admin / 11.02.2020

Солнечные батареи обзор

Тонкопленочные технологии часто рассматривают как будущее фотоэлектрической энергетики, несмотря на то, что в настоящее время около 83% всех производимых в мире солнечных модулей — кристаллические. Тем не менее, технологии тонкопленочных модулей развиваются очень быстро, причем в нескольких направлениях. Самая первая технология тонкопленочных модулей, которая получила коммерческое распространение — пленка из аморфного кремния. Сейчас уже разработаны модули 3 поколения. Первое поколение с однопереходными солнечными элементами имело малый срок службы (до 10 лет) и КПД 4-5%. Второе поколение также имело однопереходные элементы, но их срок службы уже практически сравнялся со сроком службы кристаллических элементов, а КПД составлял 6-8%. К третьему поколению можно отнести наиболее современные многопереходные тонкопленочные элементы, которые позволяют достичь еще большего КПД (до 12%) при длительном сроке службы. Именно такие фотоэлектрические микроморфные тандемные солнечные модули мощностью 120Вт у нас есть в продаже.

Также, существуют гибридные аморфно-кристаллические модули, которые позволяют комбинировать преимущества как аморфных, так и кристаллических модулей. В России такие многопереходные гетероструктурные модули производит компания Hevel Solar. Однако на настоящий момент такие модули дороги и их практически нет в свободной продаже.

Если вы интересуетесь тонкоплёночными модулями (например, вас привлекают их достоинства, перечисленные ниже), то в настоящее время имеет смысл обратить внимание на модули из аморфного кремния третьего поколения. Такие модули в производстве должны быть дешевле, чем кристаллические той же мощности, т.к. при производстве тонкоплёночных модулей расходуется примерно в 10 раз меньше кремния, чем для кристаллического. Однако рыночная ситуация сейчас (в 2017 году) такова, что ввиду закрытия большинства производств по изготовлению тонкоплёночных модулей из аморфного кремния, они зачастую за ватт продаются дороже, чем обычные кристаллические солнечные панели.

Объёмы производства тонкоплёночных кремниевых модулей сейчас составляют несколько процентов от общего объёма рынка солнечных панелей.

Преимущества аморфных модулей

Фотоэлектрические модули из аморфного кремния имеют ряд преимуществ по сравнению с моно- и поликристаллическими панелями, а именно:


Зависимость выработки различных типов фотоэлектрических модулей от интенсивности света

Сравнение выработки аморфных и кристаллических модулей
]
Влияние затенения на выработку солнечных тонкопленочных модулей

  1. лучшая работа при повышении температуры. Фотоэлектрические модули из тонкой пленки аморфного кремния в течение теплого периода года производят больше электрической энергии, в то время как кристаллические модули по мере повышения температуры снижают свою эффективность. Тонкопленочные солнечные модули меньше подвержены снижению мощности при нагреве, при котором кристаллические модули теряют 15-20% мощности.
  2. бОльшая выработка при низкой освещенности и при рассеянном свете. Модули из аморфного кремния могут работать при освещенностях, при которых кристаллические модули уже прекращают генерацию энергии, поэтому при слабом и рассеянном солнечном свете работа фотоэлектрических модулей из аморфного кремния намного лучше, чем моно- и поликристаллических кремниевых панелей. В пасмурную и дождливую погоду тонкопленочные солнечные батареи генерируют на 10-20% больше энергии, чем кристаллические панели.
  3. возможность незаметной интеграции в здание (замена окон, остекление стен, и т.п.)
  4. меньшая вероятность производственных дефектов. Поскольку процесс производства аморфных модулей более прост, то в продукции значительно меньше дефектов. При производстве кристаллических солнечных модулей используется пайка для электрического соединения солнечных элементов между собой. Это было и остается слабым местом, где традиционные модули испытывают много гарантийных проблем. Совсем по-другому обстоит дело с тонкопленочными солнечными модулями — модуль формируется сразу практически любых размеров, пайка отдельных солнечных элементов не требуется.
  5. меньшая потеря мощности при частичном затенении. Кристаллические кремниевые модули теряют 25% и более процентов своей производительности при даже незначительном затенении или грязи на модулях. Тонкопленочные модули уменьшают выработку совсем незначительно, что в результате приводит к реально лучшей производительности в течение всего срока службы модулей (примечание — падение выработки тонкопленочных модулей зависит от того, как затеняется модуль — по длине или ширине).

Недостаток у аморфных модулей один, но зачастую он перекрывает их достоинства — примерно в 2 меньший КПД по сравнению с поликристаллическими модулями. Однако, это правильно для стандартных условий измерения — яркий и прямой солнечный свет и при температуре модуля 25°C. В реальных условиях это различие в КПД хоть ненамного, но уменьшается.

Фасад с интегрированными тонкопленочными солнечными модулями

В качестве подложки для аморфных модулей можно использовать как стекло, так и другие гибкие прозрачные материалы. Есть модули на гибкой основе, которые используются в качестве гибкой черепицы, есть модули, которые можно скатывать в рулоны для транспортировки, есть интегрированные в различные бытовые предметы — одежду, сумки, головные уборы и т.п. Однако в большинстве случаев используются модули на стекле, причем для защиты задней стороны модулей также применяют стекло. Это ведет ко второму существенному недостатку аморфных модулей — большему весу за счет применения двойного стекла (как известно, у кристаллических модулей с задней стороны обычно используется защитная пленка.

Область применения аморфных модулей

Аморфные модули рекомендуется применять в следующих случаях:

  • в регионах с обычно облачной погодой (рассеянный или отраженный свет)
  • в жарком климате, когда модули обычно нагреваются более 50-60 градусов
  • если нет ограничений по площади и максимальному весу солнечной батареи
  • если нужно интегрировать фотоэлектрические модули в здание — аморфные модули практически невозможно отличить от тонированного стекла. В отличие от традиционных кристаллических, тонкопленочные модули могут быть использованы для различных дизайнерских и конструкторских решений. В дополнение к традиционной установке на крыше, прочные, стильные и изящные фотоэлектрические модули из аморфного кремния широко применяются для отделки фасадов зданий как отдельные элементы, архитектурные композиции и решения, что до последнего времени считалось невозможным.
  • если нужна частичная прозрачность модулей — аморфные модули можно делать с прозрачностью от 5 до 20% (с соответствующим уменьшением вырабатываемой мощности).

Современные аморфные модули имеют такую же деградацию, как и кристаллические модули. Производитель дает гарантию на то, что мощность модулей снизится не более 10% от номинальной за 10 лет эксплуатации, и не более 20% — за 25 лет эксплуатации. Это соответствует деградации и гарантиям на модули из кристаллического кремния.

Как упоминалось выше, тонкоплёночные модули вырабатывают больше энергии на ватт установленной мощности. Это подтверждается многолетними испытаниями солнечных модулей различного типа в Институте Высоких Температур (ИВТАН) в Москве. Результаты испытаний показывают, что на кВт установленной мощности тонкоплёночные модули в условиях Москвы вырабатывают 726 кВт*ч/кВт/год, в то время как обычные монокристаллические модули — около 690 Вт*ч/кВт/год.

*В модуле Телеком-СТВ TSM210SB используются высокоэффективные солнечные элементы SunPower. В солнечном модуле Canadian Solar также применены высокоэффективные солнечные элементы, сделанные по проприетарной технологии ELPS
**GET AT2 — тонкопленочный модуль из аморфного кремния, второго поколения (см. выше).

«Ваш Солнечный Дом» всегда предлагает своим клиентам несколько вариантов решения задачи электроснабжения от солнечных батарей. Применение аморфных тонкопленочных фотоэлектрических модулей в некоторых случаях может более оптимально и эффективно решить поставленную задачу. Наши специалисты после изучения вашей проблемы всегда помогут сделать вам правильный выбор оборудования.

См. также про Сравнение тонкопленочных и кристаллических фотоэлектрических модулей

В настоящее время мы предлагаем аморфные тандемные тонкопленочные модули треьего поколения одного из ведущих мировых производителей — компании Tianwei

Эта статья прочитана 11267 раз(а)!

Продолжить чтение

  • 10000 Правильный выбор солнечной батареи для сетевого инвертора Правильная и эффективная работа солнечного инвертора определяет эффективность работы всей солнечной энергосистемы, потому что именно инвертор преобразует постоянный ток от солнечных батарей в переменный ток, потребляемый нагрузкой. Нас часто спрашивают, как должны соотноситься…
  • 10000 Фотоэлектрические модули Canadian Solar International Canadian Solar Inc. (NASDAQ: CSIQ) входит в первую десятку крупнейших производителей фотоэлектрических модулей и элементов в мире. Компания имеет полный цикл производства — выращивание кремниевых слитков, производство пластин и солнечных элементов, солнечных модулей, а также…
  • 10000 Тестирование параметров солнечных батарей Что такое STC и PTC? Как оценить и сравнить параметры солнечных батарей При выборе солнечных модулей очень важно понимать параметры, которыми описывается модуль — мощность, напряжения, токи в различных режимах. Но не менее важно знать, при…
  • 62 Как работают солнечные элементы и их основные показатели Структура солнечного элемента из кремния 1. свет (фотоны) 2. лицевой контакт 3. отрицательный слой 4. переходной слой 5. положительный слой 6. задний контакт Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в…
  • 55 Раздел «Основы — Солнечная энергетика» Разделы «Фотоэлектричество» и «Солнечные батареи» Раздел «Библиотека — про солнце» См. также полную карту нашего сайта со списком всех статей.
  • 51 Литература по солнечной энергетике Фотоэлектричество Смотрите нашу группу Вконтакте — с 2016 года мы публикуем ссылки на статьи про применение солнечных батарей только в соц.сетях. В этом разделе собраны статьи по фотоэлектричеству, применительно к возобновляемой энергетике. Авторская статья «Россия…
  • Первое поколение: однопереходные солнечные элементы. Основной минус состоял в том, что такие батареи работали только 10 лет, а потом приходили в негодность. Также недостаток состоял в крайне низком КПД — до 5%.
  • Второе поколение: те же однопереходные солнечные элементы, но при этом развитие привело к тому, что работали они дольше, а уровень КПД был поднят почти в два раза. До 8%.
  • Третье поколение тонкоплёночных аморфных солнечных батарей выдаёь КПД до 12% и при этом ещё дольше служит. Такой тип солнечных панелей уже вполне может составлять конкуренцию на современном рынке солнечных элементов.
  • Есть конечно и комбинированный вариант из кооперации аморфных и кристаллических элементов, но стоят такие модули очень дорого, поэтому имеют не такое уж и широкое применение.

Аморфные солнечные батареи второго поколения

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

Аморные солнечные батареи

В чём заключаются преимущества аморфных батарей?

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

  • Тонкоплёночные солнечные элементы из аморфного кремния, намного лучше работают при изменении температуры на повышение. В течение солнечной поры года, такие батареи способны производить куда больше энергии, чем кристаллические. Ведь кристаллические модули при повышении температуры теряют уровень своей эффективности. Конечно и тонкоплёночные технологии теряют мощность при нагреве, но не так сильно, как это делают привычные для нас солнечные панели, которые могут терят до 20% мощности.
  • Ещё один весьма весомый плюс аморфных батарей — это выработка энергии при рассеянном освещении. Такие системы продолжают свою работу в то время, когда обычные кристаллические модули уже перестают генерировать энергию. При слабом или рассеянном освещении, панели из аморфного кремния генерируют до 20% больше энергии.
  • Более выгодная стоимость за каждый Ватт мощности. Сейчас именно отрасль аморфных солнечных элементов очень бурно и быстро развивается. Вливаются всё новые и новые инвестиции в технологии и развитие, а значит стоимость таких батарей продолжит падать благодаря наращиванию производства.
  • Меньше дефектов. Производство аморфных панелей — очень простой процесс, соответственно и в готовом продукции на порядок меньше дефектов. Основное отличие в том, что обычные кристаллические модули спаиваются между собой, в то время, как тонкоплёночные модули сразу формируются в готовые конструкции любых размеров. Значит и проблем со структурным недочётом такого типа не будет.
  • Меньше потери в мощности при пасмурной погоде. Обычные кремниевые модули теряют около четверти своей производительности при тени или грязи на панелях. Аморфные тонкоплёночные модули при тех же факторах теряют намного меньше своей эффективности.

Недостатки аморфных тонкоплёночных батарей.

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

Конструктивные особенности аморфных панелей и область применения

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

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

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

Стопфейк: Кремниевые аккумуляторы

Клевета звучит громко, а опровержение прочтут немногие

В условиях «свободы» слова в публикациях часто допускаются факты, подтверждать которые никто и не собирается. Закон о фейковых новостях — это хорошее подспорье в борьбе с лженаучными публикациями.

Президент России Владимир Путин подписал закон, который предусматривает блокировку фейковых новостей, недостоверной и искаженной информации. Не касаясь политической стороны этого закона, это несомненно правильное решение, которое подводит правовую базу к борьбе с распространением лженаучных публикаций. По многим техническим вопросам найти достоверную информацию крайне тяжело. Информационное поле загажено урино-батарейками и советами экспертов на диване. Мы приветствуем это решение и начинаем публиковать «разоблачения» мрачного мира аккумуляторов.

Аккумуляторный бизнес — это мрачный мир, со многими заблуждениями. Понимание этих заблуждений будет ключом к успешному управлению переходными процессами .

Bloomberg, 5 марта 2019 года

Новое поколение литиевых аккумуляторов (PDF), которое многократно увеличит время автономной работы мобильных устройств и сделает электромобили и электропланы конкурентоспособными должно было давно появиться, совершив технологическую революцию. Однако скоро 2020 год, но электропланы по-прежнему остаются концептами, а электромобили развиваются исключительно на частных или государственных дотациях. Широко разрекламированные научные открытия кремниевых аккумуляторов пока не вышли в массовое производство. А были ли эти разработки научными или это обыкновенные фейковые новости?

Разработан аккумулятор с емкостью в 10 раз больше Li-ion

18 февраля 2014 года Сергей Попсулин на популярном сайте CNews опубликовал статью о разработке аккумуляторов с кремниевым анодом (PDF):

Ученые смогли увеличить срок эксплуатации аккумулятора с кремниевым анодом: спустя 1 тыс. циклов перезарядки он сохранил 97% емкости. Кремниевый анод в перспективе позволит в 10 раз увеличить емкость элементов питания по сравнению с современными решениями.

В статье рассматривалась хитроумная технология предложенная учеными Стэнфордского университета и лаборатории SLAC National Acceleratorу по паковке кремния сначала в некую эмульсию, а потом уже в углерод. Таким образом, структура анодного материала напоминала гранат. Всё это делалось, чтобы обеспечить долговечность анода, а увеличение плотности энергии кремниевого аккумулятора в 10 раз даже не ставилось под сомнение. Руководитель проекта Йи Куи (Yi Cui) обозначила только 2 главные проблемы:

Во-первых, нужно упростить процесс производства описанных анодов. Во-вторых, нужно найти дешевый источник кремниевых наночастиц. Одним из таких источников может быть рисовая шелуха, которая не используется в пищевой промышленности и на 20% состоит из диоксида кремния. По словам Куи, ее достаточно легко превратить в чистые кремниевые наночастицы, пригодные для батарей.

Профессор Йи Куи успешно занимается наноматериалами в Стэнфордском университете и публикует очень интересные фотографии на своей странице. Правда пока не удалось выяснить, началось ли производство аккумуляторы из рисовой шелухи?

Аккумуляторы нового поколения

21 января 2015 года на сайте ichip.ru опубликована статья про самые перспективные разработки (PDF). Как доказательство преимущества кремниевого анода по сравнению с углеродным приводится удивительное утверждение: Для сравнения: для связывания одного иона лития требуется шесть атомов углерода. Один атом кремния, напротив, может удерживать четыре иона лития.

Утверждение крайне спорное, так как на аноде не происходит химической реакции, а ионы лития просто интеркалируются (внедряются) в графит, а согласно этой формулы простая замена графита на кремний даст увеличение ёмкости не в 10, а в 24 раза. Наверно, не так просто сделать кремний пористым или трубчатым. В естественном состоянии кремний — это весьма твердый материал, в которые не так легко интеркалироваться?! На помощь приходит стартап-проект Amprius, созданный, несомненно, учеными из Стэндфордского университета. Кремниевые нанотрубки и наногубки от Amprius активно впитывают литий, правда уже не в 10 кратном объеме, а всего на 50% больше. Но при этом, почему-то сами требуют защиту от электролита. А защитой им может стать только графен, тоже наноматериал, малопонятный и труднодоступный.

Зефир в стратосфере

По заявлению Amprius, размещенному на собственному сайте, состоящему всего из 2 страниц, разработки кремниевых аккумуляторов успешно применяются в европейском проекте Zephyr развиваемому компанией Airbus. Достижения стратосферного беспилотного летательного аппарата «Зефир» поражают воображение, беспилотник может находиться в воздухе неделями. Аэрбас предлагает внедрять такие беспилотники для картографии, связи и сбора разведданных. Однако совсем не упоминает о компании Amprius, на аккумуляторах якобы которой столь успешно планируют беспилотники. Другой информации об Amprius крайне мало. Возможно, данные о лидере (leading manufacturer) в производстве аккумуляторов уже засекретили, однако лот по привлечению 55 миллионов долларов по-прежнему размещен на сайте венчурных инвестиций crunchbase.com (PDF).

Удивляет также факт, что компания Amprius подалась в Европу, а не обратилась к своим соседям Apple, которые вполне заинтересованы в увеличении ёмкости аккумуляторов. За перспективную технологию производства аккумуляторов с плотностью энергии большей, чем у конкурентов хотя бы на 50%, Apple бы выложила сумму многократно превышающую 55 миллионов долларов. Неужели никто в американской корпорации не знает, что в соседнем городе, уже как 5 лет, подготовили кремниевую революцию и продолжают позориться, заказывая аккумуляторы у Самсунг?!

Сила нанотехнологий

22 октября 2018, Александр Агеев на сайте techcult.ru опубликовал статью (PDF), что в скором будущем батареи с кремниевым анодом позволят запасать на 20% больше энергии:

Не исключено, что уже в ближайшее время литиевые аккумуляторы станут мощнее, дешевле, компактнее, а для их зарядки потребуется меньше времени. Компания Sila Nanotechnologies разрабатывает новые кремниевые анодные батареи, в которых на смену традиционному графиту придут точно расположенные кремниевые частицы.

Джин (Евгений) Бердичевский, один из первых сотрудников Tesla, раскрывает реальные перспективы — всего 20%, за счет которых электромобиль Tesla Model S на своем аккумуляторе может проехать 540 км, а на новом такого же размера — уже 646 км. Вполне скромно, не правда ли?

Тихой сапой

Пока американцы ищут венчурных инвесторов, а европейцы запускают БПЛА в стратосферу, китайская компания Хуавей объявляет о готовности выпустить литий-силиконовые батареи (PDF). Первое впечатление от такой новости — китайцы опять украли и быстро внедрили американскую технологию по производству аккумуляторов из рисовой шелухи. Однако компания Хуавей совсем ничего не говорит о ёмкости аккумуляторов, а лишь указывает, что новая технология позволит безопасно и быстро заряжаться. Бамс! Вот это поворот. А где же 10 кратное увеличение ёмкости. Может профессор Куй ошибся с шелухой? Надо ещё попробовать картофельную или луковую…

Фейк-контроль, признак №1: «Выдаём желаемое за действительное»

Попытка выдать желаемое за действительное — это первый признак лженовости. Одно дело публиковать результаты научных экспериментов по перспективному материаловедению, новым типам аккумуляторов и практике применения их в производстве товаров народного потребления (PDF). Другое дело создавать ничем не подтвержденные публикации о якобы уже свершившихся открытиях, которые вот-вот перевернут мир. Главное не называть дату, когда это произойдет.

Солнце – неиссякаемый источник экологически чистой энергии. Долгое время человечество воспринимало солнце, как источник тепла и света, не задумываясь о более полном его использовании в своих целях. С развитием новых технологий стало возможным не только более полноценное использование энергии Солнца, но и ее аккумулирование. Изначально применение технологий по использованию энергии Солнца ограничивалось дороговизной комплектующих и низкой производительностью. Сейчас, с ростом КПД солнечных систем и их постепенным удешевлением, стало возможно использование этого источника энергии для бытовых целей в индивидуальном порядке.

Каждый желающий, взвесив все за и против, может перейти на использование экологически чистой энергии Солнца и перестать зависеть от централизованной сети электроснабжения. Особенно это актуально, когда загородный дом находится далеко от линий электропередач. Кроме того солнечные системы можно использовать, как дополнительный (резервный) источник энергии, обезопасив себя от перебоев с электроснабжением.

Панели различаются по технологии производства, по качеству, по способу использования, а также многим другим параметрам. Попробуем разобраться в этом многообразии предлагаемых солнечных модулей и выделим лучшие из них.

Виды солнечных панелей

Солнечная панель представляет собой объединенные между собой фотоэлектрические элементы, которые преобразуют энергию Солнца в электрический ток.

По технологии производства фотоэлементов все солнечные панели делятся на две большие группы: кремниевые и пленочные. Их типы и особенности будут рассмотрены ниже в таблице.

Группа Тип Особенности КПД, %
Кремниевые Монокристаллические (mono-Si) Представляют собой один кристалл кремния. Имеют квадратную форму с округленными углами. Цвет серый или от черного до синего (с антиотражающим покрытием). Лучше всего преобразуют прямое солнечное излучение. Самые дорогие. от 15 до 22
Кремниевые Поликристаллические (poly-Si) Блок кристаллов кремния соединенные между собой. Имеют квадратную форму. Цвет серебристо-серый или синий (с антиотражающим покрытием). Поглотительная способность прямого солнечного излучения хуже. Лучше использовать для выработки энергии из рассеянного излучения. Дешевле, чем монокристаллы. от 12 до 18
Кремниевые, пленочные Аморфные Занимают промежуточное положение, т.к. изготовлены из кремния, но в виде пленки. Представляют собой напыление полупроводника из кремния на основу. Удобны в использовании. В течение полугода-года выгорают на солнце, в связи с чем, снижается их мощность. от 5 до 6
Пленочные На основе теллурида кадмия Имеют вид пленки, которая наносится на стекло. Зеркального темно-зеленого или черного цвета. Чаще применяется в космосе и на орбите Земли. Токсичны: выделяют вредный кадмий. Сложная утилизация. от 10 до 12
Пленочные На основе CIGS (селенида меди-индия) Имеют вид пленки, полупроводником в которой используется селенид меди-индия. Цвет от темно-серого до черного. Подвержены коррозии. от 15 до 20
Пленочные Полимерные Имеют вид очень тонкой пленки. Дешевые в производстве, не выделяют вредных веществ. от 5 до 6

Теперь, ориентируясь в видах солнечных панелей, рассмотрим, в каких областях жизнедеятельности человека применяется каждый из них.

Область применения солнечных панелей

Стационарные панели

Солнечные панели могут использоваться как в стационарных условиях, так и быть переносными.

Фиксированные модули применяются в следующих областях:

  • на солнечных электростанциях;
  • в автономных, резервных или гибридных электростанциях для дома или дачи;
  • для обогрева помещений и нагрева воды (солнечный коллектор);
  • в автономных системах освещения улиц;
  • для питания рекламных щитов;
  • в системах навигации и сигнализации;
  • в насосных станциях и др.

Рассматривая стационарные солнечные электростанции, остановимся подробнее на тех, которые используются для электроснабжения дома. Чтобы обеспечить жилище электричеством с помощью энергии Солнца, понадобятся следующие комплектующие:

  • солнечные модули;
  • аккумулятор (для накопления неизрасходованной энергии);
  • контроллер напряжения (увеличивает срок службы аккумулятора, но не обязателен для установки);
  • инвертор (преобразует постоянный ток аккумулятора в необходимый переменный ток для электроприборов).

Домашние солнечные электростанции по отношению к централизованному электроснабжению могут быть:

  • автономные.

Автономные, т.е. независимые от других источников питания, солнечные электростанции используются там, где невозможно по определенным причинам (значительная удаленность от населенных пунктов) подключение к общей электросети. Их использование целесообразно в южных районах, где длиннее световой день и большое количество ясных дней. В любом случае ее желательно продублировать генератором на горючем топливе. Основные преимущества автономной станции – это ее экологичность, бесшумность, минимальное техническое обслуживание в течение эксплуатации. Минус – ночью или в пасмурные дни электроэнергия вырабатываться не будет. Кроме того для их работы необходимы выше названные комплектующие, которые делают автономную систему довольно дорогой.

  • резервные.

Резервные, или сетевые, электростанции устанавливаются там, где есть подключение к центральной электрической сети. Она используется, как дополнительный источник электроэнергии. Резервная солнечная электростанция начинает свою работу в случае перерыва подачи электроэнергии от сети. Преимущества – бесшумность, надежность, возможность монтажа на крышу или фасад здания. Также плюсом является отсутствие аккумулятора, контроллера и инвертора, что значительно удешевляет систему.

  • гибридные.

По сути, представляет собой автономную станцию, подключенную к электрической сети. Энергия, полученная от Солнца, используется в первую очередь, при ее нехватке подача электроэнергии идет уже от централизованного электроснабжения. Позволяет значительно экономить на платежах за потребленную электроэнергию.

Мобильные модули

Мобильные устройства по преобразованию энергии Солнца в электрический ток могут применяться:

  • для зарядки мобильных телефонов и других мобильных устройств;
  • для питания радиоприемников во время походов, рыбалки;
  • для питания систем навигации во время экспедиций;
  • для освещения в темное время суток во время походов.

Портативные батареи стали незаменимым аксессуаром у любителей загородных поездок и туристов, путешествующих по диким местам, в которых отсутствует электричество. Так как современная жизнь даже на необитаемом острове или в горах невозможна без различных гаджетов, их подзарядка производится от зарядных устройств, преобразующих солнечную энергию. Портативные солнечные батареи чаще всего выпускаются на основе монокристаллического кремния. Они различаются размерами, формой, мощностью. Компактные батареи с небольшой мощностью могут поместиться в кармане, а большие и мощные могут быть установлены на крыше автомобиля. Кроме того они снабжены всевозможными переходниками для подключения различной техники.

На что обращать внимание при выборе солнечных панелей

В связи с тем, что использование энергии Солнца в бытовых целях еще не стало привычным делом, и выбор солнечных панелей вызывает определенные сложности, предлагаем перечень наиболее важных параметров. Итак, при покупке такого модуля стоит обратить внимание на следующие пункты:

  • производитель.

Важно обратить внимание, как долго данный производитель представлен на рынке данного товара, и какой у него объем производства. Чем дольше производитель работает в этой отрасли, тем больше ему можно доверять.

  • область использования.

Для каких целей будет использоваться полученная энергия: для зарядки мелкой техники, для электроснабжения крупных электроприборов, для освещения или для полноценного электроснабжения дома. Именно от того, для каких целей покупается солнечный модуль, зависит выбор выходного напряжение и мощности панелей.

  • напряжение.

Для мелких электроприборов достаточно 9 В, для зарядки смартфонов и ноутбуков – 12-19 В, а для обеспечения всей энергосистемы дома – 24 В и более.

  • мощность.

Данный параметр рассчитывается на основе среднесуточного энергопотребления (сумма потребляемой энергии всей техникой за день). Мощность солнечных панелей должна с некоторым запасом перекрывать потребление.

  • качество фотоэлектрических элементов.

Существует 4 категории качества фотоэлементов, из которых состоит солнечная панель: Grad A, Grad B, Grad C, Grad D. Естественно лучше всего первая категория – Grad A. Модули этой категории качества не имеют сколов и микротрещин, однородны по цвету и структуре, имеют набольший КПД и практически не подвержены деградации.

  • срок службы.

Срок службы солнечных панелей варьируется от 10 до 20 лет. Конечно, длительность полноценной работы такой энергосистемы зависит от качества батарей и правильности их установки.

  • дополнительные технические параметры.

Наиболее важными являются КПД, толеранс (допустимое отклонения по мощности), температурный коэффициент (влияние температуры на производительность батареи).

Разобравшись в основных технических характеристиках, предлагаем вам рейтинг лучших солнечных панелей в 2020 году.

Лучшие солнечные панели

Delta SM 150-12 P

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

Стоимость от 5950 руб.

Delta SM 150-12 P Достоинства:

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

Недостатки:

  • снижение мощности при росте температуры.

Exmork ФСМ-100П

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

Стоимость: от 4000 руб.

Exmork ФСМ-100П Достоинства:

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

Недостатки:

  • не выявлено.

TOPRAY 100 ватт 12В

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

Стоимость: от 9960 руб.

TOPRAY 100 ватт 12В Достоинства:

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

Недостатки:

  • применима только для прямого излучения.

Feron PS0303 150W

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

Стоимость 18700 руб.

Feron PS0303 150W Достоинства:

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

Недостатки:

  • малый срок гарантии.

Delta SM 200-12 P

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

Стоимость: от 8800 руб.

Delta SM 200-12 P Достоинства:

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

Недостатки:

  • не выявлено.

SOLAR.BATTERY 30W

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

Стоимость: от 7600 руб.

SOLAR.BATTERY 30W Достоинства:

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

Недостатки:

  • производитель не указывает тип фотоэлемента.

BioLite SolarPanel 5

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

Стоимость: от 5690 руб.

BioLite SolarPanel 5 Достоинства:

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

Недостатки:

  • не выявлено.

Feron PS0401

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

Стоимость от 2900 руб.

Feron PS0401 Достоинства:

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

Недостатки:

  • узкий диапазон рабочей температуры.

NESL AM-SF7

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

Стоимость от 3990 руб.

NESL AM-SF7 Достоинства:

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

Недостатки:

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

Solar Pack SW-H05

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

Стоимость: от 1300 руб.

Solar Pack SW-H05 Достоинства:

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

Недостатки:

  • очень мало информации о данном продукте в сети.

TOPRAY Solar TPS-102-15

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

Стоимость: от 4680 руб.

TOPRAY Solar TPS-102-15 Достоинства:

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

Недостатки:

  • не выявлено.

Сопоставление технических характеристик рассмотренных моделей

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

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

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

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

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

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

Какие бывают виды солнечных батарей или панелей?

На данный момент типы солнечных батарей составляют такое разнообразие и их такое великое множество, что каждый потребитель желающий обзавестись подобным источником энергии задаётся вопросом: “А как выбрать солнечную батарею? Какие есть солнечные батареи?” Об этом наша статья: мы постараемся особо не влезая в дебри технологий разобраться на какие типы делятся батареи или панели, питающиеся от энергии солнца, ведь рынок пестрит выгодными предложениями и желаем продать Вам ту или иную систему. В первую очередь различаются солнечные модули материалами, принципом работы и принципом производства. Так давайте же разбираться что и почему.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Монокристаллические солнечные батареи

Для производства солнечных батарей монокристаллического типа используют очищенный, самый чистый кремний. Такой вид солнечной панели выглядит как силиконовые соты, или ячейки, которые соединены в одну структуру. После того, как очищенный монокристалл затвердевает, его разделяют на супер тонкие пластины, толщиной до 300 мкм. Такие готовые пластины соединены тонкой сеткой из электродов. В сравнении с аморфными батареями, такие стоят дороже, ведь технология их производства в разы сложнее. При этом такие батареи стоит выбрать хотя бы за их высокий коэффициент полезного действия(КПД). На уровне 20%. Да, для солнечных батарей это хороший показатель.

Поликристаллические солнечные панели

Для того чтобы получить поликристаллы, кремниевую субстанцию медленно охлаждают. Такой подход к технологии производства значительно дешевле чем в предыдущем типе панелей, поэтому и стоит этот вид дешевле. При этом для изготовления требуется меньше энергии, а это ещё раз благотворно действует на цену. Но чем-то же нужно жертвовать? Поэтому у таких батарей КПД ниже — до 18%. Связано такое падение коэффициента с образованиями внутри поликристалла, которые снижают эффективность. Для того ещё лучше разобраться в различиях между первым и вторым типом батарей, взгляните на таблицу:

Сравнительная таблица монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей:

Фактор Монокристаллы Поликристаллы
Разница в структуре Кристаллы направлены в одну сторону, зёрна параллельны Кристаллы направлены в разную стороны, не параллельны
Стабильность работы Высокая Меньше
Стоимость Дорогостоящие батареи Также дорогостоящие, но дешевле
Окупаемость 2 года до 3х лет
КПД до 22% до 18%
Технология производства Совершеннее, сложнее, точнее Проще, отсюда и низкая стоимость

Аморфные солнечные панели или батареи из аморфного кремния

  • Данный вид солнечных батарей можно отнести как к кремниевым (потому что материал изготовления — кремний) так и к плёночным, ведь изготовлены они по принципу производства плёночных батарей. Но всё же отличия есть.
  • Здесь используются не кристаллы кремния, а так называемый силан (кремневодород). Его наносят на подложку, внутри батарей. КПД у такого вида солнечных батарей намного ниже — около 5%. Но всё не так плохо! Есть и преимущества, среди которых можно назвать: намного лучшее поглощение (в 20 раз лучше), лучше работает при отсутствии прямого солнца, когда пасмурно, эластичность панелей.
  • Также бывают сочетания моно и поликристаллических панелей с аморфными. Такое сочетание позволяет соединить преимущества двух различных типов. Например, батареи лучше работают, когда солнца недостаточно для обычных кристаллических батарей.

Плёночные солнечные батареи

Плёночные панели — это следующий шаг развития источников питания на солнечной энергии. Шаг, который продиктован в первую очередь необходимостью снижения цен на производство батарей и стремлением к повышению энергоэффективности.

Плёночные батареи на основе теллурида кадмия

  • Кадмий — это материал, который обладает высоким уровнем светопоглощения, открытый как материал для солнечных батарей в 70-х годах. На сегодняшний день, этот материал применяется уже не только в космосе, на околоземной орбите, но и активно используется в качестве материала для солнечных панелей обычного, домашнего пользования.
  • Самой главной проблемой в использовании такого материала является его ядовитость. Однако исследования говорят о том, что уровень кадмия. который уходит в атмосферу, слишком мал, чтобы наносить вред здоровью человека. Также, несмотря на низкий КПД в районе 10%, стоит единица мощности в таких батареях меньше, чем у аналогов.

Плёночные панели на основе селенида меди-индия

Тип солнечных батарей из таких материалов используют медь, индий, селен, как полупроводник. Кстати, индий — это основной, очень необходимый материал, который используется в производстве жидкокристаллических мониторов. Поэтому, оставляя такой материал для этих целей, часто используют галлий, который замещает индий по своим функциям. КПД здесь выше, чем у батарей из теллурида кадмия — около 20%.

Полимерные солнечные панели

Вид солнечных батарей, который не так давно был изобретён и начал производиться. Здесь проводниками выступают полифенилен, фуреллены, фталоцианин меди. При этом такая плёнка очень тонкая — около 100 нм. Несмотря на низкий уровень КПД, около 5%, всё же можно выделить причины, почему стоит выбирать этот тип солнечных батарей: Доступность материалов, дешевизна, отсутствие вредных выделений в атмосферу. Так что такие батареи отлично подходят потребителям, ведь обладают отличной эластичностью и экологичностью.

Сравнительная таблица: виды солнечных батарей и уровень КПД

Напоследок, хотелось бы сравнить коэффициенты полезного действия каждого типа солнечных батарей, но не забывайте, что помимо КПД есть много других факторов, которые могут охарактеризовать каждый тип как с хорошей, так и плохой стороны.

Что такое концентрационные солнечные модули?

Концентрационные модули помогают более эффективно использовать площадь солнечных панелей, получая экономию площади почти в два раза. Однако такая система осложнена необходимостью инсталляции механического модуля, который бы поворачивал линзы в сторону солнца. Особенно такие установки необходимы в местах, где прямое излучение солнца есть в достатке на протяжении всего года.

FILED UNDER : Статьи

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*