Все о солнечных батареях: из чего состоит панель и ее виды и размер

Когда появились солнечные батареи

Солнечные панели были изобретены довольно давно. Эффект преобразования света в электричество был впервые открыт Александром Эдмундом Беккерелем в 1842 году. На разработку первых прототипов ушло почти столетие.

В 1948 году, 25 марта, итальянский фотохимик Джакомо Луиджи Чемичан смог сделать то, что мы сейчас используем и разрабатываем. 10 лет спустя, в 1958 году, технология была впервые испытана в космосе в качестве элемента питания на американском спутнике под названием Pioneer 1. Спутник был запущен 17 марта, и то же достижение было повторено в Советском Союзе 15 мая того же года («Спутник-3»). Другими словами, технология начала использоваться в больших масштабах в разных странах практически одновременно.

Использование солнечных батарей в космосе — обычная практика.

Подобные структуры до сих пор используются в космосе в качестве важного источника энергии. А на Земле они также используются для энергоснабжения домов и даже целых городов. Они также используются в гражданских электромобилях для обеспечения большей автономности.

В целом, важность таких клеток невозможно переоценить. Это единственный способ получения энергии в любой точке планеты. Гидроэлектростанции, атомные электростанции, ветряные турбины и т.д. могут быть размещены только в определенных местах, они очень дороги или требуют соответствующей инфраструктуры. И только солнечные батареи позволят вам строить дома в пустыне и электрифицировать их. За относительно небольшую сумму денег. Для «ветряных мельниц» этого явно недостаточно.

Основные принципы

Солнечные панели состоят из фотоэлектрических элементов, помещенных в общий каркас. Каждый из них изготовлен из полупроводникового материала, например, кремния, который чаще всего используется в солнечных батареях.

Когда луч попадает на полупроводник, он нагревается, частично поглощая его энергию. Приток энергии высвобождает электроны внутри полупроводника. К фотоэлектрическому элементу прикладывается электрическое поле, которое направляет свободные электроны, заставляя их двигаться в определенном направлении. Этот поток электронов образует ток.

Если к верхней и нижней части фотоэлемента подключить металлические контакты, то полученный ток можно пропустить через провода и использовать для управления различными устройствами. Сила тока в сочетании с напряжением элемента определяет количество электроэнергии, вырабатываемой солнечным элементом.

Солнечные панели

Преобразование света в электричество

Это практическое применение фотоэлектрического эффекта — прямого преобразования световой энергии в электрическую. Фактическая реакция материала на облучение светом зависит от кристаллической структуры полупроводника. Структурно каждый фотоэлектрический элемент состоит из двух слоев. Один слой кристаллической решетки имеет избыток электронов и известен как электронная область.

Второй слой, в котором, соответственно, наблюдается недостаток электронов, называется областью дырок (в электронике места, где должны быть электроны, но их нет, называются дырками). Граница между этими слоями называется электронно-дырочным p-n-переходом. В зависимости от типа полупроводника, переход может обладать различными свойствами. Тогда он называется дырочно-электронным n-p-переходом.

Как работают фотоэлектрические элементы

При воздействии света два слоя начинают взаимодействовать, и электроны в одном слое начинают замещать дырки в другом. Это создает электродвижущую силу, которая превращает два слоя в электроды обычной батареи.

Теперь, чтобы использовать эту электрическую энергию, остается только припаять тонкие проводники к поверхности каждого слоя и подключить нагрузку. Следует отметить, что этот процесс не вызывает никаких химических реакций в полупроводнике, поэтому солнечные батареи, изготовленные на основе таких фотопреобразователей, могут служить очень долго.

В исследовательских центрах многих стран ведутся работы по решению проблемы повышения эффективности солнечных батарей. Пробуются комбинации различных материалов, чтобы использовать их в качестве фотоэлектрических элементов. Галлий, мышьяк, медь и кадмий добавляются в тонкие кремниевые элементы в различных пропорциях. Причем эти добавки могут быть чистыми или представлять собой комбинацию различных материалов, например, арсенида галлия (GaAs).

Кроме того, на эффективность солнечного элемента в значительной степени, если не случайно, влияет максимальное сходство физических (размер) и электрических (вольт-токовые характеристики) элементов, из которых состоят отдельные солнечные модули. Во время работы солнечной батареи может случиться так, что один или несколько фотоэлектрических преобразователей будут затенены.

Поэтому они исключаются из рабочей конфигурации модуля на определенный период времени. Однако, если они включены в общую цепь, они могут нагреваться и тем самым приводить к неисправностям. Отвод тепла от фотопреобразователей, которые постоянно подвергаются воздействию солнечного света, также является серьезной проблемой, которую исследуют многие ученые.

Устройство солнечной батареи

Итак, что происходит, когда вы соединяете полупроводник n-типа с полупроводником p-типа? В первом из них много свободных электронов, а во втором — много дырок. Электроны стремятся как можно быстрее заполнить дырки, но если это происходит, оба полупроводника становятся электрически нейтральными.

И наоборот, когда свободные электроны проникают в p-n полупроводник, область на стыке двух веществ становится электрически заряженной, образуя барьер, который невозможно легко преодолеть. На границе p-n-перехода создается электрическое поле.

Энергии каждого фотона солнечного света обычно достаточно для высвобождения одного электрона и, соответственно, дополнительной дырки. Если это происходит вблизи p-n-перехода, электрическое поле посылает свободный электрон на n-сторону и дырку на p-сторону.

В результате равновесие еще больше нарушается, и если к системе приложить внешнее электрическое поле, свободные электроны будут перетекать на p-сторону, чтобы заполнить дырки, тем самым генерируя ток.

К сожалению, кремний хорошо отражает свет, что означает, что большая часть фотонов уходит впустую. Чтобы уменьшить эти потери, на фотоэлементы наносят антибликовое покрытие. Наконец, обычно солнечные панели накрывают стеклом, чтобы защитить их от внешних воздействий.

PlanetSolar, самая большая в мире лодка на солнечных батареях

Современные солнечные батареи не слишком эффективны. Большинство из них эффективно перерабатывают от 12 до 18 процентов попадающего на них солнечного света. Лучшие примеры преодолели 40-процентный барьер эффективности.

Как подключаются элементы в батарее

Из-за низкого выходного напряжения отдельных элементов (обычно 0,6 вольт) они соединяются в батарею последовательно. Чтобы увеличить выходной ток, эти ячейки, которые мы называем модулями, соединяются параллельно. На схеме ниже мы видим батарею, состоящую из двух параллельно соединенных модулей. Диоды используются для того, чтобы ток из модуля с высоким электромагнитным полем не перетекал в соседний модуль и чтобы напряжение из ячейки не «сливалось» обратно в панель в течение ночи.

Часто солнечные панели называют электростанциями, они состоят из панелей, специального контроллера, аккумулятора и преобразователя, который обычно преобразует постоянное напряжение в переменное 220 вольт. Это не совсем верно, так как технически батарея — это панель или группа панелей, соединенных каким-либо образом.

Обходные диоды

Еще один элемент, который очень нужен, но который почему-то упускается из виду при проектировании солнечных генераторов, — это байпас, или, как еще говорят, обходной канал (байпас). Для чего он используется? Давайте посмотрим на приведенную выше диаграмму. Нас интересует верхний модуль, состоящий из элементов SZ1-SZ30.

Пока все элементы батареи горят и работают правильно, батарея будет выдавать заданное напряжение и ток. Давайте накроем клетку рукой. Если он находится в тени, фотоэлемент начинает «подпрыгивать» — вырабатываемое им напряжение падает, а его сопротивление увеличивается в десять раз. В результате весь модуль практически перестает работать, поскольку все элементы соединены последовательно. То же самое происходит, если какой-либо элемент сломался или вышел из строя по какой-либо другой причине.
Пока все элементы работают, шунтирующие их диоды заперты обратным напряжением, создаваемым самим фотоэлементом. Как только ячейка по какой-либо причине перестает работать, генерируемое ею напряжение падает. Диод откроется, позволяя току обойти неисправный элемент. Поэтому весь модуль будет продолжать работать, а неисправность вызовет лишь небольшое падение напряжения, генерируемого неисправным элементом.

Важное замечание: В качестве байпаса рекомендуется использовать диод с барьером Шоттки с меньшим падением напряжения. Это, конечно, дороже, но оно того стоит.

Схема подключения батареи к контроллерам и аккумуляторам

Мы знаем, как строятся солнечные панели и из чего они состоят. Теперь поговорим о практическом применении. Солнечная панель сама по себе не очень полезна. Он не производит очень высокое напряжение, а также постоянно изменяется. В пасмурный день — напряжение одно, в солнечный день — другое. Если надвигается облако, вы получаете всплеск.

Кроме того, солнечные панели вырабатывают постоянный ток, в то время как большинство бытовых приборов работают на переменном токе. И, конечно, солнечные батареи совершенно бесполезны ночью. Для того чтобы получить какую-либо пользу от такого источника, энергию необходимо сохранить и преобразовать в нужную величину. Это необходимое условие для строительства солнечных электростанций.

Очень удобно использовать обычные автомобильные аккумуляторы в качестве накопителей энергии. Их напряжение идеально и может быть легко подобрано в соответствии с их мощностью. Помимо накопления энергии, батареи дополнительно стабилизируют напряжение. Когда напряжение на панели падает, потребитель будет питаться от аккумулятора. Если он повышается, панель будет питать потребителя и одновременно заряжать аккумулятор.

Преобразование постоянного напряжения батареи в 220 В переменного тока легко осуществить с помощью так называемого инвертора. Сегодня существует множество подобных устройств различной мощности и стоимости.

При выборе инвертора необходимо учитывать, что некоторые бытовые приборы, например, холодильники, требуют чистой синусоиды. Большинство дешевых устройств производят не истинную синусоиду, а так называемую приблизительную синусоиду, состоящую из набора прямоугольников с разными полюсами.

Но вы не можете просто подключить панель к батарее. В конце концов, батарея должна заряжаться при определенном токе, и вы не можете допустить ее перезарядки. Поэтому нам понадобится еще один узел — контроллер заряда батареи. Он будет самостоятельно принимать зарядный ток и отключать его от аккумуляторной панели, когда батарея полностью зарядится или когда панель не сможет обеспечить необходимое напряжение.

Купить такой прибор не проблема, в продаже есть недорогие модели, хотя при желании можно приобрести комплект с дополнительными функциями: вольтметром, таймером, собственным преобразователем и т.д. Цена, конечно, будет соответствующей. Что касается схемы подключения всех компонентов, то она довольно проста.

Это не требует особых объяснений. Напряжение от панелей поступает на контроллер, который заряжает батареи и питает низковольтную нагрузку (не все модели). Если солнечные панели не имеют достаточной мощности для этой цели, аккумуляторы, в свою очередь, снабжают инвертор энергией.

Конечно, такое решение не является универсальным — все будет зависеть от используемого контроллера. В любом случае, она становится такой же простой и обязательно идет в комплекте с устройством.

Как соединять солнечные батареи?

Солнечная панель — это простой источник энергии, такой же, как аккумулятор или батарейный блок. Поэтому к ним применимы те же законы, что и к источникам питания. Солнечные панели могут быть соединены друг с другом последовательно, параллельно или даже последовательно и параллельно. Подробнее о типах силовых соединений читайте в этой статье.

Последовательное соединение

Вот как выглядит параллельное соединение солнечных панелей. В этом случае добавляется выходной ток, а напряжение остается прежним.

Параллельное соединение

Если вы хотите увеличить напряжение, следует соединить панели последовательно. В этом случае напряжение от каждой солнечной панели будет суммироваться.

Последовательно-параллельное соединение

Если вы хотите увеличить напряжение и производимый ток, вы можете соединить солнечные панели последовательно и параллельно.

Как определить размер и количество фотоэлементов?

Размер и количество необходимых солнечных элементов зависит от напряжения, тока и мощности, которые вы хотите получить от них. В солнечный день напряжение на батарее составляет 0,5 В. В пасмурный день оно гораздо ниже. Поэтому для зарядки 12-вольтовой батареи необходимо последовательно соединить 36 фотоэлементов. Соответственно, для ячейки на 24 В необходимо 72 ячейки и так далее. Общее количество зависит от площади ячейки и требуемой мощности.

Учитывая эффективность, один квадратный метр площади ячейки может производить примерно 150 ватт энергии. Более точную информацию можно получить из метеорологических каталогов, показывающих количество солнечной радиации в месте расположения солнечной электростанции, или в Интернете. Эффективность устройства указана в техническом паспорте.

При строительстве солнечной электростанции «сделай сам» количество необходимых солнечных элементов определяется мощностью одного элемента в данном климате с учетом коэффициента полезного действия.

Правила установки

Максимальная мощность панелей достигается в том месте, где солнечные лучи падают вертикально. Это необходимо учитывать при установке. Также важно учитывать, в какое время суток наблюдается наименьшее количество облаков. Если угол и положение крыши неправильные, это можно исправить, отрегулировав основание.

Между радиатором и крышей должен быть воздушный зазор 15-20 см. Это необходимо для предотвращения протекания дождя и перегрева.

Фотоэлектрические элементы плохо работают в тени, поэтому избегайте их размещения в тени зданий и деревьев.

Солнечные электростанции являются перспективным и экологически чистым источником энергии. Их повсеместное использование позволит решить такие проблемы, как нехватка энергии, загрязнение окружающей среды и парниковый эффект.

Как добиться максимальной эффективности

Для того чтобы сделать солнечную электростанцию максимально эффективной, при строительстве и установке солнечных панелей необходимо учитывать определенные аспекты. Особое внимание следует обратить на следующие моменты.

1. Температура. Чем ниже температура окружающего воздуха и самой панели, тем выше ее эффективность. Поэтому не храните солнечные батареи на ветру, а тем более не помещайте их в стеклянные банки для дополнительной защиты. Производители обратили внимание на защиту окружающей среды.
2. Оттенок. В течение дня устанавливайте батарею в незатененном месте. Если ячейки находятся в тени, их эффективность снизится на 50-60%.
3. Наклонные углы. Панели наиболее эффективны, когда солнечный свет падает на них под прямым углом. Конечно, это невозможно точно — Солнце движется. Поэтому в полдень в середине весны установите под прямым углом. Это будет наилучшим вариантом.
4. Пыль. Регулярно очищайте панели от пыли и прочего мусора. Даже слой пыли, едва видимый невооруженным глазом, может блокировать до 40% солнечных лучей. Поэтому не поленитесь, возьмите шланг и устройте нашим батареям «ванну».
5. Отражение. Если элемент закрыт обычным стеклом, часть его света просто отражается и не достигает фотоэлемента. Этот эффект особенно заметен утром и ночью, когда угол падения света невелик. Этому можно частично противостоять, используя антибликовое покрытие. Если есть возможность, стоит приобрести панели этого типа. Это не будет стоить дороже, но эффект будет очень заметным.
6. Контроллеры. Эффективность солнечной электростанции во многом зависит от того, насколько эффективно используется энергия, вырабатываемая панелями. Именно здесь в дело вступает контроллер, который может быть двух типов: PWM и MPPT. Если не вдаваться в подробности, то второй тип намного лучше, поскольку он отслеживает точку максимальной мощности и поддерживает ток и напряжение на оптимальном значении для текущего освещения. С другой стороны, ШИМ-контроллер регулирует только напряжение от панели, тем самым оптимизируя зарядный ток батареи.

Преимущества и недостатки К преимуществам относятся: экологичность. Отсутствие выхлопных газов, копоти и дыма. Чистая энергия и свежий воздух. Солнечная электростанция не ревет, как бензиновый двигатель, и не дымит под вашими окнами. Он практически не требует обслуживания и расходных материалов. Кроме того, мы не зависим от капризов энергетической компании или аварий на линии. Единственным слабым звеном солнечной электростанции является аккумулятор, срок службы которого составляет всего несколько лет. Сами солнечные панели могут служить десятилетиями. Конечно, со временем они разрушаются, но, поскольку они изготовлены хорошим производителем, 15-20 лет не доставят особых хлопот. Хорошо, теперь о минусах: стоимость. Цена на солнечные батареи снижается, но они все еще достаточно дороги. Например, поликристаллическая ячейка мощностью 300 ватт (не самый дорогой вариант) будет стоить около 7-8 тысяч рублей. Киловаттный инвертор, изображенный на фото выше, стоит примерно столько же. Затем идут батареи и контроллер. Это зависит от погоды. Если плохая погода сохранится, мы можем оказаться без света. Не очень приятная перспектива. Климатические зоны. Этот момент напрямую связан с предыдущим вопросом. Если вы находитесь в местности, где регулярно идут дожди и туманы, а солнце появляется раз в неделю, то солнечные электростанции малоэффективны.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что говорить о «бесплатной» солнечной энергии пока рано. Тем не менее, когда нет другого выхода, такой вариант был бы хорошим способом продвижения вперед (простите за каламбур). Неэлектрифицированные дачи, охотничьи угодья, удаленные пасеки …… Существует очень мало мест, где линии электропередач не могут быть электрифицированы. Например, треккинг в Гималаях. Я взял панель, свернутую в трубку, и легкий аккумулятор. Контроллер у вас в кармане, и вам не нужен инвертор. Здесь есть и свет, и музыка, и общение, и даже ноутбук.

Область применения солнечных батарей

Люди научились использовать солнечную энергию во многих сферах своей жизни. Что такое солнечные батареи и где именно они используются? Вот некоторые из наиболее интересных фактов.

1. Электроника — портативные устройства, такие как калькуляторы и карманные фонари, уже давно производятся во всем мире.
2. Авиация — Не так давно Швейцария совершила прорыв в этой области, создав самолет, который использует только солнечную энергию, хранящуюся в аккумуляторах. Первый полет прототипа продолжался 26 часов.
3. Электромобили — Здесь использование солнечной энергии неэффективно, КПД составляет 10-15%. В результате автомобили не могут накопить много энергии для аккумуляторов, а солнце светит не всегда, что сокращает ежедневный пробег.
4. Энергоснабжение зданий — в некоторых тропических странах есть дома с солнечными батареями на крыше. Это может сэкономить много электроэнергии.
5. Дороги — В 2014 году в Нидерландах была открыта велосипедная дорожка, по обеим сторонам которой установлены солнечные батареи. Проект оказался неэффективным, однако во Франции сейчас рассматривается возможность строительства дорог на солнечных батареях. Электромобили смогут ездить по таким дорогам без подзарядки.
6. Космос — Здесь солнце светит постоянно и без помех для солнечных модулей, поэтому они устанавливаются на космических кораблях повсеместно.
7. Медицина — Ученые из Южной Кореи разработали солнечную батарею, которую можно имплантировать под кожу. Он в 15 раз тоньше волоса и предназначен для обеспечения бесперебойного питания устройств, имплантированных в тело.

Основные этапы изготовления солнечных монокристаллических элементов:

0 Получить «солнечный» кремний.
В качестве сырья используется кварцевый песок с высоким содержанием диоксида кремния (SiO2). Он проходит многоступенчатый процесс очистки, чтобы избавиться от кислорода. Это достигается путем высокотемпературного плавления и синтеза дополнительных химических веществ.

После очистки кремний представляет собой лишь посторонние фрагменты.Чохралы выращиваются с использованием метода формирования кристаллов Чохральского.
Кремний образуется путем нагревания в тигле и плавления при температуре 1500°C. Кремниевые хлопья нагреваются в тигле и расплавляются при температуре 1500°C. Семена помещаются в расплавленный металл, так сказать, для формирования образца кристаллов. Атомы располагаются в точной структуре и растут слой за слоем на семенах. Процесс длительный, но в результате получается крупный, красивый и легко формируемый кристалл.

Отделка.
Этот этап начинается с измерения, калибровки и обработки монокристалла для получения желаемой формы. Очень важно, что когда он выходит из тигля, то имеет круглую форму, что не очень удобно для дальнейшей работы. Поэтому ему придается псевдоквадратная форма. Затем обработанные монокристаллы разрезаются на листы толщиной 250-300 мкм с помощью стальной проволоки в суспензии карбида кремния или проволоки, пропитанной алмазом. Их очищают, проверяют на наличие дефектов и вырабатываемую энергию.

Создается фотоэлектрический элемент.
Для получения энергии к кремнию добавляют бор (B) и фосфор (P). Это позволяет слою фосфора производить свободные электроны (сторона n-типа); сторона бора не имеет электронов, т.е. дырок (сторона p-типа). Из-за этого между фосфором и бором возникает p-n-переход. Когда свет падает на клетку, дырки и электроны выбиваются из атомной решетки и оказываются в пределах электрического поля, где они рассеиваются в направлении собственного заряда. Если приложить внешний проводник, они будут пытаться компенсировать отверстия на другой стороне пластины, и возникнет напряжение и ток. Именно для его создания проводники припаиваются к двум сторонам пластины.

Сборка модулей.
Пластины сначала соединяются в цепочки, а затем в блоки. Обычно на одну пластину приходится 2 Вт мощности и 0,6 В напряжения. Чем больше количество клеток, тем больше их мощность. Они соединяются последовательно для получения определенного уровня напряжения и параллельно для увеличения силы генерируемого тока. Для достижения необходимых электрических параметров всего модуля ячейки объединяются последовательно и параллельно. Затем клетки покрывают защитной пленкой, переносят на стекло и помещают в прямоугольную рамку с прикрепленной распределительной коробкой. Готовый модуль проходит окончательное тестирование — измерение характеристик напряжение-ток. Вот и все, он готов к использованию.
Сами солнечные элементы также могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно и параллельно для получения необходимого тока и напряжения.

Производство поликристаллических ячеек отличается только способом выращивания кристаллов. Существует несколько методов производства, но наиболее популярным и составляющим 75% всего производства является Siemens-процесс. Этот метод включает восстановление силана и осаждение свободного кремния, который образуется в результате взаимодействия паровой смеси водорода и силана с поверхностью кремниевого слитка, нагретого до 650-1300°C. Высвобождающиеся атомы кремния образуют кристаллы с дендритной структурой.

Разновидность солнечных батарей

Тип солнечных батарей определяется полупроводником, используемым для их изготовления. Наиболее распространенным является кремний, но сегодня активно разрабатываются и другие элементы. Цель этих исследований — сделать продукцию дешевле, меньше и эффективнее.

Монокристаллический кремний и поликристаллический кремний. На основе кристаллического кремния. Они представляют собой прямоугольную алюминиевую раму с соединенными между собой ячейками (чаще всего 36, 60 или 72) размером 125×125 или 156×156 мм, защищенную специальным закаленным стеклом. Это обеспечивает превосходное пропускание света, в том числе рассеянного, герметизацию и защиту полупроводника от механических повреждений и воздействия окружающей среды. Теперь доступны и гибкие модели, без жестких рам или стекла, с использованием однослойных или многослойных ячеек.

Монокристаллический. Конечный продукт, произведенный из монокристаллического кремния, имеет квадратную форму, обычно со скошенными краями, и равномерно черный или темно-синий цвет. Выход прямого излучения: 17-22%. Постепенное снижение мощности: примерно на 20% каждые 25 лет. Минимальный срок службы — 30 лет.

Поликристаллическая. Изготовлен из поликристаллического кремния. Такой же прямоугольной формы, только вместо однородных ячеек они имеют неравномерную поверхность голубого или ярко-синего цвета. По эффективности они несколько уступают монокристаллическому кремнию, с КПД 12-18% и соответствующим снижением среднегодового производства, но они дороже — производство этих фотоэлементов дешевле.

Аморфный. Производится по тонкопленочной технологии. Может быть твердым или мягким, если в качестве основного материала используются металлические или полимерные ленты. Внешне они имеют равномерный блекло-серый цвет. Эффективность 5-6%, хорошо работает в условиях низкой освещенности и запыленности. Мощность быстро падает — до 20% в первый год эксплуатации. Средняя продолжительность жизни составляет 10 лет.

Арсенид — галлий. Самая эффективная панель, поскольку является соединением галлия и мышьяка, но дорогая. Причиной этого является дефицит галлия и специфика материала — поскольку арсенид галлия хрупкий, его трудно использовать в качестве подложки. Из-за этих трудностей имеет смысл использовать его в системах, где стоимость не является проблемой, но где требуется максимальная производительность и малый вес на ограниченной площади. Обычно он используется только в космических аппаратах. Эффективность не рекордная — 25-30%, но благодаря высокой термостойкости они могут достигать 40% эффективности, а при отводе тепла и поддержании температуры 150⁰C они «разгоняются» до рекордных 60% эффективности.

Редкоземельные материалы

Существует несколько типов редкоземельных солнечных панелей, не все из которых более эффективны, чем модули из монокристаллического кремния. Однако способность работать в экстремальных условиях позволяет производителям таких солнечных панелей выпускать конкурентоспособную продукцию и проводить дальнейшие исследования.

Панели CdTe широко используются для облицовки зданий в экваториальных и арабских странах, где поверхность нагревается до 70-80 градусов в течение дня. Основными сплавами, используемыми для фотоэлектрических элементов, являются теллурид кадмия (CdTe), селенид галлия-индия меди (CIGS) и селенид индия меди (CIS).

Кадмий — токсичный металл, а индий, галлий и теллур довольно редки и дороги, поэтому массовое производство солнечных батарей на их основе теоретически невозможно. Эффективность таких панелей составляет около 25-35%, хотя в исключительных случаях она может достигать 40%.

Ранее они использовались в основном в аэрокосмической промышленности, но сейчас появилось новое перспективное направление. Благодаря стабильной работе при температурах 130-150°C фотоэлектрические элементы из редких металлов используются в солнечных тепловых электростанциях. В этом процессе солнечный свет от десятков или сотен зеркал концентрируется на небольшой панели, которая одновременно вырабатывает электричество и передает тепло в водяной теплообменник.

В результате нагрева воды образуется пар, который вращает турбину и вырабатывает электроэнергию. Таким образом, солнечная энергия преобразуется в электричество одновременно двумя способами с максимальной эффективностью.
Полимеры и органические аналоги.

Фотоэлектрические модули на основе органических и полимерных соединений начали разрабатываться только в последнее десятилетие, но исследователи уже добились значительного прогресса.

Наибольшего прогресса добилась европейская компания Heliatek, которая уже оснастила несколько высотных зданий органическими солнечными панелями. Толщина рулонной пленки HeliaFilm составляет всего 1 мм. Для производства полимерных панелей используются углеродные фуллерены, фталоцианин меди, полифенилен и другие вещества. Такие фотоэлектрические элементы уже имеют КПД 14-15% и в несколько раз дешевле в производстве, чем кристаллические солнечные панели.

Острой проблемой является период деградации органического рабочего слоя. До сих пор, после нескольких лет эксплуатации, не удалось достоверно подтвердить уровень эффективности. Преимуществами органических солнечных батарей являются: экологичность; дешевизна производства; гибкость конструкции.

Недостатками таких фотоэлектрических элементов являются их относительно низкая эффективность и отсутствие достоверной информации о стабильном времени работы панелей. Возможно, что в течение 5-10 лет все недостатки органических солнечных батарей исчезнут, и они станут серьезными конкурентами кремния.

Сравнение моно, поли и аморфных солнечных батарей

При выборе модуля люди часто спрашивают: какой солнечный элемент лучше — монокристаллический или поликристаллический кремний, или аморфный кремний? В конце концов, они являются самыми распространенными в наше время. В поисках ответа на этот вопрос было проведено множество исследований. Посмотрим, что покажут результаты.

*** Производительность и долговечность

Монокристаллические кремниевые элементы имеют КПД около 17-22% и срок службы не менее 25 лет. Поликристаллические кремниевые элементы могут иметь КПД до 12-18% и срок службы не менее 25 лет. Эффективность аморфных элементов составляет 6-8% и снижается гораздо быстрее, чем у кристаллических, а срок их службы не превышает 10 лет.

***Температурный коэффициент

В реальных условиях эксплуатации солнечные батареи могут нагреваться, что приводит к снижению номинальной мощности на 15-25%. Средний температурный коэффициент составляет -0,45% для поликристаллического и монокристаллического и -0,19% для аморфного. Это означает, что при повышении температуры на 1°C выше стандартных условий емкость кристаллического элемента будет ниже, чем у некристаллического.

***Потеря эффективности

Деградация солнечных моно- и поликристаллических модулей зависит от качества исходных элементов — чем больше в них бора и кислорода, тем быстрее падает эффективность. Поликристаллические пластины содержат меньше кислорода, а монокристаллические — меньше бора. Поэтому скорость деградации этих и других модулей не особенно отличается, составляя в среднем около 1% в год при одинаковом качестве материала и условиях эксплуатации. Гидрогенизированный кремний используется для производства аморфных элементов. Из-за содержания водорода они быстрее разрушаются. Например, кристаллические деградируют на 20% после 25 лет использования, а аморфные — в два-три раза. Однако некачественные модели могут потерять до 20% своей эффективности в течение первого года использования. Об этом стоит помнить при совершении покупки.

***Стоимость

Здесь преимущество полностью принадлежит модулям из аморфного кремния — они дешевле, чем модули из кристаллического кремния, благодаря более низким производственным затратам. Второе место занимает полистирол, который также является самым дорогим.

***Размеры и площадь

Элементы из монокристаллического кремния более компактны. Для создания массива необходимой мощности требуется меньшее количество панелей, чем для других типов. В результате при установке они занимают немного меньше места. Но прогресс налицо, и поликристаллические модули догнали монокристаллические по соотношению мощность/площадь. Модули из аморфного кремния все еще отстают, требуя в 2,5 раза больше места для установки.

*** Чувствительность к свету

Здесь лидируют модули из аморфного кремния. Они имеют наилучшую эффективность преобразования солнечной энергии благодаря содержащемуся в элементах водороду. В результате они лучше работают в условиях низкой освещенности, чем кристаллические. Монохроматические и многоцветные, они примерно одинаково работают в условиях низкой освещенности, значительно реагируя на изменение интенсивности света.

***Годовая доходность

При тестировании модулей различных производителей было обнаружено, что монокристаллические модули производят больше электроэнергии в год, чем поликристаллические. Они, в свою очередь, оказались более продуктивными, чем аморфные, несмотря на то, что последние вырабатывают энергию даже в условиях низкой освещенности.

Можно сделать вывод, что существуют небольшие, но важные различия между моно- и поликристаллическими кремниевыми солнечными батареями. Хотя монокристаллическая система по-прежнему более эффективна и имеет более высокую окупаемость, мультикристаллическая все же будет более популярна. Конечно, это зависит от качества продукта. Тем не менее, большинство крупных солнечных электростанций основаны на мультимодулях. Это связано с тем, что инвесторы смотрят на общую стоимость проекта и срок окупаемости, а не на максимальную эффективность и долговечность.

Теперь об аморфных клетках. Начнем с преимуществ: они самые простые и недорогие в производстве, поскольку нет необходимости резать и обрабатывать кремний. Это отражается в низкой стоимости конечного продукта. Они неприхотливы — их можно установить где угодно, и не привередливы — им не страшны пыль и пасмурная погода.

Однако недостатки модулей из аморфного кремния перевешивают их преимущества: у них самый низкий коэффициент полезного действия по сравнению с вышеупомянутыми типами, они быстрее деградируют — эффективность падает на 40% менее чем за 10 лет — и требуют много места для установки.

Мощность солнечных панелей для автономных систем выбирается в зависимости от требуемой электрической мощности, времени года и географического положения.

Требуемая выходная мощность определяется требуемой мощностью использования потребителей электроэнергии. При расчетах стоит учесть потери на преобразование постоянного напряжения в переменное, зарядку и разрядку батарей и потери проводников.

Солнечная радиация непостоянна и зависит от многих факторов — времени года, времени суток, погодных условий и географического положения. Эти факторы также должны быть учтены при расчете необходимого количества солнечных панелей. Если система будет использоваться круглый год, то при расчете необходимо учитывать наиболее неблагоприятные месяцы с точки зрения солнечной радиации.

При проведении расчетов для конкретной местности следует проанализировать статистические данные о солнечной активности за несколько лет. На основе этих данных определяется фактическая средняя мощность солнечного потока на квадратный метр земной поверхности. Эти данные можно получить от местных или международных метеорологических служб. Статистика позволит вам с минимальной погрешностью предсказать количество солнечной энергии для вашей системы, которая будет преобразована в электричество солнечными панелями.

Краткая история модифицирования: три поколения солнечных батарей

Эксперты разделили все фотоэлектрические устройства, способные поглощать фотоны и преобразовывать их в электрический ток, на три поколения.

Из чего состоят солнечные батареи первого поколения

Структурно этот модуль состоит из следующих элементов.

• Металлическая опорная плита — нижний контакт.
• Нижний заполняющий слой кремниевого полупроводника с преобладанием электронов n-типа — за счет добавленного фосфора
• Верхний кристаллический слой, насыщенный электронами p-типа — обычно путем легирования бором
• Антибликовое покрытие — для максимального эффекта поглощения света
• Тонкий металлизированный контакт типа сетки с проводом для короткого замыкания сети
• Толстое безопасное стекло — обычно сверхпрочное закаленное стекло.
• Рамочная решетка.

Толщина монокристаллических или поликристаллических пластин Poli-Si в ячейке составляет приблизительно 200-300 микрон. Срок службы оценивается в 20-25 лет, при среднем снижении производительности на 0,5% в год. Эффективность составляет 22-24% при идеальных условиях освещения и резко падает при высоких температурах или при частичном снижении освещенности.

Из чего сделаны солнечные батареи второго поколения

Следующее поколение использует те же физические принципы p/n-перехода, но основано на комбинации редкоземельных элементов (реже — аморфного кремния). Вспомогательные конструктивные элементы панелей в основном одинаковы — металлическая подложка, антибликовая пленка и защитное стекло. Однако все чаще появляются безрамные конструкции и тонкопленочные варианты, которые можно свернуть и согнуть под любым углом.

Наиболее распространенным полупроводником для этих элементов является.

• Аморфный кремний a-Si.
• Теллурид кадмия (CdTe).
• Индий-галлий/медь-селен (CIGS).

Иногда, когда экспертов просят привести примеры материалов для тонкопленочных солнечных панелей, они приводят другие, более экзотические варианты. Однако они составляют не более 0,1% от общего количества и в основном используются в лабораторных исследованиях.

Название «тонкая пленка» происходит от значительно меньшей толщины рабочего слоя — от 1 до 3 микрон, что почти в 100 раз меньше «классической» толщины кремния. В идеальных условиях эффективность тонких пленок составляет от 16 до 20%. Однако панели CdTe/CuInGaSe могут быть более эффективными при рассеянном свете и/или больших углах падения.

Из чего состоит солнечная батарея третьего поколения

Третье поколение панелей по-прежнему является фотоэлектрическим, но конструкция принципиально иная. Вместо использования полупроводниковых материалов вообще, за исключением квантовых точек, они уступают место органике и полимерам.

Эти ячейки обычно не имеют каркаса или защитного стекла; они печатаются на 3D-принтерах или изготавливаются методом травления, аналогично компьютерным печатным платам.

Их основные преимущества — чрезвычайно низкая стоимость производства, широчайший диапазон геометрии и прозрачность. Третье поколение — это панели ближайшего будущего, которые будут встраиваться в дома, окна, одежду и даже самые мелкие предметы быта.

Основным недостатком на сегодняшний день является низкий КПД — от 0,1% до 7%.

Полупроводниковые материалы – из чего делают солнечные батареи сегодня

Основным полупроводниковым материалом, используемым для изготовления 99% фотоэлектрических элементов, представленных сегодня на мировом рынке, является.

1. Монокристаллический кремний — выращен в крупные кристаллы по методу профессора Чохральского. Затем кремниевые «гранулы» разрезаются на очень тонкие пластины толщиной 0,2-0,4 мм и подвергаются специальной химической обработке. Фактически готовый элемент шлифуется, полируется, покрывается защитным слоем и металлизируется. Если вы хотите сделать солнечную батарею своими руками, то такие фотоэлементы приобретаются в магазинах, а остальная часть монолита изготавливается самостоятельно из простых материалов.
2. Поликристаллический кремний — производится в металлургических тиглях с использованием более дешевого метода блочного литья. После того как сырой кремний был расплавлен, его медленно охлаждают для получения «иглоподобных» несоответствующих кристаллов. В эксплуатации такая поверхность немного хуже отражает идеальный свет, чем монокристалл, но в остальном она более эффективна. По этой причине при установке аккумуляторного блока на крыше монокристаллический кремний обычно устанавливается на склоне, обращенном на юг, а поликристаллический кремний — на склоне, обращенном на юго-запад и юго-восток.
3. Аморфный кремний — этот тип солнечных панелей основан на гидрогенизированном кремнии с высоким коэффициентом поглощения излучения. Современные модели сочетают в себе несколько слоев, насыщенных германием и углеродом. Это устраняет главный недостаток панелей из аморфного кремния — быструю деградацию элементов.

Эта модификация известна уже не как аморфный кремний, а как микрокристаллический кремний, демонстрирующий эффективность до 12 процентов. Низкая эффективность компенсируется дешевизной производства, поскольку для таких ячеек требуется в 200 раз меньше полупроводников, чем для монокристаллического или поликристаллического кремния.

Из чего сделаны тонкопленочные солнечные батареи CdTe

CdTe считается лучшим однопереходным полупроводниковым материалом на основе сочетания трех факторов — поглощающей способности, надежности и стоимости. CdTe значительно эффективнее кремния и намного дешевле, чем более эффективные тонкие пленки на основе дорогостоящих германия и индия.

Подложка пленки может быть стеклянной, а не металлической, а сама ячейка — полужесткой или гибкой. CdTe характеризуется стабильностью, долговечностью, низкой чувствительностью к изменениям освещенности и быстро растущей эффективностью нового поколения модулей.

Особенность строения солнечных панелей типа CIGS

Сульфидные элементы из редкоземельных элементов основаны на композитной смеси галлия, индия и меди. Эти панели являются «чемпионами» по эффективности и долговечности, но они очень дороги.

Коммерческое применение пока ограничено космосом и аэронавтикой, поскольку производство индия и галлия на Земле ограничено несколькими сотнями тонн в год. Даже если все они будут использованы для производства батарей, общая мощность панелей едва достигнет 10 ГВт.

Из чего состоят солнечные батареи типов GaAs и InP

Основными редкоземельными элементами в этой группе панелей являются арсенид галлия GaAs и фосфид индия InP. Отличительной особенностью обоих типов клеток является то, что они практически полностью сохраняют свою эффективность при температуре в несколько сотен градусов Цельсия.

Их использование на земле экономически нецелесообразно, но практически все солнечные батареи для космических спутников, зондов, Международной космической станции и телескопов построены на их основе. Теоретическая эффективность этой группы может достигать 85% при условии использования в конструкции дополнительных концентраторов. Фактический рекорд сегодня составляет 35-45%.

Из чего делают органические солнечные батареи

Несмотря на низкую эффективность (лабораторные рекорды на сегодняшний день — 10,8%, коммерческие прототипы — до 7%), панели третьего поколения на органической основе активно исследуются. Полимеры на органической основе обладают следующими важными характеристиками.

• Простота создания и необременительность.
• Никаких проблем с управлением.
• Бесконечный спектр применения.
• Возможность производства в прозрачной форме.

Панели практически невесомы, и путем последовательного соединения солнечных элементов они могут быть встроены в окна, прозрачность которых можно регулировать.

Из чего состоят солнечные батареи на красителях

Конструктивно они состоят из тонкой стеклянной подложки и напыленной проводящей «краски». В его основе лежат нанокристаллические «катоды» и «аноды» и неагрессивные электролиты, такие как диоксид титана. Его можно использовать в любом цветовом оттенке и наносить очень тонким слоем на любую поверхность.

Особенности солнечных батарей с квантовыми точками

Последний перспективный тип батарей ближайшего будущего основан на свойствах физических квантовых точек — микроскопических включений полупроводников в определенный материал. Геометрически эти «точки» имеют размер в несколько нанометров и могут быть распределены по всему материалу, поглощая излучение всего солнечного спектра — инфракрасного, видимого и ультрафиолетового.

Огромным преимуществом таких панелей является то, что они могут работать даже ночью, вырабатывая около 40% максимальной дневной электроэнергии.

Физико-технические характеристики, сертификация и маркировка

Независимо от материала, из которого изготовлены солнечные панели, каждая из них обладает некоторыми важными характеристиками

• Механические — геометрические параметры, общая масса, тип рамы, защитное остекление, количество камер, тип и ширина разъемов
• Электрические — мощность, напряжение холостого хода, ток при максимальной нагрузке, эффективность панели в целом и отдельных элементов, в частности
• Температура — изменение эффективности при повышении температуры на определенную единицу величины (обычно на 1 градус)
• Качественные — срок службы, скорость деградации батареи, присутствие в рейтинговых таблицах Bloomberg.
• Функциональность — необходимость и простота обслуживания, простота установки/демонтажа.

Промышленные солнечные панели, независимо от материала, из которого они изготовлены, должны быть сертифицированы. Минимальными требованиями являются сертификаты качества ISO, CE, TUV (международные) и/или таможенного союза (если продукция продается на его территории).

Международные правила маркировки также являются обязательными. Например, аббревиатура CHN-350M-72 содержит следующую информацию.

• CHN — идентификатор компании-производителя (в данном случае ShinaLand в Китае).
• 350 — мощность панели в ваттах.
• М означает монокристаллический кремний.
• 72 — Количество фотоэлементов в модуле.

Какие солнечные батареи можно изготовить своими руками?

Расчет собственной солнечной электростанции не обязательно должен быть сразу грандиозным и масштабным. Для первого раза достаточно сделать небольшое пробное панно, затем использовать ту же схему и добавить другие элементы здания.

1. Изготовление рамы. Здесь расчеты максимально просты, а материалом служат алюминиевые уголки или сборная рама со стеклом. Покрытие может быть прозрачным и иметь минимальное инфракрасное пропускание, чтобы не вызывать нагрев кремниевых элементов. Менее подходящим является поликарбонат, в то время как стекло является, пожалуй, самым доступным, а оргстекло — лучшим решением.
2. Монтаж корпуса аккумулятора. Необходимо предусмотреть дополнительное расстояние между модулями около 3 мм. Схема требует, чтобы каркас был сборным, а соединения выполнялись с помощью фурнитуры. Для рационального расчета срока службы батареи необходимо было обеспечить максимальную герметичность конструкции. Лист прозрачного материала помещался в раму, прижимался и закреплялся, при этом все должно было быть достаточно сухим, чтобы пары от герметика не образовали пленку на элементах. Углы крепятся с помощью фурнитуры и винтов, как показано на рисунке.
3. Пайка солнечного элемента. Это кропотливый и сложный процесс, но если посчитать, то самодельная солнечная батарея обойдется в четыре раза дешевле заводской. Вы можете сэкономить деньги, покупая в интернете бракованные батарейки, которые еще не утратили свою функциональность. Однако в некоторой степени пострадает весь внешний вид здания. Сначала нужно припаять контакты, и нужно быть осторожным, потому что солнечные батареи довольно хрупкие. Вам нужно сделать картонную заготовку и нарезать на ней проводники. Обратитесь к принципиальной схеме, пайка займет много времени.
4. Сборка солнечной панели. Соединять клетки легче на маркерной доске. При вычислении площади следует добавить 3-5 мм между каждой частью клетки. В качестве основы можно взять лист фанеры, разметить на нем углы и закрепить элементы по одному на монтажную ленту. Герметизация не требуется, однако такой способ крепления в полевых условиях не гарантирует длительный срок службы панели. Пайка заключается в размещении положительной дорожки на передней части элемента, а отрицательной — на задней. После этого наносится флюс и припой, а затем тщательно припаиваются серебряные контакты. Клеммы выведены на внешнюю сторону рамы. Соединение токоподводов должно быть изолировано, для этого можно использовать пипетку.

Тщательные расчеты, качественное оборудование, четкие схемы и добросовестная работа обеспечат долговечность самодельных солнечных батарей.

Из чего можно сделать солнечные батареи своими руками дома

Вам потребуется следующее.

1. Предварительно нарисованные схемы и расчеты, которые необходимо выполнить.
2. Определенное количество солнечных элементов заводского производства — дешевле всего купить их онлайн, например, на Alibaba или в других интернет-магазинах. Убедитесь, что все ячейки имеют одинаковые электрические характеристики.
3. Самодельная рама из дерева и фанеры — инструкции по сборке смотрите в многочисленных видеороликах в Интернете.
4. Плексиглас или органическое стекло для защиты поверхности.
5. Краски и термостойкие клеи для обработки деревянных поверхностей.
6. Контактные планки и провода для подключения батарей. Планы для различных способов подключения также можно найти в Интернете.
7. Паяльники и припой. Пайку следует выполнять очень аккуратно, чтобы не повредить ваше будущее изделие.
8. Прикрепите сборные ячейки к раме с помощью силиконового клея и саморезов.

Инвестиции в небольшую ячейку обойдутся примерно в 30-50 долларов США, в то время как заводская версия аналогичной мощности будет стоить всего на 10-20% дороже. Конечно, такая самодельная конструкция не прослужит 25 лет, не сможет похвастаться значительным КПД и не будет обладать мощностью полноценной частной жилой солнечной электростанции. Однако его стоимость будет максимально низкой.

Характеристики кремниевых солнечных батарей

Кварцевый порошок является сырьем для получения кремния. Этот материал в изобилии произрастает на Урале и в Сибири, поэтому кремниевые солнечные панели пользуются и будут пользоваться большим спросом, чем другие типы.

Монокристалл

Монокристаллические кремниевые пластины (монокристаллический) содержат сине-черный цвет, который равномерно распределен по всей пластине. В этих пластинах используется чистейший кремний. Чем выше его чистота, тем выше эффективность солнечного элемента и выше стоимость такого оборудования на рынке.

Преимущества монокристаллического.

1. Максимальная эффективность 17-25%.
2. Компактность — Развертывание на меньшей площади по сравнению с поликристаллическим кремнием при одинаковой мощности.
3. Долговечность — бесперебойная работа в течение четверти века для выработки электроэнергии без замены основных компонентов.

Недостатки.

1. Чувствительны к пыли и грязи — осевшая пыль препятствует работе аккумулятора со светом от лампы, что снижает эффективность.
2. Высокая цена означает увеличение срока окупаемости.

Поскольку монокристаллический кремний требует ясной погоды и солнечного света, панели устанавливаются на открытых площадках и поднимаются на большую высоту. С точки зрения топографии, приоритет отдается местам, где погода ясная, а количество солнечных дней близко к максимальному.

Поликристалл

Поликристаллические листы (поликристаллический кремний) имеют неравномерную окраску и синий цвет из-за различной ориентации кристаллов. Кремний не такой чистый, как используемый монокристаллический кремний, поэтому его эффективность несколько ниже, что увеличивает стоимость этого типа солнечных элементов.

Положительные факты о поликристаллическом кремнии.

1. Эффективность составляет 12-18%.
2. При неблагоприятных погодных условиях эффективность выше, чем у монокристаллического кремния.
3. Цена таких устройств ниже, а срок окупаемости короче.
4. Солнечная ориентация не критична, поэтому их можно размещать на крышах различных зданий.
5. Долговечность — эффективность поглощения и накопления энергии падает на 20% после 20 лет непрерывной работы.

Недостатки.

1. Эффективность снижена до 12-18%.
2. Требования к пространству высокие. Для размещения обычной электростанции требуется больше места, чем для монокристаллических элементов.

Аморфный кремний

Технология, используемая для производства панелей, сильно отличается от двух предыдущих. При этом горячий пар выпускается на подложку без образования кристаллов. Используется меньше производственных материалов, что также является фактором ценообразования.

Преимущество.

1. Эффективность второго поколения составляет 8-9%, а эффективность третьего поколения достигает 12%.
2. Высокая эффективность в менее солнечную погоду.
3. Возможность использования на гибких модулях.
4. Эффективность ячеек не снижается с повышением температуры, что позволяет устанавливать их на различные поверхности неправильной формы.

Основными недостатками можно считать более низкую эффективность (по сравнению с другими аналогами) и необходимость использования большей площади для получения аналогичной отдачи от устройства.

Также предлагаем полезную информацию о производстве солнечных батарей в России.

Крупнейшие производители

В число мировых производителей солнечных панелей входят Suntech, Yingli, Trina Solar, First Solar и Sharp Solar. Первые три представляют Китай, четвертый — США, а пятый, как нетрудно догадаться, подразделение японской компании Sharp.

Солнечная тележка для гольфа — это бесшумное и экологически чистое средство передвижения.

Американская компания First Solar не только производит солнечные панели, но и непосредственно занимается проектированием и строительством солнечных электростанций. Электростанция Agua Caliente в штате Аризона, США, является самой мощной электростанцией в мире и является работой инженеров компании First Solar.

Перово, крупнейшая солнечная электростанция в Украине, была построена и снабжена солнечными панелями австрийской компанией Activ Solar.

С другой стороны, китайская компания Suntech известна тем, что построила футбольный стадион для летних Олимпийских игр 2008 года в Пекине, известный как «Птичье гнездо». Электроэнергия, вырабатываемая солнечными батареями в течение дня, накапливается и затем используется для освещения стадиона, полива травы на футбольном поле и работы телекоммуникационного оборудования.

Национальный стадион в Пекине усеян солнечными батареями производства компании Suntech

Сколько стоит солнечная батарея

Продажа солнечных батарей выгодна и перспективна.  Продажи растут с каждым годом. Китайские производители занимают первое место по объему продаж, а их продукция доступна по очень низкой цене. Эта ситуация привела к банкротству крупных немецких брендов, цены на продукцию которых в два раза выше, чем на китайские солнечные панели.

Стоимость солнечных панелей зависит от производителя и их мощности и варьируется от 1 800 до 9 000 гривен (в Украине) (Украина) и от 5 000 до 30 000 гривен (Россия). Эти батареи SunCharger SC- 9/14 и SunCharger SC-34/18 также стоят дорого (за отличные характеристики приходится платить). Они стоят 6 100 и 20 700 рублей соответственно. Но по сравнению с гибкой батареей AcmePower 32W, которая стоит 27 000 рублей, эта батарея значительно дешевле.

Те, кто хочет сэкономить, могут приобрести солнечную кристаллическую складную батарею по цене в 2,5 раза ниже.

На что обратить внимание при покупке солнечных батарей для дома

Эта информация будет полезна, если вы решите перейти на солнечную энергию. При покупке всех компонентов для такой системы необходимо знать, где можно сэкономить, а где нужно уделить особое внимание.

1. Покупайте компоненты (панели, батареи, инверторы) в конце зимы/начале весны. Часто в это время года магазины предлагают огромные скидки.
2. Помните, что система является модульной, и очень легко получить достаточное количество солнечных панелей для удовлетворения потребностей вашего дома.
3. Рекомендуется заменить все лампы накаливания в вашем доме на светодиоды или светоизлучающие диоды. Они потребляют меньше энергии и служат дольше.
4. Для дома покупайте солнечные панели с выходным напряжением 12 вольт. Эти значения относятся к бытовым приборам, и лишь немногие устройства используют напряжение 24 В и 48 В. Все показатели напряжения можно найти в техническом паспорте устройства.

При выборе солнечных панелей важно учитывать, что каждая панель должна быть помещена в защитный алюминиевый корпус. Этот металл легкий, прочный и устойчивый к коррозии. Защитное стекло сверху должно быть матовым, без блеска и бликов.

Можно создать комфортную, теплую обстановку в своем доме, не платя за электричество. Для этого необходимо установить такую систему питания. Однако следует учитывать, что это также требует значительных инвестиций и имеет множество нюансов. Изучив все положительные и отрицательные моменты, мы надеемся, что вы сделаете правильный выбор.

Недостатки и преимущества источников солнечной энергии

Солнечные панели можно описать как положительные и отрицательные полюса.

Плюсы

• Вес всего оборудования относительно небольшой.
• Нет необходимости прокладывать кабели к кронштейнам.
• Стоимость установки и обслуживания панелей сведена к минимуму.
• Прибор абсолютно бесшумен в работе.
• Энергия, вырабатываемая солнцем, является экологически чистой.
• Энергия солнца безопасна для окружающей среды; она обычно доступна и неисчерпаема.
• Солнечные панели способны работать в течение значительного периода времени.

Минусы

• Процесс сборки и расчета является трудоемким.
• Солнечные панели не производят электричество ночью.
• Солнечные панели очень громоздки.
• Эффективность низкая — только около 20% энергии преобразуется в электричество; остальное рассеивается в виде тепла.
• Эффективность панелей снижается, когда пасмурно.
• Оборудование подвержено загрязнению и механическим повреждениям.

Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании солнечных панелей.

• Региональные характеристики солнечной активности.
• Расчет угла наклона солнечной панели и ее способности следить за солнцем
• Сколько энергии требуется оборудованию, питающему солнечную панель.
• Важно, из чего сделана панель (оргстекло, силикон, стекло и т.д.).