Аморфного кремния солнечные панели: Солнечные батареи из аморфного кремния: уникальные возможности новых технологий

Солнечные батареи из аморфного кремния: уникальные возможности новых технологий

Создание первых образцов аморфных пленочных батарей стало новым открытием в сфере альтернативных источников электрической энергии. За несколько лет модель удалось усовершенствовать, добившись от простой конструкции выдающихся технико-эксплуатационных характеристик. Эксперты, занимающиеся исследованиями в области энергетики, утверждают: очень скоро аморфные солнечные панели займут лидирующее положение в своем сегменте и будут запущены в массовое производство.

Технологии производства солнечных панелей из аморфного кремния

Изготовление моделей солнечных панелей осуществляется с использованием тщательно очищенного кремния цилиндрической формы диаметром несколько десятков миллиметров. Заготовку режут на диски толщиной в несколько микрон, после чего подвергают легированию. В обработанной пластине образуются области с разной электрической проводимостью, в зависимости от количества электронов, – р-проводимостью и n-проводимостью. Соединение нескольких дисков в различных вариантах позволяет получить пластину, вырабатывающую электрическую энергию под воздействием света. В качестве основы для пластины кремния могут выступать:

• специальные виды керамики;
• стекло особой очистки;
• кристаллы сапфиров и другие материалы, обладающие светопропускной способностью.

Благодаря безотходному характеру производства, готовые панели имеют относительно невысокую стоимость, что немало способствует их популярности.

Этапы совершенствования аморфных солнечных батарей из кремния

Быстрое развитие и постоянное усовершенствование технологии производства панелей позволило предложить на выбор сразу несколько поколений устройств:

• первое поколение – так называемые однопереходные конструкции с относительно низким КПД до 5% и непродолжительным сроком службы;
• второе поколение – доработанные модели с КПД до 8% и увеличенным сроком эксплуатации, идеальное сочетание качества и стоимости;
• третье поколение – эффективные батареи с КПД до 12%, которые планируется запустить в массовое производство.

Не уступая своим прямым конкурентам – кристаллическим батареям – по уровню мощности, аморфные солнечные батареи значительно опережают их по доступности цене.

Плюсы и минусы аморфных солнечных панелей

В числе основных достоинств конструкций из кремния стоит отметить:

• незначительную потерю мощности в условиях стабильного повышения температуры. В отличие от кристаллических моделей, теряющих до 20% первоначальной мощности, аморфные солнечные батареи сохраняют эффективность на всем протяжении солнечного сезона года;
• возможность эксплуатации в условиях рассеянного освещения, благодаря которому объем вырабатываемой электроэнергии увеличивается на 20%. В свою очередь кристаллические панели в условиях рассеянного освещения практически бесполезны;
• вопрос стоимости. Цена ватта мощности кремниевых батарей ниже, чем этот же показатель у кристаллических моделей. Удешевлению альтернативной энергии дополнительно способствует усовершенствование производственного процесса и применение инновационных технологических решений;
• незначительный процент дефектов в готовом изделии за счет простой конструкции без сложных соединений элементов;
• незначительную потерю мощности в условиях пасмурной погоды, когда кристаллические модели теряют до 25% в условиях недостаточного освещения или загрязнения поверхности.

Единственное, в чем проигрывают аморфные солнечные панели, – это пониженный КПД, в 2 раза отличающийся от уровня КПД кристаллических батарей. Однако этот недостаток полностью компенсируется перечисленными преимуществами.

Рекомендации по применению солнечных батарей из аморфного кремния

Благодаря преимуществам устройства можно без ограничений эксплуатировать:

• при повышенной облачности;
• жаркой погоде с повышением температуры воздуха до 55°С и выше;
• минимальных ограничениях по весу и размеру источника энергии;
• необходимости встроить батарею в стену или оконные проемы, установить непосредственно на фасад здания.

Использование в качестве основы под кремниевые пластины гибких материалов с хорошей светопропускной способностью позволяет использовать батареи в пошиве дизайнерских моделей одежды и аксессуаров. Кроме того, им находят полезное применение в бытовых условиях, для которых актуально получение недорогой электроэнергии. Возможно, дальнейшее совершенствование производства дополнительно расширит сферу применения кремниевых батарей и дополнительно снизит их себестоимость.

Виды солнечных батарей: кремние, полмерные, аморфные

На вопрос «Что входит в состав системы электроснабжения, питающейся от солнечной энергии?», первое, что хочется ответить – это солнечные батареи. И это, безусловно, окажется правильным ответом. Конечно, подобная система включает в себя не только солнечные панели, туда также входят аккумуляторы, преимущественно гелевые (подробнее здесь), инверторы, контроллеры и другие устройства, каждое из которых выполняет свою функцию. Но солнечная панель – это тот элемент, с которого начинается весь процесс накопления и преобразования солнечной энергии. Вот только выбирая этот незаменимый элемент солнечной системы, каждый покупатель обязательно столкнется с проблемой выбора — «потеряться» в многообразии типов солнечных батарей несложно. Поэтому сегодняшнюю статью мы решили посвятить такой актуальной теме, как виды солнечных батарей.

Сегодня на рынке солнечных модулей представлено несколько различных образцов. Отличаются они друг от друга технологией изготовления и материалами, из которых их производят. На рисунке ниже приведена классификация солнечных батарей.

Солнечные батареи на основе кремния

Батареи, основой которым служит кремний, на сегодняшний день являются самыми популярными. Объясняется это широким распространением кремния в земной коре, его относительной дешевизной и высоким показателем производительности, в сравнении с другими видами солнечных батарей. Как видно из рисунка выше кремниевые батареи производят из моно- и поликристаллов Si и аморфного кремния.

Таблица 1

Батареи из аморфного кремния

• Показатель оптического поглощения в 20 раз выше, чем у поли- и монокристаллов.
• Толщина элементов меньше 1 мкм.
• В сравнении с поли- и монокристаллами имеет 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.

Из чего делают пленочные батареи?

Разработка пленочных батарей обусловлена:

1. Потребностями в снижении стоимости солнечных батарей.
2. Необходимостью в улучшении производительности и технических характеристик.

На основе CdTe

Исследования теллурида кадмия, как светопоглощающего материала для солнечных батарей начались еще в 70-х годах. В то время его рассматривали как один из оптимальных вариантов для использования в космосе, сегодня же 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.

На основе селенида меди-индия

Как понятно из названия, в качестве полупроводников используются медь, индий и селен, иногда некоторые элементы индия замещают галлием. Такая практика объясняется тем, что большая часть производящегося на сегодня индия требуется для производства плоских мониторов. Именно поэтому с целью экономии индий замещают на галлий, который обладает схожими свойствами. Пленочные солнечные батареи на основе селенида меди-индия имеют КПД равный 15-20%. Следует иметь в виду, что без использования галлия эффективность солнечных батарей возрастает примерно на 14%.

На основе полимеров

• Низкая стоимость производства.
• Легкость и доступность.
• Отсутствие вредного воздействия на окружающую среду.

Применяются полимерные батареи в областях, где наибольшее значение имеет механическая эластичность и экологичность утилизации.
В таблице 2 приведены обобщенные данные о КПД разных видов солнечных батарей.

Таблица 2

Надеемся, что теперь Вы ясно представляете себе, из чего делают поли- и монокристаллические, пленочные, полимерные солнечные батареи и другие. Эта информация поможет Вам сделать правильный выбор при покупке солнечных модулей. Ведь система энергопотребления, основанная на солнечной энергии, является долговременной инвестицией. Переходя на альтернативные, в частности, солнечные источники энергии, Вы не только снижаете свои затраты на потребляемые энергоресурсы, но и делаете ощутимый вклад в чистоту окружающей нас среды.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Аморфные солнечные батареи

Внешне панель из аморфного кремния выглядит блекло-сероватой.

Производство элементов из аморфного кремния является безотходным, что существенно уменьшает их стоимость. Несмотря на низкий КПД, элементы из аморфного кремния способны более эффективно использовать рассеянный солнечный свет, а при нагреве элементов выход электроэнергии больше, чем у кристаллических в аналогичных условиях.

Исходным материалом для производства кремниевых аморфных фотоэлементов является силан (Sih5), так называемый кремневодород, который наносится на материал подложки. Слой нанесенного кремния в 100 раз тоньше кристаллического кремниевого фотоэлемента.

В сравнении с кристаллическими кремниевыми элементами аморфные обладают рядом преимуществ, одним из которых является возможность и сравнительная простота создания элементов большой площади (более 1 м) при более низких температурах осаждения, а также наличие специфических полупроводниковых свойств, которыми можно управлять для получения требуемых характеристик, подбирая оптимальные комбинации компонентов пленки.

Аморфный кремний является гидрогенизированной формой кремния (a-Si:H), поскольку в его составе содержится водород в количестве от 5 до 20 ат. %, который изменяет электрофизические свойства аморфного кремния и придает пленке полупроводниковые свойства.

Элементы на основе пленки а-Si:H толщиной менее 1 мкм, полученной в результате разложения силана в тлеющем разряде, могут быть созданы на подложках не только из металла, но и из самых различных материалов: стекла, полимеров , керамики и т. д., поскольку температура осаждения кремния 250-400 градусов С. Однако, наиболее распространенной по-прежнему остается подложка из нержавеющей стали. Основными направлениями разработок в области аморфных гидрогенизированных элементов (a-Si:H) является повышение КПД и стабильности параметров элементов. Наиболее высокая эффективность (13%) в настоящее время получена на элементе с тройным переходом p-i-n.

Оптическое поглощение аморфного кремния в 20 раз превышает аналогичный показатель у кристаллического кремния, что позволяет использовать пленки аморфного кремния толщиной всего 0,5-1,0 мкм, вместо более дорогих пластин из кристаллического кремния толщиной 300 мкм.

Солнечные элементы из аморфного кремния

Технология, при которой тонкая пленка кремния осаждается на подложку и защищается покрытием, получила название «техники испарительной фазы». Эта технология отличается низкой энерго- и трудоемкостью, а, следовательно, и соответствующей ценой.

Для получения гибких фотоэлементов, используются гибкие подложки, такие как металлические или полимерные ленты.В этом случае осаждение происходит непрерывно при протягивании подложки через реактор. Поскольку данная технология высокоэффективна, то и пленки аморфного кремния, полученные этим способом, имеют более низкую стоимость.

Тонкопленочные элементы, к которым относятся элементы из аморфного кремния, способны вырабатывать электричество при рассеянном излучении, что делает их востребованными в регионах, где пасмурная погода не является редкостью, а также в местах расположения промышленных предприятий, загрязняющих воздух. Несмотря на более низкую себестоимость тонкопленочных панелей, им требуется площадь в 2-2,5 раза большая, чем для моно- или мультикристаллических панелей, из-за низкого КПД.

Чаще всего тонкопленочные панели применяют для систем, вырабатывающих энергию прямо в сеть, т. к. наибольшая эффективность у тонкопленочных панелей при их использовании в мощных системах (выше 10 кВт). Для выработки электроэнергии маломощными автономными или резервными системами энергоснабжения более применимы моно- или мультикристаллические панели.

Развитие солнечной энергетики — аморфные солнечные батареи.

Словосочетание солнечные батареи давно перестало удивлять своей новизной и уникальностью. Без труда можно найти в любом дачном поселке хотя бы один дом с установленными на поверхность крыши световыми панелями. Но прогресс, развитие солнечной энергетики и инженерная мысль не стоят на месте, постоянно совершенствуясь и рождая что-то новое и необычное. К таким уникальным изобретениям на сегодняшний день можно отнести аморфные солнечные автономные батареи.

Противоречивые мнения в области освоения аморфных модулей

Батареи на основе аморфного кремния имеют ряд преимуществ, но в связи с тем вызывают много споров среди специалистов в этом направлении энергетики. Аморфные солнечные модули представляют собой микроскопически малый слой напыленного химического элемента на абсолютно любую поверхность. Благодаря этому преимуществу подобная батарея может располагаться на самых привычных для человека конструкциях. К примеру, очень популярно напыление на обычное стекло. В современной архитектуре городов стекло занимает не просто огромное место, можно сказать, что оно является основой большинства построек.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

По-этому, площадь использования световых панелей в масштабах города может быть просто колоссальна. Взять, к примеру, любые высотные здания. Площадь внешнего остекления не соизмерима с размерами крыши, поэтому размещение на всей этой поверхности энерговырабатывающих элементов — очень прогрессивная идея. Эта мысль, при правильном воплощении, поможет сэкономить значительное пространство, что в городских условиях современных мегаполисов наиважнейшая задача.

Фактическое применение гибких панелей

Аморфные батареи напыленные на поверхность стекла, выглядят как обычное тонированное стекло, которое не только задерживает солнечные лучи, но и вырабатывает электрический ток. Фактически нанести слой фотокристаллов подобного типа возможно на любую поверхность, даже на ту, которая двигается и изгибается. Причем место под нанесение не обязательно должно быть ровным, как стекло. Так, к примеру, имеется опыт нанесения и достойной работы на поверхности черепицы жилого дома.

Структуру и рельеф такого основания описывать излишне. Но результат, такого варианта оказался вполне достойным. Не маловажным фактором является мобильность гибких панелей и удобство их хранения. В сезонных строений, после летнего применения, можно просто скатать батареи в рулон и поставить в комнату, где они будут занимать мало места.

Неприятные моменты уникальных разработок

Уникальность и востребованность подобного вида источников неоспорима, но есть один неприятный нюанс, который в свою очередь является основным препятствием более широкому распространению именно этого устройства по всей планете. Аморфные автономные батареи имеют очень ограниченный срок службы. Вплоть до того, что каждый год производительность устройства снижается на 20 %.

Произведя нехитрые подсчеты наглядно видно, что солнечные элементы перестанут полностью функционировать уже через 5-6 лет. Такой значительный минус не может перекрыть преимущества по экономии свободного пространства. Низкий срок службы не единственный серьезный аргумент в сторону отказа от гибких элементов. Второй значительный минус — низкая производительность. Первые солнечные панели такого типа имели производительность 5-8 %. Такие показатели никак не смогут серьезно помочь в экономии электроэнергии.

Развитие солнечной энергетики

На сегодняшний день развитие солнечной энергетики по усовершенствованию вышеупомянутого типа батареи не останавливается. Многие ученые считают, что солнечные элементы аморфного типа в будущем будут основным источникам энергии в световой энергетике, но пока их производительность остановилась на отметке в 12%, что также очень мало для серьезного участия в жизни человечества. Тем не менее, неоспоримый плюс в экономии огромного количества площади в тесных городских застройках может сыграть на руку сторонникам новейших устройств и дать стимул на ускоренное развитие и доработку новых и существующих образцов.

Сравнительный обзор различных видов солнечных батарей

Автор: Владимир Блинов

Последнее обновление: Август 2019

Альтернативная энергетика максимально развивается в Европе, показывая результатами свою перспективность. Появляются новые виды солнечных батарей, повышается их КПД.

При желании обеспечить работу промышленного здания или жилого помещения за счет энергии солнца, необходимо предварительно узнать об отличиях оборудования, понять, какие солнечные панели подходят под климатические условия определенного региона.

Мы поможем разобраться в этом вопросе. В статье рассмотрен принцип работы фотоэлектрических преобразователей, приведен обзор разных видов солнечных батарей с указанием их характеристик, преимуществ и недостатков. Ознакомившись с материалом, вы сможете сделать правильный выбор для обустройства эффективной гелиосистемы.

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 – 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:

• ;
• жесткие модули.

Гибкие тонкопленочные 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 вырез

Солнечная батарея (панель) – Журнал «Все о Космосе»

Солнечная батарея на МКС

Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя.

Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается в разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.

История

Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичаном.

25 апреля 1954 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока. Это открытие было произведено тремя сотрудниками компании — Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller), Дэрилом Чапин (Daryl Chapin) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson). Уже через 4 года, 17 марта 1958 году, в США был запущен первый спутник с солнечными батареями — Vanguard 1. Спустя всего пару месяцев, 15 мая 1958 года в СССР был запущен Спутник-3, также с использованием солнечных батарей.

Использование в космосе

Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.

Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).

Эффективность фотоэлементов и модулей

Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D ). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может быть менее 100 Вт/м². С помощью распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.

В 2009 году компания Spectrolab (дочерняя фирма Boeing) продемонстрировала солнечный элемент с эффективностью 41,6 %. В январе 2011 года ожидалось поступление на рынок солнечных элементов этой фирмы с эффективностью 39 %. В 2011 году калифорнийская компания Solar Junction добилась КПД фотоэлемента размером 5,5×5,5 мм в 43,5 %, что на 1,2 % превысило предыдущий рекорд.

В 2012 году компания Morgan Solar создала систему Sun Simba из полиметилметакрилата (оргстекла), германия и арсенида галлия, объединив концентратор с панелью, на которой установлен фотоэлемент. КПД системы при неподвижном положении панели составил 26—30 % (в зависимости от времени года и угла, под которым находится Солнце), в два раза превысив практический КПД фотоэлементов на основе кристаллического кремния.

В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4х4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %, а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра имени Гельмгольца создали фотоэлемент, использующий линзы Френеля с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 %. В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46%.

В 2014 году испанские учёные разработали фотоэлектрический элемент из кремния, способный преобразовывать в электричество инфракрасное излучение Солнца.

Перспективным направлением является создание фотоэлементов на основе наноантенн, работающих на непосредственном выпрямлении токов, наводимых в антенне малых размеров (порядка 200-300 нм) светом (т. е. электромагнитным излучением частоты порядка 500 ТГц). Наноантенны не требуют дорогого сырья для производства и имеют потенциальный КПД до 85%.

Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов

Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.

Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.

Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.

Производство

Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество фотоэлементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.

По материалам Wikipedia

Гибкая солнечная панель из аморфного кремния по лучшей цене — Выгодные предложения на гибкие солнечные панели из аморфного кремния от глобальных продавцов гибких солнечных панелей из аморфного кремния

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте, чтобы приобрести гибкие солнечные панели из аморфного кремния. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях.Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку эта гибкая солнечная панель из аморфного кремния должна в кратчайшие сроки стать одним из самых популярных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели гибкую солнечную панель из аморфного кремния на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в гибкой солнечной панели из аморфного кремния и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. , а также ожидаемую экономию.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз.Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress.Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести гибкие солнечные панели из аморфного кремния по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

типов солнечных панелей (2020)

Найдите солнечную панель, подходящую для вашего дома

Знаете ли вы, что потребности мира в энергии на один год могут быть покрыты солнечной энергией всего за одну минуту? Фактически, в течение 24 часов Солнце способно произвести больше энергии, чем все население потребило бы за 27 лет.

Таким образом, солнечная энергия является не только действительно надежным и долговечным источником энергии , но также очень экономичным и эффективным источником , если выбранные типы солнечных панелей и окружающая среда идеально подходят друг другу.Такие многообещающие перспективы выросли в отрасли, которая приложила много усилий для разработки эффективных методов генерирования, использования и хранения солнечной энергии с помощью различных типов солнечных панелей и преобразования солнечного света в ценную электроэнергию.

Глядя на график ниже, легко увидеть быстрый рост производства солнечной фотоэлектрической энергии , который произошел в течение последних двух лет в Соединенном Королевстве. За год (2014-2015) производство солнечной фотоэлектрической энергии увеличилось почти на 87% .

Лишь немногие знают о различных технологиях, существующих на рынке солнечной энергии, таких как солнечное тепловое и солнечное нагревание воды.

В то время как эти альтернативы классическим типам солнечных панелей в основном используются для нагрева воды, в следующих параграфах дается более подробное введение в различные типы солнечных панелей, которые используются для производства зеленой электроэнергии. Несколько десятилетий исследований, работ и разработок привели к появлению на рынке широкого ассортимента различных типов солнечных панелей для солнечных панелей.

Чтобы дать более широкий обзор, GreenMatch собрал некоторую полезную информацию о наиболее распространенных и специальных типах солнечных панелей .

Как классифицировать различные типы солнечных панелей

Различные типы солнечных панелей служат разным потребностям и целям.Для быстрого и общего обзора ознакомьтесь с нашим полным руководством по солнечным панелям, для получения подробного описания о различных типах солнечных панелей продолжайте читать.

Учитывая, что солнечный свет можно использовать по-разному, будь то на Земле или в космосе, указывает на то, что местоположение само по себе является значимым фактором , когда дело доходит до , выбирая один из типов солнечных панелей над другим .

Различие между различными типами солнечных панелей часто означает различие между однопереходными и многопереходными солнечными панелями или первого, второго или третьего поколений .Однопереходные и многопереходные различаются количеством слоев на солнечной панели, которые будут наблюдать солнечный свет, тогда как классификация по поколению фокусируется на материалах и эффективности различных типов солнечных панелей.

Панели солнечных батарей 1-го поколения

Это традиционных типов солнечных панелей , изготовленных из монокристаллического кремния или поликремния, и наиболее часто используются в обычных условиях.

Монокристаллические солнечные панели (Mono-SI)

Этот тип солнечных панелей (из монокристаллического кремния) самый чистый . Их легко узнать по однородному темному цвету и закругленным краям . Благодаря высокой чистоте кремния этот тип солнечных панелей имеет один из самых высоких показателей эффективности , а новейшие достигают более 20% .

Монокристаллические панели обладают высокой выходной мощностью, занимают меньше места и служат дольше всего.Конечно, это также означает, что они самые дорогие из всех. Еще одно преимущество, которое следует учитывать, заключается в том, что они, как правило, немного меньше подвержены воздействию высоких температур по сравнению с поликристаллическими панелями.

Поликристаллические солнечные панели (Poly-SI)

Вы можете быстро отличить эти панели, потому что у этого типа солнечных панелей есть квадраты, углы не срезаны, а — синий, пестрый вид . Они изготовлены из путем плавления сырого кремния , что на быстрее и дешевле , чем процесс, используемый для монокристаллических панелей.

Это приводит к более низкой конечной цене, но также к снижению эффективности (около 15%) , меньшей эффективности использования пространства и более короткому сроку службы , поскольку они в большей степени подвержены воздействию высоких температур. Однако различия между моно- и поликристаллическими типами солнечных панелей не столь значительны, и выбор будет сильно зависеть от вашей конкретной ситуации. Первый вариант предлагает немного более высокую эффективность использования пространства при немного более высокой цене, но выходная мощность в основном такая же.

Панели солнечных батарей 2-го поколения

Эти элементы представляют собой различные типы тонкопленочных солнечных элементов и в основном используются для фотоэлектрических электростанций, встроенных в здания или небольшие солнечные системы.

Тонкопленочные солнечные элементы (TFSC)

Если вы ищете менее дорогой вариант , возможно, вам стоит обратить внимание на тонкопленочные. Тонкопленочные солнечные панели производятся путем размещения одной или нескольких пленок фотоэлектрического материала (такого как кремний, кадмий или медь) на подложке.Эти типы солнечных панелей легче всего производить, а экономия на масштабе делает их дешевле, чем альтернативы, из-за меньшего количества материала, необходимого для их производства.

Они также гибкие — что открывает множество возможностей для альтернативных приложений — и меньше подвержен влиянию высоких температур. Основная проблема заключается в том, что они занимают много места, что обычно делает их непригодными для установки в жилых помещениях . Более того, они имеют самую короткую гарантию , потому что их срок службы короче, чем у моно- и поликристаллических типов солнечных панелей.Однако они могут быть хорошим вариантом для выбора среди различных типов солнечных панелей, где доступно много места.

Солнечный элемент из аморфного кремния (A-Si)

Вы когда-нибудь пользовались карманным калькулятором на солнечных батареях? Да? Тогда вы наверняка уже видели эти типы солнечных панелей раньше. Солнечные элементы из аморфного кремния относятся к разным типам солнечных панелей и используются в основном в таких карманных калькуляторах. В этом типе солнечных панелей используется трехслойная технология , которая является лучшей из разновидностей тонких пленок.

Чтобы дать краткое представление о том, что означает «тонкий», в данном случае мы говорим о толщине 1 микрометр (одна миллионная метра). При КПД всего 7% эти элементы на менее эффективны, чем на из кристаллического кремния, у которых КПД составляет около 18%, но преимуществом является то, что элементы A-Si относительно невысоки.

Панели солнечных батарей 3-го поколения

Солнечные панели 3-го поколения включают в себя множество тонкопленочных технологий, но большинство из них все еще находятся в стадии исследований или разработок .Некоторые из них вырабатывают электричество, используя органические материалы, другие — неорганические вещества (например, CdTe).

Биогибридный солнечный элемент

Биогибридный солнечный элемент — один из типов солнечных панелей, который все еще находится в стадии исследования. Это было обнаружено группой экспертов из Университета Вандербильта. Идея новой технологии состоит в том, чтобы использовать преимущества фотосистемы 1, и, таким образом, имитировать естественный процесс фотосинтеза . Если вы хотите узнать больше о том, как работает биогибридный солнечный элемент, прочтите об этом в Американском журнале оптики и фотоники.В нем более подробно объясняется, как работают эти клетки. Многие из материалов, используемых в этой ячейке, аналогичны традиционным методам, но только за счет объединения нескольких слоев фотосистемы 1 преобразование химической энергии в электрическую становится намного более эффективным (до 1000 раз более эффективным, чем у типов 1-го поколения. солнечные панели).

Солнечный элемент из теллурида кадмия (CdTe)

Среди множества различных типов солнечных панелей, в этой фотоэлектрической технике используется теллурид кадмия , который позволяет производить солнечные элементы по относительно низкой цене и, таким образом, на меньше времени окупаемости (менее года).Из всех технологий солнечной энергии эта технология требует наименьшего количества воды для производства. Принимая во внимание короткое время окупаемости энергии, солнечные элементы CdTe сохранят ваш углеродный след на минимальном уровне. . Единственным недостатком использования теллурида кадмия является его характеристика: токсичен при проглатывании или вдыхании. В Европе, особенно в Европе, это одно из самых серьезных препятствий, которое необходимо преодолеть, поскольку многие люди очень обеспокоены использованием технологий, лежащих в основе этого типа солнечных панелей.

Концентрированная фотоэлектрическая ячейка (CVP и HCVP)

Концентрированные фотоэлементы вырабатывают электроэнергию так же, как и обычные фотоэлектрические системы. Эти многопереходные солнечные панели имеют КПД до 41%. , что среди всех фотоэлектрических систем является самым высоким на данный момент.

Название таких ячеек CVP связано с тем, что делает их такими эффективными по сравнению с другими типами солнечных панелей: изогнутые зеркальные поверхности , линзы и иногда даже системы охлаждения используются для объединения солнечных лучей и, таким образом, повышения их эффективности. .

Таким образом, элементы CVP стали одними из самых эффективных солнечных панелей с высокой производительностью и КПД до 41%. Остается только тот факт, что такие солнечные панели CVP могут быть столь же эффективными, только если они обращены к солнцу под идеальным углом. Чтобы достичь таких высоких показателей эффективности, солнечный трекер внутри солнечной панели отвечает за , следующий за солнцем .

Если вы хотите узнать больше о различных типах солнечных панелей и других вариантах экологически чистой энергии, просто заполните необязательную форму вверху и воспользуйтесь нашим простым и бесплатным сервисом.Greenmatch может предоставить вам до 4 предложений от проверенных и высококачественных поставщиков.

Источники:

Аскари Мохаммад Багер, Мирзаи Махмуд Абади Вахид, Мирхабиби Мохсен. Типы солнечных батарей и их применение. Американский журнал
Оптика и фотоника. Vol. 3, № 5, 2015, с. 94-113. DOI: 10.11648 / j.ajop.20150305.17

Министерство энергетики и изменения климата Великобритании. нет данных Производство солнечной фотоэлектрической энергии в Великобритании с 2004 по 2015 год (в гигаватт-часах).Statista. По состоянию на 12 июля 2017 г. Доступно по адресу https://www.statista.com/statistics/223332/uk-solar-power-generation/.

кремниевых солнечных элементов | GreenMatch

Как работают кремниевые солнечные элементы?

Основным компонентом солнечного элемента является чистый кремний, который десятилетиями использовался в качестве электрического компонента. Кремниевые солнечные панели часто называют панелями «поколения 1 ^st », поскольку технология кремниевых солнечных элементов получила широкое распространение уже в 1950-х годах.В настоящее время более 90% текущего рынка солнечных элементов базируется на кремнии .

Чистый кристаллический кремний — плохой проводник электричества, так как это полупроводниковый материал в своей основе. Чтобы решить эту проблему, кремний в солнечном элементе имеет примеси — это означает, что другие атомы намеренно смешаны с атомами кремния, чтобы улучшить способность кремния улавливать солнечную энергию и преобразовывать ее в электричество.

Например, у атома галлия на один электрон меньше, чем у атома кремния, а у атома мышьяка на один электрон больше.Когда атомы мышьяка помещаются между множеством атомов кремния, в структуре будут дополнительные электроны; так будет создан слой, богатый электронами.

При использовании вместо этого атомов галлия будет недостаток электронов, а это означает, что будет образован слой с низким содержанием электронов. В солнечном элементе слои расположены рядом друг с другом, и таким образом создается электрическое поле. Когда солнечный свет попадает на солнечный элемент, энергия стимулирует электроны, оставляющие после себя дыры. Они перемещаются к электродам в ячейке из-за наличия электрического поля.Таким образом вырабатывается электричество.

Для чего используются кремниевые солнечные элементы?

Раньше кремниевые солнечные панели были довольно дорогими, так как для их создания требовался кремний очень высокого качества. Кроме того, процедура очистки силикона перед взаимодействием с атомами галлия и мышьяка раньше была трудоемкой и дорогостоящей.

К счастью, развитие технологий вскоре позволило использовать более дешевый и менее качественный кремний.В результате кремниевые солнечные элементы стали более доступными, особенно при поддержке государственных субсидий.

Ограничения кремниевых солнечных элементов

Силиконовые панели не подходят для транспортировки, так как они довольно хрупкие и жесткие. Еще одна сложность заключается в том, что детали по-прежнему довольно дороги по сравнению с некоторыми альтернативными вариантами в области солнечных технологий.

Подробнее: Фотогальваника

Типы кремниевых солнечных элементов

Монокристаллические солнечные элементы

Монокристаллические солнечные элементы, также называемые «монокристаллическими» элементами, легко идентифицируются по их темно-черному цвету.Монокристаллические солнечные элементы сделаны из кремния чистоты , что делает их наиболее эффективным материалом для преобразования солнечного света в электричество.

Кроме того, монокристаллические солнечные элементы также являются наиболее компактными. Еще одним преимуществом монокристаллических элементов является то, что они служат дольше всех типов — многие производители предлагают гарантию до 25 лет на эти типы фотоэлектрических систем.

Все эти превосходные преимущества имеет высокую цену — на самом деле, монокристаллические элементы являются самым дорогим вариантом, в основном потому, что процесс четырехсторонней резки приводит к потере большого количества кремния, иногда более половины.Более дешевой альтернативой для потребителей будут поликристаллические или пленочные элементы.

Поликристаллические солнечные элементы

Поликристаллические солнечные элементы, также известные как поликремний и мульти-кремниевые элементы, были первыми солнечными элементами, представленными в отрасли в начале 1980-х годов. Поликристаллические ячейки не подвергаются процессу резки, применяемому для монокристаллических ячеек. Вместо этого кремний плавится и выливается в квадратную форму, отсюда и квадратная форма поликристалла.

Это делает поликристаллические солнечные элементы более доступными по цене , поскольку практически не расходуется кремний в процессе производства.С другой стороны, они менее эффективны и требуют больше места, чем одиночные кристаллические ячейки, из-за того, что уровень чистоты ниже в поликристаллических ячейках.

Другой недостаток состоит в том, что поликристаллы имеют более низкую термостойкость, чем монокристаллы, что означает, что они не могут работать так же эффективно при высоких температурах.

Аморфные солнечные элементы

Слово «аморфный» буквально означает бесформенный. Кремний не структурирован и не кристаллизован на молекулярном уровне, как многие другие типы солнечных элементов на основе кремния.В прошлом аморфные солнечные элементы использовались для небольших приложений, таких как карманные калькуляторы, поскольку их выходная мощность была относительно низкой.

Однако при установке нескольких аморфных солнечных элементов друг на друга их производительность значительно увеличилась (до 8%). Солнечные панели из аморфного кремния — это мощная серия и новая линейка фотоэлектрических систем, которые отличаются от элементов из кристаллического кремния своей мощностью, структурой и производством. Затраты на материалы снижаются, поскольку для аморфного кремния требуется всего около 1% кремния, который использовался бы для производства солнечного элемента на основе кристаллического кремния.

Процесс разработки солнечных панелей из аморфного кремния сделал их более гибкими и легкими, что делает транспортировку и установку панелей менее рискованными. Гибкий тонкопленочный модуль делает аморфные солнечные элементы пригодными даже для искривленных поверхностей.

Одним из недостатков является более низкий КПД аморфных тонкопленочных солнечных элементов. Тем не менее, это новая технология, и предполагается, что в ближайшем будущем уровень эффективности будет расти с развитием технологий.

Подробнее: Руководство для солнечных панелей

Абсорбер

В фотоэлектрическом устройстве — материал, который легко поглощает фотоны и генерирует носители заряда (свободные электроны или дырки).

переменного тока

см. Переменный ток.

Приемник

Легирующий материал, такой как бор, который имеет меньше электронов внешней оболочки, чем требуется в иначе сбалансированной кристаллической структуре, образуя дыру, которая может принимать свободный электрон.

Активированный срок хранения

Период времени при определенной температуре, в течение которого заряженный аккумулятор может храниться до того, как его емкость упадет до непригодного для использования уровня.

Напряжение (я) активации

Напряжение (я), при котором контроллер заряда будет принимать меры для защиты батарей.

Регулируемая уставка

Функция, позволяющая пользователю регулировать уровни напряжения, при которых контроллер заряда становится активным.

АИК

См. Возможность прерывания тока.

Воздушная масса (иногда называемая соотношением воздушных масс)

Равен косинусу зенитного угла, т.е. угла, идущего прямо над головой до линии, пересекающей солнце. Воздушная масса — это показатель длины пути, который солнечное излучение проходит через атмосферу. Масса воздуха 1,0 означает, что солнце находится прямо над головой, а излучение проходит через одну атмосферу (толщину).

Переменный ток (AC)

Тип электрического тока, направление которого меняется через определенные промежутки времени или периодически.В Соединенных Штатах стандарт — 120 реверсий или 60 циклов в секунду. В сетях передачи электроэнергии используется переменный ток, потому что напряжение можно относительно легко контролировать.

Температура окружающей среды

Температура окружающей среды.

Аморфный полупроводник

Некристаллический полупроводниковый материал, не имеющий дальнего порядка.

Аморфный кремний

Тонкопленочный кремниевый фотоэлектрический элемент без кристаллической структуры.Изготовлен путем нанесения слоев легированного кремния на подложку. См. Также монокристаллический кремний поликристаллический кремний.

Возможность прерывания по току (AIC)