Всё о солнечных батареях. Что такое солнечные батареи
Солнечная батарея - это... Что такое Солнечная батарея?
Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» или «солнечная панель» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества. Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются Гелиоэлектростанции (ГЕЭС).
Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
Использование
Микроэлектроника
Зарядное устройство Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.
Электромобили
На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей.
Энергообеспечение зданий
Солнечная батарея на крыше домаСолнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.
Новые дома Испании с марта 2007 года должны быть оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование [1].
В Нидерландах запущен проект по созданию оконного стекла «Smart Energy Glass» с функциональностью фотоэлемента (см. сайт проекта (англ.) ).
Энергообеспечение населённых пунктов
Солнечно-ветровая энергоустановкаИспользование в космосе
Солнечная батарея на МКССолнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Эффективность фотоэлементов и модулей
Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[2] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D [3], [4]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[5] быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.[6]
Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с эффективностью 43 %[7]. В январе 2011 года ожидается поступление на рынок солнечных элементов с эффективностью 39%[8].
| Кремниевые | |
| Si (кристаллический) | 24,7 |
| Si (поликристаллический) | 20,3 |
| Si (тонкопленочная передача) | 16,6 |
| Si (тонкопленочный субмодуль) | 10,4 |
| III-V | |
| GaAs (кристаллический) | 25,1 |
| GaAs (тонкопленочный) | 24,5 |
| GaAs (поликристаллический) | 18,2 |
| InP (кристаллический) | 21,9 |
| Тонкие пленки халькогенидов | |
| CIGS (фотоэлемент) | 19,9 |
| CIGS (субмодуль) | 16,6 |
| CdTe (фотоэлемент) | 16,5 |
| Аморфный/Нанокристаллический кремний | |
| Si (аморфный) | 9,5 |
| Si (нанокристаллический) | 10,1 |
| Фотохимические | |
| На базе органических красителей | 10,4 |
| На базе органических красителей (субмодуль) | 7,9 |
| Органические | |
| Органический полимер | 5,15 |
| Многослойные | |
| GaInP/GaAs/Ge | 32,0 |
| GaInP/GaAs | 30,3 |
| GaAs/CIS (тонкопленочный) | 25,8 |
| a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) | 11,7 |
Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов
Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.
Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.
Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.
Производство
Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество PV элементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.[10]
Топ десять
Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2010 году.[11]
- Suntech Power (англ.)русск.
- First Solar (англ.)русск.
- Sharp Solar (англ.)русск.
- Yingli (англ.)русск.
- Trina Solar (англ.)русск.
- Canadian Solar (англ.)русск.
- Hanwha Solarone (англ.)русск.
- SunPower (англ.)русск.
- Renewable Energy Corporation (англ.)русск.
- SolarWorld
Производство в России
Заводы производящие солнечные батареи[источник не указан 646 дней]:
- ООО «Хевел» (Новочебоксарск)[12]
- «Телеком-СТВ» (Зеленоград)
- «Солнечный ветер» (Краснодар)[13]
- ОАО «НПП «Квант» (Москва)[14][15]
- ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»
- ЗАО "Термотрон-завод" (Брянск)
- ОАО «Сатурн» Краснодар[16]
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑ Spain requires new buildings use solar power
- ↑ «Solar Spectra: Air Mass Zero»
- ↑ «Solar Photovoltaic Technologies»
- ↑ «Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5»
- ↑ По материалам: www.ecomuseum.kz
- ↑ «Конкурентоспособность энергетики» // Photon Consulting
- ↑ Австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей (рус.). Membrana. Membrana (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД (рус.). Membrana. Membrana (25 ноября 2010). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ http://www.nitolsolar.com/rutechnologies/
- ↑ Производство фотоэлектрического солнечного модуля. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ PVinsights announces worldwide 2010 top 10 ranking of PV module makers
- ↑ ООО «Хевел». Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Солнечный ветер. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Официальный сайт предприятия
- ↑ «Солнечные» крылья. Сюжет телестудии Роскосмоса февраль 2012 г.
- ↑ ОАО «Сатурн» Краснодар. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
dikc.academic.ru
Солнечные батареи
Солнечные батареи
Уже подсчитано, что если в пустыне Сахара разместить солнечные батареи на территории 160 квадратных километров, то можно полностью отказаться от всех других источников и видов энергии нефти, газа, урана, воды, ветра и тд.Солнечные батареи состоят из кремния.Кремний самый распространённый материал на земле, к примеру песок.Так за чем же проблема?
Многие из нас не подозревают, что способ полученияе электроэнергии из солнечного света известен около 130 лет. Явление фотоэффекта впервые наблюдал Эдмон Беккерель в 1839г. Это случайное открытие оставалось незамеченным вполоть до 1873г., когда Уиллоуби Смит обнаружил подобный эффект при облучении светом селеновой пластины. И хотя его первые опыты были далеко несовершенны, они знаменовали собой начало истории полупроводниковых солнечных элементов. В поисках новых источников энергии в лаборатории Белла был изобретен кремниевый солнечный элемент, который стал предшественником современных солнечных фотопреобразователей. Лишь в начале 50-х годов 20-го века солнечный элемент достиг относительно высокой степени совершенства.
По принципу работы солнечная батарея представляет собой фотоэлектрический генератор постоянного тока, который использует эффект преобразования лучистой энергии в электрическую. Точнее, в солнечных батареях использовано свойство полупроводников на основе кристаллов кремния. Кванты света, попадая на пластину полупроводника, выбивают электрон с внешней орбиты атома данного химического элемента, что создает достаточное количество свободных электронов для возникновения электрического тока.
Самый простой эксперимент с солнечными батареями можно сделать самому не выходя из дома,любой транзистор имеющий p-n переход может быть использован для этих целей.В школьном возрасте мы пробовали это делать с транзисторами П213
во первых он большой и дает максимальный ток, а во вторых был очень доступным.Спиливается крышка, промывается от белого порошка, подсоединяются два контакак вольтметру и можно эксперементировать на солнце.Напряжение и ток мизерные, 15-20 миливольт, но это было интересно!!!Потом появились первые маленькие солнечные батарейки от испорченых калькуляторов,это была просто находка, очень ценилась.Это сейчас досутуп есть ко всему и испорченый калькулятор с ноги летит в мусорку.Кто знает то время и проводил его в интересных поисках и экспериментах,а не сидел как сейчас у утра до вечера вКонтакте со своего iPod, тот поймет.
размеры могут быть очень разные
до целых космических станций
варианты применения солнечных батарейкалькулятор
детские игрушки
часы
фонарики
светильники
даже столбы освещения
Блютуз
Варианты для туристов
беспроводная клавиатура
телефонная будка (нам так не жить, упрут вместе с будкой)
самолет на солн батарее
На катере, очень автономно
извращения в виде обвешивания вояк, это в Австралии, а им по барабану, они все равно никогда не воевали
готовый комплект для автономного туризма
если вам дискомфотно и неудобно носить и использовать скажите это им
Ка варианты домашнего использования могут быть совсем небольшими
так и целые мощные, автономные системы
Где же это все берется?В каждом городе есть уже десятки и сотни фирм которые предлагают солнечные батареи от 10 ватт до целых автономных систем за 40000 долларов.Почему же тогда мы так мало видим их в реальности? Да все просто.Большинство таких фирм и менеджеров батареи и в глаза даже не видели,поэтому путают характеристики, приводят только максимальные данные, рассказывают о выгодных перспективах и тд. Основная их цель подсадить клиента на крючок, а потомуже искать сами батареи.В Европе приняты законы по которым энергия полученная из альтернативных источников покупается государством по максимальной цене, что бы стимулировать развитие.Наши продавцы быстренько сообразили выгоду и всем рассказывают тоже самое.А вы вообще спрашивали у местного Облэнерго, им вообще нужна наша энергия?Кто будет ставить аппаратуру для синхронизирования частоты и напряжения?Рядом возле меня находится ГРC, на станции стоит эксперементальная турбина которая вырабатывает халявные 5 МВт энергии, цифра огроменная, можно запитать целый район.Мало того что им сказали что их энергия никому не нужна в Облэнерго, так еще и запретилипоставлять ближайшим потребителям, потому что есть монополист.Никого не интересует что бы было лучше, интересует что бы было выгодно!Что уже говорить про наши 300-500-1000 ватт.Но фото этих перспектив приводится.
Поэтому верить таким продавцам можно максимум на 20%Чего стоит главная страница одного из самых разрекламированных продавцов таких батарей.На всю главную страницу очень красивая картинка огромной солнечной батареи на закате.Очень красивая картинка, но это не солнечная батарея!!!Это фото установки двигателя Стирлинга на зеркалах.В моем описании Стирлинга есть такое фото.Как думаете стоит доверять такой компании?Не буду голословным одна из таких.solnechnie-batarei.com.ua/
Разновидности батарей:Монокристаллические кремниевые фото-элементы наиболее эффективны и популярны у потребителей. Их получают в расплаве кристаллов кремния высокой чистоты, при котором расплав отвердевает при контакте с затравкой кристалла. В процессе охлаждения кремний постепенно застывает в форме цилиндрической отливки монокристалла диаметром 13 – 20 см, длина которого достигает 200 см. Получаемый таким образом слиток нарезается листочками толщиной 250 – 300 мкм. Поэтому пластины имеют не квадратную форму, а как бы восьмиугольную, у круглого стержня отрезаются края.Такие элементы имеют более высокую эффективность по сравнению с элементами, вырабатываемыми другими способами, КПД достигает 19 %, благодаря особой ориентации атомов монокристалла, которая способствует росту подвижности электронов.Кремний пронизывает сетка из металлических электродов. Традиционно монокристаллические модули вставлены в алюминиевую рамку и закрыты противоударным стеклом. Цвет монокристаллических фото-элементов – темно-синий или черный.
Поликристаллический кремний является основной альтернативой монокристаллам. У него более низкая себестоимость. Кристаллы в нем ещё агрегатные, но имеют различную форму и ориентацию. Этот материал, по сравнению с темными монокристаллами, отличается ярко синим цветом. Совершенствование процесса производства элементов данного типа позволяет сегодня получать компоненты, характеристики которых лишь немного уступают по электрическим показателям монокристаллу. Чистота поликристаллического кремния немного ниже, поэтому КПД достигает 16-17%.Хоть поликристалл и дает меньше КПД, но выигрывает в том что может лучше работать при пасмурной погоде и под большим углом падения солнечных лучей.Если панель направлена на юг, то утром и вечером будет работать более эффективно.Ресурс моно и поликристаллических пластин примерно одинаков, более 30 лет.Деградация 20% наступает после 25 лет использования.
Аморфный кремний или попросту тонкопленочный производят путем напыления на необходимую поверхность. Это может быть стекло, а может быть и любая гибкая поверхность. Качественные тонкопленочные панели покрытые защитным слоем прозрачнойпленки можно свернуть в трубочку или придать другую форму, поэтому они очень популярны среди туристов, охотников, рыбаков и тд.Там где необходима мобильность и малый вес.Если бы все было так хорошо, то других бы панелей не было бы вообще в продаже.За такую мобильность приходится расплачиваться более высокой ценой,более низким КПД всего7-9% и ресурсом,срок службы таких гибких батарей около 7 лет.Деградация 10-15% начинается с 4 года пользования.
Устройство:Готовые панели бывают разных размеров мощностью от 10 до 200 ватт.То что меньше это уже упрошенный вариант, качество страдает.Панель состоит из 36 пластин.
Каждая пластина вырабатывает 0.5-0.53 вольта.Все пластины соединяются проводниками последовательно, в каждом ряду пластин стоитдиод Шотке, это для того что бы предохранить пластины от перегорания.Например если упал лист и закрыл от солнца именно один модуль, а остальные вырабатывают электричество.Ток зависит от размера этих пластин, к примеру пластина 6*6 дюймовдают ток от 6 до 8 ампер. Зависит от класса и чистоты кристалла.Соответственно готовая сборка выдаст нам напряжение в холостом режиме 18 вольт.Расчет очень простой, если наши модули дают 8 ампер, значит наша солнечная батарея выдает 144 ватта энергии.
В реальности получается чуть меньше, потому что небо не всегда идеально чистое, не всегда солнце в зените, а еще есть пыль, смог и тд.
Батареи могут быть как сами по себе 12, 24, 48 вольт рабочих, так и соединяться в огромные сборки из более мелких батарей. Ограничение может быть только в финансах.
Так почему же если батареи такие замечательные не использовать только их?Да потому что максимум энергии солнечные батареи вырабатывают днем и летом, анам больше всего нужно ночью и зимой.Для таких целей есть аккумулятор.Достаточно сказать что на обычную батарею можно использовать любой 12 вольтовыйаккумулятор, щелочной, кислотный, гелиевый и тд.Все ограничено его емкостью.Обычный аккумулятор является самым слабым звеном во всей цепи,потому что имеет ограниченный ресурс.Кислотный протянет 3-5 лет.Гелиевый 8-10 лет.Но специально для таких целей разработан солнечный аккумулятор, его преимущество в том что не обслуживается, дает большой ток разрядки, а гарантированный ресурс 18-20 лет.Это круто, но цена на такие тоже не радостная.Ак. имеют напряжение 2 вольта и емкостью от 200 до 2000 Ач.Нужное количество собирается последовательно и параллельно.
(каждый раз когда вижу эту картинку, капает слюна и пожелание этой стопки)
Следующим после батареи идет контроллер.Прибор который управляет всем процессом, основное его предназначение это выдать нам не холостых 18 вольт, а рабочих 12. И конечно же следить за зарядом аккумулятора.Контроллеры бывают от самых простых до целых систем с датчиками и табло навигации.
Ничего сложного.Что же нам мешает самим собирать такие батареи?На весь интернет единственная и уже просто измученная статья Майкла Дэвисао том как он собирал сам батарею из модулей.Статья есть на сотнях сайтах и форумах, многие даже приписывают себе авторство этой статьи. Лжеавторов даже не смущает что надписи на рисунках сделаны на английском языке, а в процессе изготовления лежит на куче американских газет. )))Какие все щедрые на американские газеты.Оригинал конечно не найти, но вот первый попавшийся перевод, почитать интересно.sam-master.at.ua/news/solnechnaja_batareja_svoimi_rukami/2011-05-05-97
Вариантов использования тысячи.Так что же можно купить для пользования из всего что есть?Начнем с самого простогоНазывается вечный фонарик
маленький, компактный и довольно яркий фонарик на трех диодах.внутри обычная батарейка таблетка напрямую соединена с фотоэлементом.из за такой схемы ресурс данного фонарика далеко не вечный.
Самое популярное солнечная зарядка
довольно таки честный аккумулятор внутри, попадались и Сони и Самсунг.емкость 1350 мАч.В наборе переходники на разные устройства, сетевой зарядник и для компа.Сама панель дает всего 35-40 мА ток, получается что бы зарядить полностью весь аккумулятор нужно что бы пролежал не меньше 3 дней на ярком солнце.Производитель обещает заряд за 8 часов, врет.
Принцип тот же и комплектация.Но сама панель интереснее, площадь в 2 раза больше, ток соответственно.Но не все так гладко, в описании емкость встроенного аккумулятора 2800 мАч.Это примерно должен занимать все внутреннее пространство, контроллер очень мало места занимает.Из 20 шт про шедших через мои руки (я не извращенец, просто продавал такие)все были фейковые, емкость примерно 600-700 мАч.Последние были вообще шедевром(фото не нашел, в общем китайское кидалово, ак размером 2 см.что бы только можно было проверить что работает, примерно 40-50 мАч)Пришлось их разбирать и ставить новые акк. что бы хоть в ноль продать.
Зарядки для аккумуляторов.с ними та же проблема, нужно не меньше 2 ярких дней крутить их за солнцем что бызарядились аккумуляторы.
Гибкими панелями никогда не пользовался, по причине их неразумной цены.196 евро за 10 ваттную батарею это очень много.24 доллара за ватт, при стоимости промышленных батарей на кристаллическом кремниипримерно 5-6 долларов за ватт в интернете и 10 в супермаркете.
Что же мешает нам самим изготовить батарею, да ничего!Стоимость будет раза в 4-6 дешевле чем промышленный вариант.Ну не такая красивая, но цена переубеждает.Есть цель купить к лету модулей и пробовать собирать батареи, стоимость модулейполучится по 1 долл за ватт. Есть еще желающие?
Вот собственно и все про такой перспективный вид энергии как солнечный.Практически не оганиченый.
(Всё о солнечных батареях,кремниевый солнечный элемент,кремний,получения электроэнергии из солнечного света,солнечные батареи,Уиллоуби Смит,Эдмон Беккерель)
источник
Russian portal about alternative energy and eco technology
www.ecotoc.ru
Солнечная батарея - это... Что такое Солнечная батарея?
Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» или «солнечная панель» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества. Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются Гелиоэлектростанции (ГЕЭС).
Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
Использование
Микроэлектроника
Зарядное устройство Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.
Электромобили
На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей.
Энергообеспечение зданий
Солнечная батарея на крыше домаСолнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.
Новые дома Испании с марта 2007 года должны быть оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование [1].
В Нидерландах запущен проект по созданию оконного стекла «Smart Energy Glass» с функциональностью фотоэлемента (см. сайт проекта (англ.) ).
Энергообеспечение населённых пунктов
Солнечно-ветровая энергоустановкаИспользование в космосе
Солнечная батарея на МКССолнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Эффективность фотоэлементов и модулей
Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[2] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D [3], [4]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[5] быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.[6]
Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с эффективностью 43 %[7]. В январе 2011 года ожидается поступление на рынок солнечных элементов с эффективностью 39%[8].
| Кремниевые | |
| Si (кристаллический) | 24,7 |
| Si (поликристаллический) | 20,3 |
| Si (тонкопленочная передача) | 16,6 |
| Si (тонкопленочный субмодуль) | 10,4 |
| III-V | |
| GaAs (кристаллический) | 25,1 |
| GaAs (тонкопленочный) | 24,5 |
| GaAs (поликристаллический) | 18,2 |
| InP (кристаллический) | 21,9 |
| Тонкие пленки халькогенидов | |
| CIGS (фотоэлемент) | 19,9 |
| CIGS (субмодуль) | 16,6 |
| CdTe (фотоэлемент) | 16,5 |
| Аморфный/Нанокристаллический кремний | |
| Si (аморфный) | 9,5 |
| Si (нанокристаллический) | 10,1 |
| Фотохимические | |
| На базе органических красителей | 10,4 |
| На базе органических красителей (субмодуль) | 7,9 |
| Органические | |
| Органический полимер | 5,15 |
| Многослойные | |
| GaInP/GaAs/Ge | 32,0 |
| GaInP/GaAs | 30,3 |
| GaAs/CIS (тонкопленочный) | 25,8 |
| a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) | 11,7 |
Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов
Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.
Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.
Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.
Производство
Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество PV элементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.[10]
Топ десять
Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2010 году.[11]
- Suntech Power (англ.)русск.
- First Solar (англ.)русск.
- Sharp Solar (англ.)русск.
- Yingli (англ.)русск.
- Trina Solar (англ.)русск.
- Canadian Solar (англ.)русск.
- Hanwha Solarone (англ.)русск.
- SunPower (англ.)русск.
- Renewable Energy Corporation (англ.)русск.
- SolarWorld
Производство в России
Заводы производящие солнечные батареи[источник не указан 646 дней]:
- ООО «Хевел» (Новочебоксарск)[12]
- «Телеком-СТВ» (Зеленоград)
- «Солнечный ветер» (Краснодар)[13]
- ОАО «НПП «Квант» (Москва)[14][15]
- ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»
- ЗАО "Термотрон-завод" (Брянск)
- ОАО «Сатурн» Краснодар[16]
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑ Spain requires new buildings use solar power
- ↑ «Solar Spectra: Air Mass Zero»
- ↑ «Solar Photovoltaic Technologies»
- ↑ «Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5»
- ↑ По материалам: www.ecomuseum.kz
- ↑ «Конкурентоспособность энергетики» // Photon Consulting
- ↑ Австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей (рус.). Membrana. Membrana (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД (рус.). Membrana. Membrana (25 ноября 2010). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ http://www.nitolsolar.com/rutechnologies/
- ↑ Производство фотоэлектрического солнечного модуля. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ PVinsights announces worldwide 2010 top 10 ranking of PV module makers
- ↑ ООО «Хевел». Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Солнечный ветер. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Официальный сайт предприятия
- ↑ «Солнечные» крылья. Сюжет телестудии Роскосмоса февраль 2012 г.
- ↑ ОАО «Сатурн» Краснодар. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
xzsad.academic.ru
Солнечная батарея - устройство солнечной батареи
September 29, 2011
Солнечная батарея – или как оно работает?
Солнечная батарея – практически волшебное слово употребляемое в любой научной фантастике. Однако настоящая солнечная батарея – это далеко не обычная панель. В науке вообще нет понятия “солнечные батареи”, равно как и “солнечная батарея” – зато есть понятия ячеек, панелей и многого другого, о чем мы расскажем вам в этой статье.
В современном мире все уже пришли к пониманию того, что на нефти и газе долго цивилизация не проживет. Следовательно надо переходить на другие источники, а именно солнце, геотермальные, ветер и вода. Про ветрогенераторы мы уже писали, теперь пора писать про устройство солнечной батареи.
Впервые фотогальванический эффект наблюдал в 1839 году французский физик Антуан Анри Беккерель, однако первый прототип солнечной батареи сделал в 1883 году американский изобретатель Чарльз Фриттс. Устройство первой солнечной батареи представляло из себя полупроводник покрытый сверхтонким слоем золота. Эффективность батареи была около 1%.
В 1888 году Александр Столетов создал первый в мире фотоэлектрический элемент. А в 1905 году Альберт Эйнштейн в своей работе объяснил явление фотоэлектрического эффекта, за что был удостоен Нобелевской премии по физике в 1921 году. В 1946 году солнечная батарея современного вида была запатентована Расселом Олом (Russell Ohl).
Современные высокоэффективные солнечные батареи на кристаллическом кремнии были созданы в Лабораториях Белла (Bell Laboratories), инженерами Дэрил Чапин (Daryl Chapin), Кельвином Соулзером Фуллером (Calvin Souther Fuller) и Геральдом Пирсоном (Gerald Pearson) в 1954 году. С тех пор солнечная батарея начала свое победное шествие по миру.
Устройство солнечных батарей
Современные солнечные батареи делаются в основном на основе кремния. Существуют две технологии изготовления – монокристаллическая и поликристаллическая. Последняя более современна и используется для получения более дешевых солнечных батарей. Также существуют солнечные батареи созданные на основе теллурида кадмия, селенидов меди индия и галия, а также аморфного кремния.
Солнечная батарея (называемые также фотоэлектрические элементы) — это твердотельные электрические устройства, предназначенные для преобразования солнечной энергии в электрическую, посредством фотоэлектрического эффекта. Каждая солнечная батарея состоит из солнечных ячеек.
Сборки солнечных ячеек используются для создания модулей, для выработки электричества из солнечной энергии. Такие сборки монтируются вместе, для получения группы из солнечных модулей, которые в свою очередь устанавливаются на специальные поворотные устройства или слеллажи, ориентирующие группу солнечных модулей на солнце, которая также включает в себя другой электронный обвес. Такие сборки называются солнечными панелями.
Надо заметить, что в русском языке и все детали сборки вместе и по отдельности называют солнечными батареями. Это неверно, поскольку слово “батарея” подразумевает под собой аккумулирование и/или выделение энергии. По сути, батареи в солнечной панели тоже есть — это могут быть аккумуляторы, которые накапливают заряд, поступающий от солнечных сборок. Но солнечная сборка это скорее генератор.
Также следует сказать, что в английском языке присутствует упоминание как солнечного модуля, так и солнечной панели. Различие состоит в том, что солнечный модуль нельзя разобрать на солнечные ячейки, он представляет собой самостоятельное, спаянное и гидроизолированное устройство. В то время как солнечную панель можно разобрать на солнечные модули.
В данном цикле статей мы будем использовать более привычное словосочетание — солнечная батарея, имея ввиду именно неразборный солнечный модуль, собранный из солнечных ячеек.
Вообще видов фотогальванических ячеек много. Они необязательно используются для создания солнечных батарей. Они могут служить для обнаружения света в любых других системах, обнаруживая, например инфракрасное излучение. Также фотоэлектрические ячейки используются для измерения интенсивности светового потока.
Присутствует несколько обозначений фотоэффекта.
Фотовольтаический эффект (греч. φῶς (phōs) означающее свет и англ. “voltaic” по имени Вольты) — это возникновение электродвижущей силы под действием электромагнитного поля.
Фотогальванический эффект — возникновение электрического тока при освещении полупроводника или диэлектрика или возникновение электро-движущей силы на освещаемом образце при разомкнутой цепи.
В тоже время фотоэффект — это испускание электронов или любого электромагнитного излучения в веществах, будь то твердые или жидкие.
Для удобства мы будем употреблять термин фотогальванические элементы.
Применения солнечных батарей
Фотогальванические модули обычно заключены в своеобразный корпус. Сверху их покрывают стеклом, которое позволяет солнечному свету проникать до самих ячеек, в тоже время защищая их от внешних механических и химический воздействий. Сзади модули защищены пластиковой крышкой с креплениями.Солнечные ячейки обычно соединены в модулях в серии, чтобы создавать достаточное напряжение, в этом случае они соединяются по последовательной схеме. Параллельное соединение ячеек дает больший ток, но оно проблематично из-за условий внешней среды и электрических эффектов, протекающих в панелях. Например затенение отдельных строк из ячеек (солнечный модуль имеет строчную структуру) может привести к обратным токам через затененные ячейки от освещенных товарищей. Это может привести к серьезному снижению эффективности и даже выходу ячеек из строя.
Строки из ячеек должны быть самостоятельными элементами, например четыре строки по десять вольт. Для предотвращения теневых эффектов используются специальные схемы распараллеливания и защиты строк.
Солнечные модули могут соединяться в панели последовательно или параллельно, для достижения необходимого соотношения напряжения и силы тока. Однако специалистами рекомендуется использовать специальные независимые системы распределения нагрузки – MPPT (maximum power point trackers).Системы распределения помогают избежать фиксированной цепи, переключая модули в параллельный или последовательный режимы для компенсации затененных участков солнечной панели.
Собранная с солнечной панели энергия поступает к потребителям через инвенторы напряжения. В автономных системах, энергия запасается в батареях и используется по надобности.
Как работают солнечные батареи
Солнечная батарея работает следующим образом.
1. Фотоны ударяются о поверхность солнечной батареи и поглощаются её рабочим материалом, например кремнием.2. Фотоны, сталкиваясь с атомами вещества выбивают из него его родные электроны. В результате чего возникает разность потенциалов. Свободные электроны начинают двигаться внутри вещества, чтобы погасить разность потенциалов. Возникает электрический ток. Так как солнечная батарея это полупроводник, электроны движутся только в одном направлении.3. Получаемый ток солнечная батарея преобразует в постоянный и отдает его потребителю или аккумулятору.
Стоимость солнечных панелей (солнечных батарей) неуклонно снижается год от года. Это происходит благодаря разработке новых методов изготовления ячеей, изучению материалов и методов их обработки.Начиная с середины 2010 года цена производимого солнечной батареей ватта электрической энергии упала до 1,2-1,5 долларов для кристаллических модулей.
Материалы и технологии
“Здесь интересно упомянуть, что кремний по английски — silicon, а силикон — silicone).”
Солнечные батареи делаются из кристаллического кремния.Кристаллический кремний это самое популярное на сегодняшний день вещество для изготовления солнечных ячеек. Его также называют «кремний солнечного качества». Этот вид кремния подразделяют на различные виды, определяемые методиками изготовления и размером кристаллов.
Монокристаллический кремний
Чаще всего изготовляется методом Чохральского или тигельным методом. Схематично он показан на рисунке.
Принципиально он не отличается от методов выращивания кристаллов соли или медного купороса.В большом тигле расплавляется кремний. После чего в него опускается затравка, представляющая собой кремниевый стержень-затравку, вокруг которого и начинает нарастать новый кристалл. Затравка и тигель вращаются в противоположные стороны. В результате получается огромный круглый кристалл кремния, который нарезают на пластинки, из которых изготавливают ячейки солнечной батареи. Однако главным недостатком этого метода является большое количество обрезков, а также специфическая форма монокристаллических солнечных ячеек — квадрат с обрезанными углами.
Поликристаллический кремний
Поликристаллический кремний является более дешевым и более простым в производстве. В отличие от монокристаллического кремния, который являет собой единый кристалл с регулярной решеткой, поли-кремний это совокупность из массы различных кристаллов, образующих единый кусок. Отсюда появляется специфический блик, похожий на металлические хлопья, на поверхности солнечных батарей, сделанных из него.
Ленточный кремний
Это тип поликристаллического кремния. Он изготавливается путем наплавнения тонких слоев кремния друг на друга. Образует поликристаллическую структуру. Не требует последующей распиловки, поэтому еще более дешев в производстве. Однако он менее эффективен.
lab-37.com
Солнечная батарея - это... Что такое Солнечная батарея?
Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» или «солнечная панель» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества. Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются Гелиоэлектростанции (ГЕЭС).
Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
Использование
Микроэлектроника
Зарядное устройство Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.
Электромобили
На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей.
Энергообеспечение зданий
Солнечная батарея на крыше домаСолнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.
Новые дома Испании с марта 2007 года должны быть оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование [1].
В Нидерландах запущен проект по созданию оконного стекла «Smart Energy Glass» с функциональностью фотоэлемента (см. сайт проекта (англ.) ).
Энергообеспечение населённых пунктов
Солнечно-ветровая энергоустановкаИспользование в космосе
Солнечная батарея на МКССолнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Эффективность фотоэлементов и модулей
Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[2] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D [3], [4]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[5] быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.[6]
Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с эффективностью 43 %[7]. В январе 2011 года ожидается поступление на рынок солнечных элементов с эффективностью 39%[8].
| Кремниевые | |
| Si (кристаллический) | 24,7 |
| Si (поликристаллический) | 20,3 |
| Si (тонкопленочная передача) | 16,6 |
| Si (тонкопленочный субмодуль) | 10,4 |
| III-V | |
| GaAs (кристаллический) | 25,1 |
| GaAs (тонкопленочный) | 24,5 |
| GaAs (поликристаллический) | 18,2 |
| InP (кристаллический) | 21,9 |
| Тонкие пленки халькогенидов | |
| CIGS (фотоэлемент) | 19,9 |
| CIGS (субмодуль) | 16,6 |
| CdTe (фотоэлемент) | 16,5 |
| Аморфный/Нанокристаллический кремний | |
| Si (аморфный) | 9,5 |
| Si (нанокристаллический) | 10,1 |
| Фотохимические | |
| На базе органических красителей | 10,4 |
| На базе органических красителей (субмодуль) | 7,9 |
| Органические | |
| Органический полимер | 5,15 |
| Многослойные | |
| GaInP/GaAs/Ge | 32,0 |
| GaInP/GaAs | 30,3 |
| GaAs/CIS (тонкопленочный) | 25,8 |
| a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) | 11,7 |
Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов
Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.
Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.
Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.
Производство
Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество PV элементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.[10]
Топ десять
Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2010 году.[11]
- Suntech Power (англ.)русск.
- First Solar (англ.)русск.
- Sharp Solar (англ.)русск.
- Yingli (англ.)русск.
- Trina Solar (англ.)русск.
- Canadian Solar (англ.)русск.
- Hanwha Solarone (англ.)русск.
- SunPower (англ.)русск.
- Renewable Energy Corporation (англ.)русск.
- SolarWorld
Производство в России
Заводы производящие солнечные батареи[источник не указан 646 дней]:
- ООО «Хевел» (Новочебоксарск)[12]
- «Телеком-СТВ» (Зеленоград)
- «Солнечный ветер» (Краснодар)[13]
- ОАО «НПП «Квант» (Москва)[14][15]
- ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»
- ЗАО "Термотрон-завод" (Брянск)
- ОАО «Сатурн» Краснодар[16]
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑ Spain requires new buildings use solar power
- ↑ «Solar Spectra: Air Mass Zero»
- ↑ «Solar Photovoltaic Technologies»
- ↑ «Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5»
- ↑ По материалам: www.ecomuseum.kz
- ↑ «Конкурентоспособность энергетики» // Photon Consulting
- ↑ Австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей (рус.). Membrana. Membrana (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД (рус.). Membrana. Membrana (25 ноября 2010). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ http://www.nitolsolar.com/rutechnologies/
- ↑ Производство фотоэлектрического солнечного модуля. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ PVinsights announces worldwide 2010 top 10 ranking of PV module makers
- ↑ ООО «Хевел». Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Солнечный ветер. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Официальный сайт предприятия
- ↑ «Солнечные» крылья. Сюжет телестудии Роскосмоса февраль 2012 г.
- ↑ ОАО «Сатурн» Краснодар. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
3dic.academic.ru
Солнечная батарея - это... Что такое Солнечная батарея?
Солнечная батарея — бытовой термин, используемый в разговорной речи или ненаучной прессе. Обычно под термином «солнечная батарея» или «солнечная панель» подразумевается несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.
В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества. Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются Гелиоэлектростанции (ГЕЭС).
Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.
Использование
Микроэлектроника
Зарядное устройство Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.
Электромобили
На крыше автомобиля Prius, 2008Для подзарядки электромобилей.
Энергообеспечение зданий
Солнечная батарея на крыше домаСолнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, очень широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.
Новые дома Испании с марта 2007 года должны быть оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование [1].
В Нидерландах запущен проект по созданию оконного стекла «Smart Energy Glass» с функциональностью фотоэлемента (см. сайт проекта (англ.) ).
Энергообеспечение населённых пунктов
Солнечно-ветровая энергоустановкаИспользование в космосе
Солнечная батарея на МКССолнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.
Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).
Эффективность фотоэлементов и модулей
Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт[2] на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D [3], [4]). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может[5] быть менее 100 Вт/м². С помощью наиболее распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %. При этом цена батареи составит около 1—3 долларов США за Ватт номинальной мощности. При промышленной генерации электричества с помощью фотоэлементов цена за кВт·ч составит 0,25 долл. По мнению Европейской Ассоциации Фотовольтаики (EPIA), к 2020 году стоимость электроэнергии, вырабатываемой «солнечными» системами, снизится до уровня менее 0,10 € за кВт·ч для промышленных установок и менее 0,15 € за кВт·ч для установок в жилых зданиях.[6]
Сообщается, что в отдельных лабораториях получены солнечные элементы с эффективностью 43 %[7]. В январе 2011 года ожидается поступление на рынок солнечных элементов с эффективностью 39%[8].
| Кремниевые | |
| Si (кристаллический) | 24,7 |
| Si (поликристаллический) | 20,3 |
| Si (тонкопленочная передача) | 16,6 |
| Si (тонкопленочный субмодуль) | 10,4 |
| III-V | |
| GaAs (кристаллический) | 25,1 |
| GaAs (тонкопленочный) | 24,5 |
| GaAs (поликристаллический) | 18,2 |
| InP (кристаллический) | 21,9 |
| Тонкие пленки халькогенидов | |
| CIGS (фотоэлемент) | 19,9 |
| CIGS (субмодуль) | 16,6 |
| CdTe (фотоэлемент) | 16,5 |
| Аморфный/Нанокристаллический кремний | |
| Si (аморфный) | 9,5 |
| Si (нанокристаллический) | 10,1 |
| Фотохимические | |
| На базе органических красителей | 10,4 |
| На базе органических красителей (субмодуль) | 7,9 |
| Органические | |
| Органический полимер | 5,15 |
| Многослойные | |
| GaInP/GaAs/Ge | 32,0 |
| GaInP/GaAs | 30,3 |
| GaAs/CIS (тонкопленочный) | 25,8 |
| a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) | 11,7 |
Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов
Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.
Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели.
Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.
Производство
Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество PV элементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.[10]
Топ десять
Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2010 году.[11]
- Suntech Power (англ.)русск.
- First Solar (англ.)русск.
- Sharp Solar (англ.)русск.
- Yingli (англ.)русск.
- Trina Solar (англ.)русск.
- Canadian Solar (англ.)русск.
- Hanwha Solarone (англ.)русск.
- SunPower (англ.)русск.
- Renewable Energy Corporation (англ.)русск.
- SolarWorld
Производство в России
Заводы производящие солнечные батареи[источник не указан 646 дней]:
- ООО «Хевел» (Новочебоксарск)[12]
- «Телеком-СТВ» (Зеленоград)
- «Солнечный ветер» (Краснодар)[13]
- ОАО «НПП «Квант» (Москва)[14][15]
- ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»
- ЗАО "Термотрон-завод" (Брянск)
- ОАО «Сатурн» Краснодар[16]
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑ Spain requires new buildings use solar power
- ↑ «Solar Spectra: Air Mass Zero»
- ↑ «Solar Photovoltaic Technologies»
- ↑ «Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5»
- ↑ По материалам: www.ecomuseum.kz
- ↑ «Конкурентоспособность энергетики» // Photon Consulting
- ↑ Австралийцы установили новый рекорд КПД солнечных батарей (рус.). Membrana. Membrana (28 августа 2009). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ На рынок выходят солнечные батареи с рекордным КПД (рус.). Membrana. Membrana (25 ноября 2010). Архивировано из первоисточника 25 июня 2012. Проверено 6 марта 2011.
- ↑ http://www.nitolsolar.com/rutechnologies/
- ↑ Производство фотоэлектрического солнечного модуля. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ PVinsights announces worldwide 2010 top 10 ranking of PV module makers
- ↑ ООО «Хевел». Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Солнечный ветер. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
- ↑ Официальный сайт предприятия
- ↑ «Солнечные» крылья. Сюжет телестудии Роскосмоса февраль 2012 г.
- ↑ ОАО «Сатурн» Краснодар. Архивировано из первоисточника 25 июня 2012.
veter.academic.ru
Все о солнечных батареях
Солнечные батареи являются одним из средств преобразования природной альтернативной энергии в электрическую. Именно это и является их основным принципом действия. Исходной энергией соответственно является солнечный свет. Название это не научное и употребляется на бытовом уровне.
Полученную в результате энергию можно использовать по-разному: непосредственно для нагрузок постоянного тока, запасать в специальных аккумуляторных батареях с целью последующего применения, и, конечно преобразовать в переменный ток.
Что выбрать?
При выборе солнечных батарей нужно помнить, что более дешевые модели соответственно имеют низкий коэффициент полезного действия и меньший срок службы. В основном это китайские батареи, в которых фотоэлектронные элементы, как правило, изготовлены с использованием поликристаллического кремния.
В свою очередь монокристаллический кремний обладает повышенной стойкостью к различным атмосферным, химическим и климатическим воздействиям. Важным является и то, что батареи, изготовленные с использованием такого кремния, имеют коэффициент полезного действия на 18-20% больше, чем дешевые аналоги.
Недавно появились в продаже и мультикристаллические солнечные батареи. Новое название не меняет качество изделия: это те же самые поликристаллические солнечные батареи. Такой маркетинговый ход направлен на введение обывателя в заблуждение.
Перед приобретением солнечной батареи, нужно определиться, для каких целей она необходима, для работы или для продажи. В первом случае фотоэлектрические элементы имеют достаточную толщину для пожизненной эмиссии электронов. Во втором случае такие элементы не толще фольги, поэтому качество оставляет желать лучшего. Чаще всего это китайские солнечные батареи, которые при сильном ветре могут легко повредиться. Примечательно, что такие батареи абсолютно не подлежат ремонту.
Необходимое внимание при покупке стоит уделить поверхности стекла, где будут ламинироваться фотоэлементы. Так, гладкое стекло отражает большую часть рассеянного солнечного излучения. Текстурированное же не отражает прямых лучей солнца, что увеличивает мощность оптического облучения на 12-15%. В таком случае коэффициент полезного действия увеличивается даже в пасмурную погоду и это особенно важно для местности, где солнце бывает не постоянно.
На порядок выше стоят солнечные батареи из закаленного стекла, что повышает их прочность и поэтому оправдывает более высокие затраты.
Что касается алюминиевого профиля, то нужно выбирать модели с несколькими ребрами жесткости. Нужно помнить, что на это многие производители пытаются сэкономить, поэтому нужно быть особенно внимательным.
Какие преимущества солнечных батарей?
Простота и надежность использования солнечных батарей позволяет этому альтернативному способу получения энергии активно развиваться и завоевывать популярность.
Известно, что такие батареи работают на внутренних ресурсах и не нуждаются в привычном топливе. Механические износ им практически не страшен, поэтому и срок службы у них в среднем составляет двадцать пять лет. Обслуживание заключается в периодическом удалении пыли с поверхности.
Немаловажным преимуществом можно считать абсолютное соответствие экологическим нормам, отсутствие вредных выбросов и полную безопасность. Ну, и, конечно, не стоит забывать о финансовой экономии при использовании такого источника энергии.
Ввиду событий, происходящих в мировой экономике, очевидным становится факт, что будущее за альтернативными источниками получения энергии. Поэтому при выборе солнечной батареи нужно тщательно изучить все характеристики и убедиться в добросовестности производителя. Такое приобретение очень быстро окупит затраченные средства и прослужит многие годы.
stroyrubrika.ru
