Архив рубрики: Типы солнечных батарей

Какие бывают виды и типы солнечных панелей, батарей и другой техники на солнечной энергии. Здесь всё об этом.

Полимерная солнечная батарея

Несмотря на то, что солнечные батареи экологически чистые и по сути снабжают Вас бесплатной электроэнергией, после срока окупаемости, у них есть главный недостаток — они очень дорогие. Дабы убрать этот самый негативный фактор для потребителя, в последнее время проводится всё больше разработок в сфере удешевления стоимости солнечных батарей. Результатом таких разработок являются полимерные солнечные панели. Несмотря на свой низкий КПД, они обладают массой позитивных качеств, которые и рассматриваются в этой статье.

полимерные солнечные панели
полимерные солнечные панели

Что из себя представляют полимерные солнечные панели по сравнению с кремниевыми?

Обычные солнечные панели представлены большим количеством фотоэлементов. Эти фотоэлементы объединены в единую сеть, которая в свою очередь закрепляется на специальной поверхности, которая покрыта селективным покрытием для солнечных батарей. Что такое фотоэлемент? Фотоэлемент — это полупроводник, преобразующий солнечную энергию в электрический ток. Конечно необходим ещё ряд устройств в солнечной сети, которые бы накапливали энергию, стабилизировали её и превращали в постоянный ток в переменный, но всё же основным в получении энергии является фотоэлемент.

Вот в них то и разница: в обычных батареях такие полупроводники изготовлены из кремния. Именно из-за кремния процесс изготовления сложен и дорог по цене. Кремния, как ископаемого на планете Земля, достаточно. Но процесс переработки и очистки кремния очень сложен. Ну и конечно никто не отменял утилизацию после использования солнечных батарей, когда они выходят из строя, после длительной эксплуатации. Это тоже стоит денег, ведь в солнечных панелях содержится кадмий. Ещё один минус состоит в том, как работают кремниевые батареи. При большом нагреве, производительность снижается. Это накладывает необходимость использования специальных систем охлаждения, что снова сводит вопрос к деньгам.

Итак, солнечные полимерные элементы состоят из последовательно соединённых слоёв-плёнок, каждый из которых отвечает за определённую функцию. Это и определяет толщину панели. На полимерную основу накладывают фотоактивные слоя, которые в свою очередь состоят из акцептора и донора.

Также по конструкции батареи бывают двух типов: прямая и реверсная(обратная, перевёрнутая). Название исходит от работы электрических зарядов внутри. В обратном строении, заряды экстрагируются противоположными по заряду электродами. Есть свои плюсы и минусы: обычное строение обеспечивает большую эффективность, а обратное большую стабильность.

Как ни крути, очень много факторов в использовании традиционных солнечных батарей сводятся к деньгам. Поэтому остро стал вопрос поиска альтернативы. Именно в качестве такой альтернативы выступают сегодня полимерные солнечные батареи.

В чём отличие полимерных солнечных батарей?

Сегодня эта тема очень жива и поэтому многие фирмы заняты разработкой именно солнечных полимерных панелей. По сути это плёнка, состоящая из нескольких конструктивных элементов:

  • активный слой — полимер
  • электроды из алюминия
  • гибкая подложка
  • защитный слой
  • соединительные элементы для объединения в большие площади

Итак полимерный полупроводник или полимерный фотоэлемент состоит из внутренних элементов, которые расположены на гибкой подложке и защищены сверху слоем. Это позволяет делать гибкие солнечные батареи.

Преимущества очевидны:

  • Возможность делать гибкие солнечные элементы
  • Модульность конструкции позволяет объединять между собой бесконечное количество отдельных гибких панелей, повторяя любые формы поверхности, на которой располагаются батареи
  • Лёгкость по весу и лёгкость в эксплуатации
  • Компактность. Зачастую такие батареи можно свернуть в рулон
  • Дешевизна производства в сравнении с традиционными батареями
  • Экологичность производства, даже в сравнении с кремниевыми батареями

Конечно, не всё так уж радужно и у полимерных панелей есть один большой недостаток: низкоэффективное преобразование энергии солнца. Это обуславливает низкую заинтересованность в потреблении со стороны пользователей. Самые последние исследования позволили выдать всего лишь 6,5% КПД с учётом освещённости на квадратный сантиметр в 0,2 Вт. Конечно кремниевые батареи с уровнем КПД в 40% куда более интересны для потребителей. Но тем не менее полимерные батареи всё же перспективны в своём развитии.

В промышленных размерах полимерные батареи выпускает датская компания Mekoprint A/S. Интересно, что солнечные панели этого производителя в виде плёнки, можно разрезать, сворачивать и придавать им любую форму. Можно наклеить плёнку на любую поверхность и при этом вырабатывать электричество, пусть и небольших объёмов. Это открывает широкие перспективы в использовании и применении например, для транспортных средств. Только представьте электромобиль, полностью обклеенный такой плёнкой. При чём без ущерба для дизайна, ведь такая плёнка сможет полностью повторить форму авто. Полимерная солнечная батарея легко интегрируется даже в одежду. К примеру, этот же датский производитель встроил батарею в шапку, что позволило питать небольшой радиоприёмник. Словом, зерно будущего посеяно, теперь только подождать когда такие источники смогут выдавать более-менее приличный КПД.

При этом производство таких батарей в среднем в два раза дешевле производства привычных кремниевых батарей. И ещё более экологично чем производство кремниевых панелей. Выпускать полимерные солнечные панели не вреднее, чем пластиковую посуду, например. При этом кремниевые, в производстве выбрасывают достаточно серьёзное количество отходов в атмосферу.

В общем развитие полимерных солнечных панелей даёт возможность говорить о скорой замене традиционных источников электроэнергии и даже солнечных кремниевых батарей. А благодаря гибкости таких источников, их применение возможно практически везде.

И наконец, нельзя не упомянуть и о чистоте процесса производства таких батарей. Оказывается такое производство не вреднее, чем производство обычной пластиковой посуды и о вредных выбросах в атмосферу, происходящих при производстве обычных батарей из кремния скоро можно забыть.
Вполне возможно, что через какое-то время мы забудем о газе и угле, так как при дальнейшем развитии этой технологии вполне возможно что вырабатываемая электроэнергия с использованием солнечных полимерных батарей окажется дешевле процесса получения электроэнергии путем сжигания традиционных энергоносителей.

Виды солнечных батарей

Содержание:

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

типы солнечных батарей
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.

Аморфные солнечные батареи

Содержание:

  1. Поколения аморфных солнечных батарей
  2. Преимущества аморфных батарей
  3. Недостатки
  4. Конструктивные особенности и применение

Поколения аморфных солнечных батарей

На сегодняшний день, тонкоплёночные фотоэлектрические солнечные модули, это технология-кандидат номер один на будущее массовое производство и выход в лидеры рынка в сфере солнечных батерей. Конечно, сегодня абсолютное большинство выпускаемых солнечных панелей — это кристаллические батареи. Больше 80%.

аморфные солнечные панели
Какие бывают аморфные солнечные батареи, в чём их преимущество и недостатки

Однако, развитие плёночных аморфных модулей происходит так быстро, что очень скоро ситуация может измениться. Именно модуль из аморфного кремния, был первой технологией, которая получила широкое коммерческое будущее. На данный момент солнечные панели из аморфного кремния представлены уже тремя поколениями:

  • Первое поколение: однопереходные солнечные элементы. Основной минус состоял в том, что такие батареи работали только 10 лет, а потом приходили в негодность. Также недостаток состоял в крайне низком КПД — до 5%.
  • Второе поколение: те же однопереходные солнечные элементы, но при этом развитие привело к тому, что работали они дольше, а уровень КПД был поднят почти в два раза. До 8%.
  • Третье поколение тонкоплёночных аморфных солнечных батарей выдаёь КПД до 12% и при этом ещё дольше служит. Такой тип солнечных панелей уже вполне может составлять конкуренцию на современном рынке солнечных элементов.

  • Есть конечно и комбинированный вариант из кооперации аморфных и кристаллических элементов, но стоят такие модули очень дорого, поэтому имеют не такое уж и широкое применение.

Аморфные солнечные батареи второго поколения

Самые популярные аморфные солнечные панели на сегодняшний день — именно аморфные тонкоплёночные однопереходные модули. Свою популярность они достигли, во-первых благодаря низкой стоимости элементов, а во-вторых хорошим показателям мощности, которые могут составить конкуренцию кристаллическим батареям. Низкая стоимость аморфных батарей связана с тем, что на их производство идёт куда меньше кремния, чем на кристаллические панели.

Солнечные батареи из аморфного кремния
Аморные солнечные батареи

В чём заключаются преимущества аморфных батарей?

Конечно самое первое преимущество для потребителей — это более низкая стоимость при таком же уровне КПД как у кристаллических элементов. Но помимо этого есть масса других преимуществ, которые располагают при покупке, всё-таки отдать предпочтение аморфным солнечных модулям. Итак, преимущества аморфных батарей:

  • Тонкоплёночные солнечные элементы из аморфного кремния, намного лучше работают при изменении температуры на повышение. В течение солнечной поры года, такие батареи способны производить куда больше энергии, чем кристаллические. Ведь кристаллические модули при повышении температуры теряют уровень своей эффективности. Конечно и тонкоплёночные технологии теряют мощность при нагреве, но не так сильно, как это делают привычные для нас солнечные панели, которые могут терят до 20% мощности.
  • Ещё один весьма весомый плюс аморфных батарей — это выработка энергии при рассеянном освещении. Такие системы продолжают свою работу в то время, когда обычные кристаллические модули уже перестают генерировать энергию. При слабом или рассеянном освещении, панели из аморфного кремния генерируют до 20% больше энергии.
  • Более выгодная стоимость за каждый Ватт мощности. Сейчас именно отрасль аморфных солнечных элементов очень бурно и быстро развивается. Вливаются всё новые и новые инвестиции в технологии и развитие, а значит стоимость таких батарей продолжит падать благодаря наращиванию производства.

  • Меньше дефектов. Производство аморфных панелей — очень простой процесс, соответственно и в готовом продукции на порядок меньше дефектов. Основное отличие в том, что обычные кристаллические модули спаиваются между собой, в то время, как тонкоплёночные модули сразу формируются в готовые конструкции любых размеров. Значит и проблем со структурным недочётом такого типа не будет.

  • Меньше потери в мощности при пасмурной погоде. Обычные кремниевые модули теряют около четверти своей производительности при тени или грязи на панелях. Аморфные тонкоплёночные модули при тех же факторах теряют намного меньше своей эффективности.

Недостатки аморфных тонкоплёночных батарей.

Основной и пожалуй, единственный минус таких панелей — это в два раза меньший КПД по сравнению с поликристаллическими модулями. Но он, конечно, перекрывается всеми вышеперечисленными плюсами.

Конструктивные особенности аморфных панелей и область применения

Для солнечных элементов данного типа могут использоваться в качестве подложки либо стекло, либо гибкие материалы, которые пропускают солнечные лучи. Именно благодаря тому, что для таких панелей может использоваться гибкая основа и они обладают повышенной световосприимчивостью по сравнению с другими батареями, область их применения очень широка. Аморфные модули можно применять:

  • в одежде, сумках
  • для дома, для бытовых нужд
  • в условиях облачной погоды
  • в условиях особо жаркого климата
  • Когда необходимо интегрировать солнечные панели прямо в здание

Напоследок хочется сказать, что тонкоплёночные аморфные модули изнашиваются с такой же скоростью как обычные кристаллические батареи, но при этом имеют массу других преимуществ на которые стоит обратить внимание. Ну а дальше решать Вам.

Гибридная солнечная панель

Суть гибридной солнечной батареи заключается в том, что она работает как солнечная батарея для вырабатывания электричества и как коллектор для нагрева воды.

гибридная солнечная батарея

  • Необычная конструкция таких гибридных солнечных коллекторов позволяет использовать фотогальванические модули для нагрева теплоносителя — воды, а не только для выработки электричества. Таким образом, избыточное тепло отбирается и используется для обеих задач без остатка. В итоге у потребителя есть и электричество и горячая вода при одном приборе. Это не только сохраняет площадь, но и позволяет сэкономить на дорогих материалах для солнечных батарей.
  • Для примера можно разобрать схему работы такого аппарата, американской компании Cogenra Solar. Гибридная солнечная панель в работе крайне проста и понятна. Зеркала параболической формы улавливают и собирают в пучок лучи солнца и перенапрявляют его на фотоэлектрические приёмники. Приёмники изготовлены из привычного кристаллического кремния. Под плоскостью таких приёмников устроены ёмкости, которые подводят жидкий теплоноситель и циркулируют его по всей системе. В итоге при выработке электроэнергии, на фоне, сзади батарей греется вода для бытовых нужд. Интересно, что такая система не только греет воду, но и охлаждает батареи, циркулируя по системе. Это также позволяет не падать уровню КПД при повышении температуры воздуха, как это бывает у обычных батарей.

  • Энергетическая эффективность такой гибридной батареи позволяет производить 50 кВт для нужд пользователя в электроэнергии и 220 кВт тепловой энергии. Получается, что при таком расходе первоначальной солнечной тепловой энергии, реально выжать до 80% от общего полученного количества. Отчасти это происходит благодаря механическим приводам, которые разворачивают панели к солнцу, позволяя тем самым ещё больше увеличить полученную от солнца энергию.
  • Такая чудо электро-теплостанция найдёт применение в каждом загородном доме, обеспечивая проживающих не только электроэнергией но и тёплой водой. Ну и конечно такая электроэнергия и такая тёплая вода на порядок дешевле централизованных ресурсов. Даже с условием того, что окупаться вся эта система будет несколько лет. А если говорить про цену, то гибридные солнечные коллекторы помогут сэкономить, потому что содержать два устройства в одной схеме.

Гибкие солнечные батареи

Батареи такого типа подходят как нельзя лучше не только для дачи и дома, позволяя повторять все причудливые формы вашей крыши или чего-то ещё, но и отлично подходят для кемпинга, машины, лодки или яхты. Чем же так хороши гибкие солнечные панели?

Солнечные батареи из аморфного кремния
Гибкие солнечные батареи

Преимущества гибких солнечных панелей

Собственно говоря, кроме преимуществ гибких модулей, особенно разбираться не в чем. Принцип работы тот же, что и у классических батарей. Единственный минус — стоимость гибких панелей. Во всём остальном, они значительно лучше:

  • В первую очередь — вес. Лёгкий вес таких панелей обуславливает простоту монтажа, лёгкость в нагрузке на базу. На что бы Вы не устанавливали такие солнечные батареи, это нисколько не отяготит ни машину, ни лодку, ни тем более дом.
  • Стойкость к воздействиям. Именно благодаря своей гибкости, такие панели не боятся механических или природных воздействий. К примеру они не боятся даже самого крупного града. Отсутствие стекла исключает возможность механических поломок.
  • Гибкость солнечных батарей позволяет гармонично вписать их с любой дизайн, позволяя придавать им любую округлую форму. Также гибкость исключает сильные нагрузки на несущие элементы конструкций.
  • Немаловажный фактор при монтаже таких батарей — по ним можно ходить! Несмотря на толщину всего в 2,5 мм, они достаточно крепки, чтобы по ним можно было ходить в полный рост.
  • Высокий уровень КПД, даже в сравнении с монокристаллическими солнечными элементами.
    Простота в монтаже. Благодаря совокупности своих качеств, таких как гибкость, прочность, лёгкость, гибкие солнечные панели очень легко монтируются.