освещенности работают эффективнее. Моно и поли, при плохом освещении работают примерно одинаково – значительно реагируют на изменение интенсивности света.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...