Солнечная батарея википедия: Солнечные батареи: типы, выбор, состав, устройство

Содержание

Солнечные батареи для дома: виды, устройство, технические характеристики

При постоянно растущих ценах на электроэнергию поневоле начнешь задумываться об использовании природных источников для электроснабжения. Одна из таких возможностей — солнечные батареи для дома или дачи. При желании они могут обеспечить полностью все потребности даже большого дома.

Содержание статьи

Устройство системы электропитания от солнечных батарей

Преобразовывать энергию солнца в электричество – эта идея длительное время не давала спать ученым. С открытием свойств полупроводников это стало возможным. В солнечных батареях используются кремниевые кристаллы. При попадании на них солнечного света в них образуется направленное движение электронов, которое называется электрическим током. При соединении достаточного количества таких кристаллов получаем вполне приличные по величине токи: одна панель площадью чуть больше метра (1,3-1,4 м2 при достаточном уровне освещенности может выдать до 270 Вт (напряжение 24 В).

Электрические солнечные батареи для дома открывают много возможностей

Так как освещенность меняется в зависимости от погоды, времени суток, напрямую подключать устройства к солнечным батареям не получается. Нужна целая система. Кроме солнечных панелей требуется:

  • Аккумулятор. На протяжении светового дня под воздействием солнечных лучей солнечные батареи вырабатывают электрический ток для дома, дачи. Он не всегда используется в полном объеме, его излишки накапливаются в аккумуляторе. Накопленная энергия расходуется ненастную погоду.
  • Контролер. Не обязательная часть, но желательная (при достаточном количестве средств). Отслеживает уровень заряда аккумулятора, не допуская его чрезмерного разряда или превышения уровня максимального заряда. Оба этих состояния губительны для аккумулятора, так что наличие контролера продлевает срок эксплуатации аккумулятора. Также контролер обеспечивает оптимальный режим работы солнечных панелей.
  • Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор).
    Не все устройства рассчитаны на постоянный ток. Многие работают от переменного напряжения в 220 вольт. Преобразователь дает возможность получить напряжение 220-230 В.

Солнечные батареи для дома — только часть системы

Установив солнечные батареи для дома или дачи, можно стать совершенно независимым от официального поставщика. Но для этого надо иметь большое количество батарей, некоторое количество аккумуляторов. Комплект, который вырабатывает 1,5 кВт  а сутки стоит около 1000$. Этого достаточно для обеспечения потребностей дачи или части электрооборудования в доме. Комплект солнечных батарей для производства 4 кВт в сутки стоит порядка 2200$, на 9 кВт в сутки — 6200$. Так как солнечные батареи для дома — модульная система, можно купить установку, которая будет обеспечивать часть потребностей, постепенно увеличивая ее производительность.

Виды солнечных батарей

С ростом цен на энергоносители идея использования энергии солнца для получения электроэнергии становится все более популярной. Тем более, что с развитием технологий солнечные преобразователи становятся эффективнее и, одновременно, дешевле. Так что, при желании, можно свои нужды обеспечить установив солнечные батареи. Но они бывают разных типов. Давайте разбираться.

Сама солнечная батарея — некоторое количество фотоэлементов, которые расположены в общем корпусе, защищенные прозрачной лицевой панелью.  Для бытового использования фотоэлементы производят на основе кремния, так как он относительно недорог, и элементы на его основе имеют неплохой КПД (порядка 20-24%). На основе кремниевых кристаллов изготавливают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные (гибкие) фотоэлементы. Некоторое количество этих фотоэлементов электрически соединены между собой (последовательно и/или параллельно) и выведены на клеммы, расположенные на  корпусе.

Солнечная панель для дома состоит из некоторого количества фтоэлементов

Фотоэлементы установлены в закрытом корпусе. Корпус солнечной батареи делают из анодированного алюминия. Он легкий, не подвержен коррозии. Лицевую панель делают из прочного стекла, которое должно выдерживать снего-ветровые нагрузки. К тому же оно должно обладать определенными оптическими свойствами — иметь максимальную прозрачность, чтобы пропускать как можно больше лучей. Вообще, из-за отражения теряется значительное количество энергии, так что требования к качеству стекла высокие и еще оно покрывается антибликовым составом.

Виды фотоэлементов для солнечных батарей

Солнечные батареи для дома делают на основе кремневых элементов трех типов;

  • Монокристаллические. Каждый фотоэлемент — один кристалл кремния. Монокристаллические фотоэлементы имеют неплохой КПД (порядка 24,7%), но и стоимость их несколько выше. Отличить можно, во-первых, по однородному насыщенному синему цвету, во-вторых, по скругленным краям фотоэлемента.

    Виды кремниевых фотоэлементов для солнечных батарей

  • Поликристаллические. Несколько небольших кремниевых кристаллов объединены в один фотоэлемент. Они имеют неоднородную структуру, из-за чего хуже поглощают солнечный свет. Это отражается на КПД (20,3%). Фактически это означает, что солнечная панель той же мощности будет занимать примерно на 20% больше площади.
  • Тонкопленочные. Представляют собой слой полупроводника, напыленный на гибкую подложку. За счет своей гибкости могут монтироваться на криволинейные поверхности. Но имеют невысокую производительность (порядка 10,4%), так что занимают большие площади (как минимум, в 2 раза больше, чем поликристаллические).

Если у вас скатная крыша и фасад развернут на юг или восток, слишком сильно думать о занимаемой площади не имеет смысла. Вполне могут устроить поликристаллические модули. При равном количестве производимой энергии они стоят немного дешевле.

Как правильно выбрать систему солнечных батарей для дома

Есть распространенные заблуждения, которые заставляют вас тратить лишние деньги на приобретение чересчур дорогого оборудования. Ниже приведем рекомендации того, как правильно выстроить систему электропитания от солнечных батарей и не потратить лишних денег.

Солнечные электростанции для дома могут быть не такими дорогими, если подходить к вопросу взвешенно

Что надо купить

Далеко не все компоненты солнечной электростанции жизненно необходимы для работы. Без некоторых частей вполне можно обойтись. Они служат для повышения надежности, но без них система работоспособна. Первое, что стоит запомнить — приобретайте солнечные батареи в конце зимы, начале весны. Во-первых, погода в это время отличная, много солнечных дней, снег отражает солнце, увеличивая общую освещенность. Во-вторых, в это время традиционно объявляют скидки. Далее советы такие:

  • Приобретайте солнечные батареи для дома с выходным напряжением 12 В. Именно от такого напряжения работает большая часть бытовой и строительной техники, светодиодные светильники и т.д. Техники, работающей от 24 или 48 вольт намного меньше. Можете посмотреть паспорта или воспользуйтесь поиском.
  • Не используйте для освещения лампы накаливания. Они потребляют слишком много электроэнергии, да и работают от 220 в. Замените их на светодиодные. Для них постоянный ток в 12 В — это то, что надо.

    «Полная» система электропитания от солнечных батарей выглядит так

  • Не старайтесь сразу купить систему большой мощности чтобы покрыть все возможные потребности. Для начала купите пару модулей без преобразователя/инвертора, подключите к ним ту технику, которая работает от постоянного напряжения. Если вас устроит система, позднее можно нарастить мощность, докупить инвертор и подключить технику, которая работает от 220-230 В. И учтите, что инвертор, даже при выключенной нагрузке, потребляет электроэнергию (потери на преобразовании примерно 30%). То есть ночью, когда все выключено, он просто расходует заряд АКБ. Причем выдает он далеко не идеальную синусоиду. В общем, все что может работать от постоянного напряжения, запитываем от аккумуляторов напрямую.

Если воспользоваться только этими советами, и подключить только технику, которая работает от постоянного напряжения, система солнечных батарей для дома обойдется в гораздо более скромную сумму чем самый дешевый комплект.

Но это еще не все. Можно еще часть оборудования оставить «на потом» или вообще обойтись без него.

Без чего можно обойтись

Стоимость комплекта солнечных батарей на 1 кВт в сутки — более тысячи долларов. Немалые вложения. Поневоле задумаешься, а стоит ли оно того и каков же будет срок окупаемости. При нынешних тарифах ждать пока отобьются свои деньги придется не один год. Но можно затраты уменьшить. Не за счет качества, но за счет незначительного снижения комфортности эксплуатации системы и за счет разумного подхода к подбору ее компонентов.

  • Не покупайте гелиевые или аккумуляторы глубокого разряда. Они не стоят своих денег. С солнечными батареями для дома отлично работают даже отслужившие свой срок автомобильные АКБ . Они нормально работают еще минимум, 5 лет.

    Если площадь не ограничена, можно купить солнечную батарею на поликристаллических фотоэлементах

  • В принципе, можно обойтись еще меньшими средствами. Можно не ставить контроллер. Он стоит не менее 150$ (а при большой мощности 500$), а вся его задача — мониторить состояние заряда батарей.
    Если бюджет ограничен, купите автомобильные часы, работающие от 12 В, которые также измеряют напряжение, температуру. Они стоят 2-5$ и практически выполняют ту же функцию. А чтобы избежать перезаряда, купите лишний аккумулятор. Или два. Суммарная мощность «лишней» емкости должна быть не ниже 20%. Это и позволит избежать перезаряда, и увеличит емкость системы.

Итак, если бюджет ограничен, можно обойтись несколькими солнечными панелями и аккумуляторными батареями, емкость которых на 20-25% выше максимального заряда солнечных панелей. Для мониторинга состояния купите автомобильные часы, которые еще измеряют напряжение. Это избавит вас от необходимости несколько раз в день измерять заряд на АКБ. Вместо этого вам надо будет время от времени смотреть на показания часов. Для старта это все. В дальнейшем можно докупать солнечные батареи для дома, увеличивать количество АКБ. При желании, можно купить инвертор.

Определяемся с размерами и количеством фотоэлементов

В хороших солнечных батареях на 12 вольт должно быть 36 элементов, на 24 вольта — 72 фотоэлемента. Это количество оптимально. При меньшем числе фотоэлементов вы никогда не получите заявленный ток. И это — лучший из вариантов.

Не стоит покупать сдвоенные солнечные панели — по 72 и 144 элемента соответственно. Во-первых, они очень большие, что неудобно при перевозке. Во-вторых, при аномально низких температурах, которые у нас периодически случаются, они первыми выходят из строя. Дело в том, что ламинирующая пленка при морозах сильно уменьшается в размерах. На больших панелях из-за большого натяжения она отслаивается или даже рвется. Теряется прозрачность, катастрофически падает производительность. Панель идет в ремонт.

Солнечная панель на 4 В имеет 7 элемента

Второй фактор. На больших по размерам панелях должна быть больше толщина корпуса и стекла. Ведь увеличивается парусность и снеговые нагрузки. Но далеко не всегда это делают, так как значительно возрастает цена. Если вы видите сдвоенную панель, а цена на нее ниже, чем на две «обычных», лучше ищите что-то другое.

Еще раз: лучший выбор — солнечная панель для дома на 12 вольт, состоящая из 36 фотоэлементов. Это оптимальный вариант, проверенный практикой.

Технические характеристики: на что обратить внимание

В сертифицированных солнечных батареях всегда указывается рабочий ток и напряжение, а также напряжение холостого хода и ток КЗ. При этом стоит учесть, что все параметры обычно указываются для температуры +25°C. В солнечный день на крыше батарея разогревается до температур, значительно превышающих эту цифру. Это объясняет наличие большего рабочего напряжения.

Пример технических характеристик солнечных батарей для дома

Также обратите внимание на напряжение холостого хода. В нормальных батареях оно порядка 22 В. И все бы ничего, но если проводить работы на оборудовании не отключив солнечные батареи, напряжение холостого ходы выведет из строя инвертор или другую подключенную технику, не рассчитанную на подобный вольтаж. Потому при любых работах — переключении проводов, подключении/отключении аккумуляторов и  т. д. и т.п — первое что вы должны сделать — отключить солнечные батареи (снять клеммы). Перебрав схему, их подключаете последними. Такой порядок действий сохранит вам много нервов (и денег).

Корпус и стекло

Солнечные батареи для дома имеют алюминиевый корпус. Этот металл не корродирует, при достаточной прочности имеет небольшую массу. Нормальный корпус должен быть собран из профиля, в котором присутствуют, как минимум, два ребра жесткости. К тому же стекло должно быть вставлено в специальный паз, а не закреплено сверху. Все это — признаки нормального качества.

Бликов на корпусе быть не должно

Еще при выборе солнечной батареи обратите внимание на стекло. В нормальных батареях оно не гладкое, а текстурированное. На ощупь — шершавое, если провести ногтями, слышен шорох. К тому же должно иметь качественное покрытие, которое сводит к минимуму блики. Это означает что в нем не должно ничего отражаться. Если хоть под каким-то углом видны отражения окружающих предметов, лучше найдите другую панель.

Выбор сечения кабеля и тонкости электрического подключения

Подключать солнечные батареи для дома необходимо медным одножильным кабелем. Сечение жилы кабеля зависит от расстояния между модулем и АКБ:

  • расстояние менее 10 метров:
    • 1,5 мм2 на одну солнечную батарею мощностью 100 Вт;
    • на две батареи — 2,5 мм2;
    • три батареи — 4,0 мм2;
  • расстояние больше 10 метров:
    • для подключения одной панели берем 2,5 мм2;
    • двух — 4,0 мм2;
    • трех — 6,0 мм2.

Можно брать сечение больше, но не меньше (будут большие потери, а оно нам не надо). При покупке проводов, обратите внимание на фактическое сечение, так как сегодня заявленные размеры очень часто не соответствуют действительным. Для проверки придется измерять диаметр и считать сечение (как это делать, прочесть можно тут).

Солнечные батареи для дома: электрическое подключение

При сборе системы можно плюсы солнечных батарей провести используя многожильный кабель подходящего сечения, а для минуса использовать один толстый. Перед подключением к аккумуляторам все «плюсы» пропускаем через диоды или диодные сборки с общим катодом. Это предотвращает возможность замыкания аккумулятора (может вызвать возгорание) при замыкании или обрыве проводов между батареями и аккумулятором.

Диоды используют типа SBL2040CT, PBYR040CT. Если такие на нашли, можно снять со старых блоков питания персональных компьютеров. Там обычно стоят SBL3040 или подобные. Пропускать через диоды желательно. Не забудьте что они сильно греются, так что монтировать их надо на радиаторе (можно на едином).

Еще в системе необходим блок предохранителей. По одному на каждого потребителя. Всю нагрузку подключаем через этот блок. Во-первых, система так безопаснее. Во-вторых, при возникновении проблем, проще определить ее источник (по сгоревшему предохранителю).

Солнечная батарея 5В: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание


Обзор солнечной батареи 5В

В процессе эволюции человечество научилось добывать электрическую энергию, используя природные ресурсы. Это могут быть полезные ископаемые (теплоэлектростанции, использующие нефть, уголь или атомные, использующие ядерное топливо), водные ресурсы (гидроэлектростанции), поток ветра (ветроэлектростанции). Солнечные батареи – это набирающий популярность источник дешевого электричества, получаемого из солнечных лучей. Солнечная батарея состоит из фотоэлементов на основе кремния, которые прямо преобразуют солнечную энергию в постоянный электрический ток.

К преимуществам солнечных батарей относятся:

  • высокая экологичность;

  • безшумность;

  • доступность;

  • постоянство – если полезные ископаемые могут закончиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит;

  • обширная область использования – могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.

Однако у солнечных батарей есть и недостатки:

Солнечная батарея  5В 1.2 Вт (рис. 1) идеально подходит для зарядки небольших аккумуляторных батарей и питания маломощных устройств. 


Рисунок 1


Технические характеристики

  • Максимальная выходная мощность: 1.2 Вт;

  • Напряжения холостого хода: 5 В;

  • Рабочий ток: 200 мА;

  • Коэффициент полезного действия (КПД) : 17%;

  • Размеры: 70 х 55 х 3 (±0.2) мм;

  • Вес : 17 г.


Пример использования

Перейдем к практическому использованию батареи. Проверяем напряжение холостого хода – 5 В, как и заявлено. Попробуем подключить к батарее светодиод (рис. 2).


Рисунок 2.

Мощность естественно зависит от освещенности. Ток КЗ на окне при ярком солнце 50-70 мА.

Проверим, насколько эффективно можно использовать данные солнечные батареи, точнее нескольких батарей, соединенных параллельно, для зарядки Li-ion аккумулятора 18650.

Список деталей:

  • солнечная батарея  5 В, 1.2 Вт — 4 шт;

  • Li-ion аккумулятор 18650 — 1 шт;

  • Модуль для зарядки Li-ion батарей на микросхеме TP4056 — 1 шт;

По документации рабочий ток 200 мА на одну батарею. Соединим 4 данных солнечных батареи параллельно и проверим ток кз. На окне при ярком солнце 150-220 мА. Для зарядки аккумулятора 18650 будем использовать модуль для зарядки Li-ion батарей на микросхеме TP4056 (рис. 3).


Рисунок 3.

Контроллер заряда TP4056 отключается от аккумулятора при достижении на аккумуляторе заряда в 4.2 В, при заряде сила тока постепенно понижается.

Схема подключения показана на рисунке 4.


Рисунок 4

Собираем схему (рис. 5) и приступаем к испытаниям.

       

Рисунок 5,6,7.

Выставляем устройство на солнце. Пошел процесс зарядки. Об окончании зарядки сигнализирует синий светодиод. Скорость зарядки очень сильно зависит от освещения.

 

Рисунок 8,9.

Контакты OUT+ и OUT- выводим на USB-разъем и можем использовать заряженный аккумулятор, например для зарядки телефона.


Часто задаваемые вопросы FAQ

  1. Батарея выдает недостаточный ток
  • Ток батареи зависит от солнечного освещения, найдите более солнечное место;

  • Объедините несколько батарей, подключив их параллельно.

 


Устройство солнечной батареи. Теория

Состав и устройство солнечной батареи, ее элементов определяют эффективность выработки энергии готовым изделием. В настоящее время, для генерации электрической энергии используются солнечные панели на основе кремния (с-Si, mc-Si & кремниевые тонкопленочные батареи), теллурида кадмия CdTe, соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2, а также концентраторные батареи на основе арсенида галлия (GaAs). Ниже будут даны краткие описания каждой из них.

Солнечные батареи основе кремния

Солнечные батареи (СБ) на основе кремния составляют на сегодняшний день порядка 85% всех выпускаемых солнечных панелей. Исторически это обусловлено тем, что при производстве СБ на основе кремния использовался обширный технологический задел и инфраструктура микроэлектронной промышленности, основной «рабочей лошадкой» которой также является кремний. В результате, многие ключевые технологии микроэлектронной промышленности такие как выращивания кремния, нанесения покрытий, легирования, удалось адаптировать для производства кремниевых батарей с минимальными изменениями и инвестициями. Кроме того, кремний – один из самых распространенных элементов земной коры и составляет по разным данным 27-29% по массе. Таким образом, нет никаких физических ограничений для производства значительной доли электроэнергии Земли с имеющимися запасами Si.

Различают два основных типа кремниевых СБ – на основе монокристаллического кремния (crystalline-Si, c-Si) и на основе мультикристаллического (multicrystalline-Si, mc-Si) или поликристаллического. В первом случае используется высококачественный (и, соответственно, более дорогой) кремний выращенный по методу Чохральского, который является стандартным методом для получения кремниевых пластин-заготовок для производства микропроцессоров и микросхем. Эффективность СБ изготовленных из монокристаллического кремния составляет обычно 19-22%. Не так давно, фирма Panasonic заявила о начале промышленного выпуска СБ с эффективностью 24,5% (что вплотную приближается к максимально возможному теоретически значению ~30%).

Во втором случае для производства СБ используется более дешевый кремний произведенный по методу направленной кристаллизации в тигле (block-cast), специально разработанного для производства СБ. Получаемые в результате кремниевые пластины состоят из множества мелких разнонаправленных кристаллитов (типичные размеры 1-10мм) разделенных границами зерен. Подобные неидеальности кристаллической структуры (дефекты) приводят к снижению эффективности – типичные значения эффективности СБ из mc-Si составляют 14-18%. Снижение эффективности данных СБ компенсируется их меньшей ценой, так что цена за один ватт произведенной электроэнергии оказывается примерно одинаковой для солнечных панелей как на основе c-Siтак и mc-Si.

Тонкопленочные солнечные панели

Возникает вопрос – зачем разрабатывать другие типы модулей, если солнечные панели на основе моно- и мультикристаллического кремния уже созданы и показывают неплохие результаты? Очевидный ответ — чтобы добиться еще большего снижения стоимости и улучшения технологичности и эффективности, по сравнению с обычными c-Si и mc-Siсолнечными батареями.

Дело в том, что обычные кремниевые фотоэлектрические модули наряду с преимуществами, перечисленными выше, обладают и рядом недостатков. Кемний из-за своих особых электрофизических свойств (непрямозонный полупроводник) обладает довольно низким коэффициентом поглощения, особенно в области инфракрасных длин волн. Таким образом, толщина кремниевой пластины для эффективного поглощения солнечного излучения должна составлять довольно внушительные 100-300 мкм. Более толстые пластины означают больший расход материала, что ведет к удорожанию СБ.

В то же время, прямозонные полупроводники на вроде GaAs, CdTe, Cu(InGa)Se2, и даже некоторые модифицированные формы Si, способны поглощать требуемое количество солнечной энергии при толщине всего в несколько микрон. Открывается заманчивая перспектива сэкономить на расходных материалах, а также на электроэнергии, которой требуется значительно меньше для изготовления более тонкого слоя полупроводника. Еще одной положительной чертой СБ на основе вышеназванных полупроводников – в отличие от СБ на основе c-Si и mc-Si– является их способность не снижать эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую даже в условиях рассеянного излучения (облачный день или в тени).

Исследования СБ на основе теллурида кадмия (CdTe) начались еще в 1970х годах ввиду их потенциального использования в качестве перспективных для космических аппаратов. А первое широкое применение «на земле» подобные СБ нашли в качестве элементов питания карманных микрокалькуляторов.

Данные элементы представляют собой гетероструктуру из тонких слоев p-CdTe / n-CdS (суммарная толщина 2-8 мкм) напыленных на стеклянную подложку (основу). Эффективность современных фотоэлектрических элементов данного типа равняется 15-17%. Основным (и фактически единственным) производителем СБ на основе теллурида кадмия является американская фирма FirstSolar, которая занимает 4-5% всего рынка.

К сожалению, есть проблемы с обоими элементами входящими в состав соединения CdTe. Кадмий – это экологически вредный тяжелый метал, который требует особых методов обращения и ставит сложный вопросутилизации старых изделий. В виду этого, законодательство многих стран ограничивает свободную продажу гражданам СБ этого типа (строятся только масштабных солнечных электростанций под гарантии утилизации от фирмы производителя). Второй элемент – теллур, довольно редко встречается в земной коре. Уже в настоящее время более половины всего добываемого теллура идет на изготовление солнечных панелей, а перспективы нарастить добычу – довольно призрачны.

Солнечные батареи на основе соединения медь-индий (галлий)-селен Cu(InGa)Se2 (иногда обозначаются как CIGS) являются новичками на рынке солнечной энергетики. Несмотря на то, что начало исследований элементов этого типа было положено еще в середине 70х, в настоящее время коммерческий выпуск в боле-менее солидных масштабах ведет всего лишь фирма SolarFrontierKKиз Японии. Отчасти это связано с технически сложным и дорогим процессом изготовления, хотя в некоторых (удачных!) случаях их эффективность может достигать 20%.

Несмотря на отсутствие экологически вредных элементов в составе этого соединения, значительному расширению производства данных солнечных модулей в будущем угрожает дефицит индия. Ведутся исследования с целью заменить дорогой In на более дешевые элементы и может быть скоро появятся новые изделия на основе соединения Cu2ZnSn(S,Se)4.

Фотоэлектрические модули на основе аморфного кремния a-Si:H. Тонкопленочные солнечные батареи могут быть построены также и на основе хорошо известного кремния, если удастся каким-либо образом улучшить его способности к поглощению солнечного света. Применяются две основные методики:

— увеличить путь прохождения фотонов посредством многократного внутреннего переотражения;

— использовать аморфный кремний (a-Si), обладающий гораздо большим коэффициентом поглощения чем обычный кристаллический кремний (с-Si).

По первому пути пошла австралийская фирма CSGSolarLtd, разработавшая СБ с эффективностью 10-13% при толщине слоя кремния всего 1,5 мкм. По второму – швейцарская OerlikonSolar (которую сейчас перекупили японцы), создавшая комбинированные солнечные панели на основе слоев аморфного и кристаллического кремния a-Si / с-Si эффективность которых также составляет 11-13%. Своеобразной особенностью СБ из аморфного кремния является снижение эффективности их работы при понижении температуры окружающего воздуха (у всех остальных — наоборот). Так, фирма производитель рекомендует устанавливать данные модули в странах с жарким климатом.

Концентраторные солнечные модули

Наиболее совершенные и самые дорогие на сегодняшний день солнечные модули обладают эффективностью фотоэлектрического преобразования до 44%. Они представляют собой многослойные структуры из разных полупроводников последовательно выращенных друг на друге слой за слоем. Наиболее успешной является структура состоящая из трех слоев:  Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAsи GaInP. Благодаря тому, что в подобной комбинации каждый отдельный полупроводниковый слой поглощает наиболее эффективно свой определенный диапазон солнечного спектра (определяемый шириной запрещенной зоны полупроводника), достигается наиболее полное поглощение солнечного света во всем диапазоне длин волн, недостижимое для СБ состоящих из одного типа полупроводника. К сожалению, процесс изготовления подобных многослойных полупроводниковых слоев очень сложен технически и, как следствие, весьма дорог.  

Если солнечные батареи стоят очень дорого, фокусировка солнечного излучения на меньшей площади СБ может применяться как эффективный способ снижения финансовых затрат. Например, собрав при помощи линзы солнечный свет с 10 см2 и сфокусировав его на 1 см2 солнечной батареи, можно получить тоже количество электроэнергии, что и от элемента площадью 10 см2 без концентратора, но экономя при этом целых 90% площади! Но при этом, набор подобных ячеек (солнечная батарея + линза) должен быть смонтирован на подвижной механической системе, которая будет ориентировать оптику в направлении солнца в то время как оно движется по небу в течении дня, что увеличивает стоимость системы.

В настоящее время экономически оправдано использовать подобные дорогие концентраторные солнечные модули только в тех странах и регионах земного шара, где круглый год имеется в достатке прямое солнечное излучение (рассеянное излучение не может быть сфокусировано линзой). Так, французская фирма-производитель концентраторных СБ SOITEC устанавливает свои СБ в Калифорнии, ЮАР, на юге Франции (Прованс), в Испании.  

Органические солнечные батареи и модули фотосенсибилизованные красителем

Но есть и новый тип тонкопленочных солнечных батарей, такой как сенсибилизированные красителем солнечные элементы, которые работают на совершенно ином принципе, чем все модули рассмотренные выше, на принципе больше напоминающем фотосинтез у растений. Но их пока нет в коммерческой продаже.

 

Трушин М.В. Ph.D

 

 

 

 

История создания солнечных батарей

Фотоэлектрические солнечные панели представляют собой тонкие кремниевые пластины, которые преобразуют солнечный свет в электричество. Производство солнечных батарей сегодня как никогда актуально, т.к. они выступают в качестве источников энергии в широком спектре областей, в том числе в телекоммуникационной, космической отраслях, медицине, связи, микроэлектронике и т.п. Солнечные батареи в виде больших массивов используются в различных спутниках и солнечных электростанциях.

История создания солнечных батарей началась еще в 19 веке, а технология их производства развивалась удивительно быстро. Причиной служили постоянно проводимые исследования в области преобразования солнечной энергии в электрическую. Еще в 1839 году Антуан-Сезар Беккерель представил созданную им химическую батарею, которая под воздействием солнца вырабатывала электричество. Первая солнечная батарея имела КПД всего 1%. То есть только один процент солнечного света был преобразован в электричество. В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил чувствительность селена к свету, а в 1877 году Адамс и Дэй отметили, что селен под воздействием света производит электрический ток. Чарльз Фриттс в 1880 году использовал покрытый золотом селен для производства первого солнечного элемента, который также имел эффективность 1%. Тем не менее, Фриттс считал свои солнечные элементы революционными. Он рассматривал возможность использования бесплатной солнечной энергии как средство диверсификации поставок энергии, предсказывая, что производимые солнечные батареи вскоре заменят существующие электростанции.
С объяснением в 1905 году Альбертом Эйнштейном фотоэффекта появились надежды на создание солнечных батарей с более высоким КПД, но прогресс оказался незначительным. В середине 20 века исследования в области диодов и транзисторов дали необходимые для ученых знания. В 1954 году Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер произвели кремниевый солнечный элемент, имеющий КПД 4%. В дальнейшем эффективность ячейки была повышена до 15%. Солнечные батареи были впервые использованы в сельских районах и отдаленных городах в качестве источника питания для системы телефонной связи, где они успешно использовались на протяжении многих лет.
В настоящее время производимые солнечные батареи пока не могут полностью удовлетворить потребности в энергии, но они стали основным источником энергии для обеспечения искусственных спутников Земли. Существующие на то время топливные системы и аккумуляторные батареи имели слишком большой вес. Солнечные батареи имеют большее значение соотношения вырабатываемой энергии к весу, чем все другие традиционные источники энергии, и являются экономически более эффективными.
Пока количество установленных крупномасштабных энергетических фотоэлектрических систем невелико. Большинство усилий направлено на обеспечение с их помощью электроэнергией отдаленных и труднодоступных мест. Мощность ежегодно устанавливаемых солнечных электростанций составляет около 50 мегаватт. Но солнечные батареи обеспечивают лишь около 1 процента всей производимой в настоящее время электроэнергии. Сторонники солнечной энергетики утверждают, что количество солнечного излучения, достигающего поверхности Земли каждый год, могло бы легко обеспечить потребности в энергии несколько раз. Но история создания солнечных батарей должна пройти длинный путь, прежде чем осуществить мечту Чарльза Фриттса по получению бесплатной и доступной солнечной энергии.

  • < Назад
  • Вперёд >

Системы солнечных батарей стали одним из самых быстрорастущих источников энергии в Соединенных Штатах. По данным Ассоциации солнечной энергетики, солнечный рынок удвоился в 2016 году.

Именно популярность солнечной энергии создала новую возобновляемую технологию, создавая что-то совершенно новое, под названием солнечная энергия способная обеспечивать вас электричеством. Эту же идею поддерживает компания Tesla, разрабатывая солнечные батареи Tesla Solar Roof в виде крыши, которая будет доступна в различных вариациях включая Smooth (глянец) и Textured (текстурная черепица).

Солнечные электростанции стали самым быстро развивающимся источником электроэнергии в США. Согласно данных ассоциации солнечной энергетики, солнечный рынок удвоился еще в 2016 году. Исследования GTM и Ассоциация по хранению энергии ожидают, что к 2020 году он станет рынком США в 2,5 миллиарда долларов. Ниже мы рассмотрим из чего делают солнечные батареи и из каких элементов конструкции они состоят.

Из чего состоит современная солнечная батарея: элементы конструкции

Солнечная батарея состоит из алюминиевой рамы, закаленного стекла, двух герметиков (EVA), солнечной панели, задней крышки, распределительной коробки.

Из чего состоит солнечная батарея: материалы для фотоэлементов

В современном производстве солнечных панелей используют кремний, как основной материал. Это распространенный материал в природе, но он имеет много лишних примесей, которые следует убрать для дальнейшего использования. Сам процесс очистки является трудоемким и финансово затратным, что в свою очередь влияет на стоимость солнечных батарей. Ведь чем чище кремний, тем выше КПД панелей.

Существует два самых распространенных вида кремния, из чего состоят солнечные батареи, это монокристаллический и поликристаллический. О технологии производства каждого, расскажем ниже.

Монокристаллический кремний. Сначала кремний расплавляют, затем из массы выращивают природный цельный кристалл. Когда монолит достигает необходимых размеров, его режут на очень тонкие пластинки и уже потом используют в производстве фотоэлементов. Это наиболее долгий и затратный процесс. Но благодаря таким монокристаллическим фотоэлементам, можно по максимуму выжать КПД из солнечных электростанций.

Поликристаллический кремний. Здесь используется технология попроще и допускается присутствие примесей, потому он на порядок дешевле. Сначала природный кремний расплавляют, затем полученные пары охлаждают и осаждают. Так получаются пластины для поликристаллических панелей.

Распределительная коробка солнечной панели

Распределительная коробка — это небольшое устройство защищенное от атмосферных воздействий корпус. Коробка являет собой заднюю часть из чего состоит солнечная батарея. Распределительная коробка важная составляющая, поскольку она является центральной точкой, где все ячейки устанавливают межсоединение и защищают от влаги и грязи.

Алюминиевая рама

Алюминиевая рама играет критически важную роль как для защиты батареи, так и для обеспечения надежной структуры для установки панели солнечных батарей. Рама должна быть легкой, но жесткой и способной выдерживать экстремальные нагрузки при сильном ветре и внешних силах.

На этом все. Мы рассказали про основные компоненты конструкции из чего состоит солнечная батарея и технологию производства моно и поликристаллических фотоэлементов. Надеемся вам было интересно.

Американцы показали автомобиль с солнечной зарядкой и запасом хода в 1600 километров

Aptera Motors

Американская компания Aptera Motors представила электромобиль с солнечными панелями и крайне обтекаемым кузовом с коэффициентом аэродинамического сопротивления 0,13. В идеальных условиях энергии от солнечных панелей достаточно, чтобы проезжать 72 километра в день, не заряжая автомобиль от сети. А максимальный запас хода автомобиля составляет более 1600 километров, утверждает компания. Продажи машины начнутся в 2021 году.

Для автовладельца электромобиль отличается от автомобиля с двигателем внутреннего сгорания прежде всего зарядкой. С одной стороны, она происходит намного медленнее, чем заправка топливом, и хватает ее, как правило, на меньшее расстояние. С другой стороны, если у владельцев традиционных автомобилей есть один способ зарядки — залить топливо в бак на заправке или из канистры, — то у владельцев электромобилей возможностей для зарядки больше: фактически, зарядить машину можно везде, где есть розетка, также небольшой заряд можно получить благодаря рекуперативному торможению.

Также инженеры давно работают над электромобилями, которые можно заряжать при помощи солнечных панелей в самой машине. Прототипы подобных самозаряжающихся машин есть давно (есть даже ежегодное соревнование электромобилей с солнечными панелями), также несколько компаний пытались или пытаются довести эту концепцию до серийного и практичного воплощения, но до сих пор им не удавалось дойти до полной реализации и массового спроса.

Один из таких проектов был Aptera 2, развивавшийся в конце 2000-х и начале 2010-х. Тогда компания показала прототип, но не смогла довести его до массового производства, а теперь представила новую версию, Aptera 3, которая конструктивно похожа на предыдущую, но имеет существенные отличия.


Как и прошлая версия, Aptera 3 — это трехколесный двухместный электромобиль с необычным кузовом, который по компоновке сильно отличается от обычных седанов. Во-первых, колеса вынесены в отдельные корпуса по бокам, а не спрятаны в колесные арки. Во-вторых, сзади кузов сильно поднимается и в нем спрятано третье колесо. Такая конструкция кузова позволила добиться крайне низкого значения коэффициента аэродинамического сопротивления — он составляет 0,13. Для сравнения, у самых обтекаемых серийно производимых автомобилей, таких как Posche Taycan, он составляет 0,22. Мелкосерийные автомобили, такие как GM EV-1 и VW XL1, имели более низкий коэффициент, равный 0,19, а у отдельных прототипов он был даже ниже 0,05, однако на текущий момент классическая компоновка кузова не позволяет добиться таких результатов.

Главная особенность автомобиля — солнечные панели, которые встроены в крышу, капот и даже поверхность над приборной панелью в салоне. В идеальных условиях они за день пополняют аккумулятор примерно на 72 километра пробега. На сайте производителя есть калькулятор и таблица, позволяющие примерно рассчитать эффективность солнечных панелей для своего местоположения. Согласно этим данным, в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах в среднем солнечные панели будут пополнять аккумуляторы на 40 километров в день, а в самые солнечные дни на 58 километров. Стоит отметить, что компания не раскрывает, как именно проводятся расчеты, а кроме того, машина не заряжается во время поездки, поэтому реальные показатели, вероятно, будут ниже.

Запас хода, пополняемый солнечными панелями, в зависимости от местоположения

Aptera Motors

В автомобиле используются мотор-колеса мощностью 68 лошадиных сил: в младших комплектациях моторы есть только в передних колесах, а в старших используется полный привод. Разгон полноприводной версии до 96 километров в час занимает 3,5 секунды. В максимальной комплектации установлен аккумулятор емкостью 100 киловатт-часов, которого хватает на тысячу миль или 1609 километров (пока компания не сертифицировала автомобиль по ездовым циклам и приводит собственную оценку).

Продажи электромобиля начнутся в 2021 году. Его стоимость составляет от 25,9 тысячи долларов за младшую модель и от 46 тысяч за старшую.

От редактора

Пока ни один подобный проект, в том числе и предыдущая итерация Aptera, по той или иной причине не доходили до серийного или мелкосерийного производства, поэтому проект неминуемо вызывает скептицизм. Кроме того, очевидно, что реальная эффективность зарядки от солнечного света будут намного ниже максимальных, хотя бы из-за того, что даже на парковке без деревьев и прочих препятствий свет будет падать под разным углом в зависимости от времени дня. Тем не менее, в Калифорнии или других подобных регионах с высоким уровнем инсоляции и субсидиями на электромобили такой проект может быть конкурентоспособным.

Ранее мы рассказывали про другой подобный проект — нидерландский электромобиль Lightyear One с солнечными панелями. Он позволяет пополнять запас хода на 65 километров в день в идеальных условиях, но больше похож на классический автомобиль, чем Aptera 3. Продажи Lightyear One так же должны начаться в 2021 году.

Григорий Копиев

Лучшие 10 солнечных панелей — Последние технологии 2020 — Обзоры экологически чистой энергии

Литые моноэлементы

Литые моноэлементы также известные как Квазимонокремниевые элементы производятся с использованием процесса литья, аналогичного поликристаллическим элементам. Менее энергоемкий процесс литья снижает стоимость производства «моноэлементов» по ​​сравнению с обычными моноэлементами, изготовленными с использованием обычного процесса Чохральского. Литые монопластины менее восприимчивы к борокислородным дефектам и имеют низкую скорость световой деградации (LID), что делает их сопоставимыми по характеристикам и надежности с монокристаллическими ячейками.Литые моноэлементы существуют уже много лет, но только недавно были приняты некоторыми крупными производителями панелей, включая Canadian Solar, Jinko Solar и GCL.

Почему монокристаллические элементы более эффективны?

Неотъемлемые преимущества монокристаллического кремния обусловлены однородной кристаллической структурой, свободной от границ зерен и меньшим количеством примесей, благодаря уникальному производственному процессу Чохральского. Моноклетки имеют более низкую скорость индуцированной светом деградации (LID), а также немного лучший температурный коэффициент, как подробно объяснено ниже.Для сравнения, поли- или мультикристаллические ячейки имеют очень маленькие, но определенные границы кристаллов, которые могут действовать как мельчайшие барьеры и снижать эффективность. Мутно-кристаллические клетки, как правило, очень надежны и долговечны, но могут быть более подвержены образованию микротрещин после многих лет использования.

Высокотемпературные характеристики

Монокристаллические ячейки имеют немного более низкий температурный коэффициент ячейки, что приводит к несколько более высокой производительности при повышенной температуре. Температурный коэффициент мощности — это величина потерь мощности при повышении температуры элемента. Все солнечные элементы и панели рассчитаны с использованием стандартных условий испытаний (STC — измерено при 25 ° C) и постепенно снижают выходную мощность по мере увеличения температуры элемента. Обычно температура элемента на 20-35 ° ° C выше температуры окружающего воздуха, что соответствует снижению выходной мощности на 8-14%.

Сравнение температурного коэффициента мощности — чем ниже, тем эффективнее

Производители солнечных панелей — Список фотоэлектрических компаний ENF

DA 9 0042 PERC41 Монокристаллический Поликристаллический
Sunrise 300

Монокристаллический, PERC

Mario Solar 600

Монокристаллический, поликристаллический, BIPV, кристаллический, PERC, Bifacial, MWT, IBC

Einnova Solarline 15000 Polycrystalline
SpolarPV 230

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, BIPV, прозрачный солнечный элемент, черепица и черепица, двухсторонний, HJT

PV Runsol43 30 0

Монокристаллический, поликристаллический

Alpha Solar Planet

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двухсторонний

RayTech New Energy

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, BIPV, двусторонний

CSG PVTech 1,000

Монокристаллический, поликристаллический, BIPV

ECO POWER 300

Монокристаллический, поликристаллический, двусторонний, PERC

Hershey-Power 300

Монокристаллический, поликристаллический, PERC

9004 3 500

Монокристаллический, поликристаллический

Yangzhou Jinghua New Energy Technology 500

Монокристаллический, поликристаллический

5000

Монокристаллический, поликристаллический, PERC

East Lux Energy

Монокристаллический, поликристаллический, гибкий, BIPV, PERC, двухсторонняя черепица и прозрачная черепица и прозрачная черепица …

Sunova Solar Technology

Монокристаллический, поликристаллический, PERC

PolyCrown Solar Tech 500

Монокристаллический, поликристаллический , Гибкий, BIPV, PERC, Двусторонний, MWT, HJT, CIS, CIGS, Single-Jun …

JS Solar 300

Монокристаллический, поликристаллический, двусторонний

Sunket New Energy 500

Монокристаллический, поликристаллический, BIPV, двухсторонний, черепица и черепица, HJT

Ulica Solar Ulica Solar Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двусторонний

Betop (EU) Tech 100

Монокристаллический, поликристаллический, гибкий, BIPV, прозрачный солнечный элемент

Cell Solar 500

Монокристаллический, Поликристаллический, кристаллический, PERC, двухсторонний

Huicheng Energy 200

Монокристаллический, поликристаллический

Resun Solar Поликристаллический

Sunpro Power 100

Монокристаллический, поликристаллический, гибкий, PERC, BIPV, кристаллический, двусторонний, IBC, HJT

AXITEC 9004 2

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двусторонний

UZON PV 1,000

Монокристаллический, поликристаллический, гибкий, BIPV, PERC, двухсторонний, HJT41

350

Монокристаллический, поликристаллический

AE Solar 1,200

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двухсторонний, HJT

Энергия 7000

Монокристаллический, поликристаллический

Luxen Solar Energy 600

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двухсторонний

Mysolar USA

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, MWT, BIPV, двусторонний

TPL Solar 300

Монокристаллический

Centro Energy 800

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, двусторонний

Exiom Solution

Монокристаллический, PERC41

FuturaSun

Монокристаллический, поликристаллический, PERC, IBC

Лучшие солнечные панели в 2021 году [Полный список]

Время чтения: 6 минут

Поиск лучших солнечных панелей для вашего дома может показаться сложной задачей вызов.В любой момент на рынке представлено более сотни различных марок солнечных панелей и другого солнечного оборудования. В этой статье мы обсудим, как производители солнечных панелей сочетаются друг с другом и кто делает лучшие солнечные панели.

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 г.

Лучшие солнечные панели: основные выводы

  • LG, Panasonic и Sunpower широко считаются ведущими компаниями по производству солнечных панелей.
  • Обязательно учитывайте эффективность, цену, и гарантия при сравнении вариантов панелей
  • Зарегистрируйтесь на EnergySage Marketplace, чтобы сравнить цены на солнечные батареи с высококачественными солнечными панелями

Лучшие солнечные панели для домашней установки

Есть много солнечных панелей, доступных для покупки и установки.Из всех компаний, которые в настоящее время производят солнечные панели, вот некоторые из ведущих имен, которые чаще всего ассоциируются с лучшими солнечными панелями на рынке:

  • SunPower
  • LG
  • Panasonic
  • Silfab
  • Q CELLS
  • Canadian Solar
  • JinkoSolar
  • Trina Solar
  • REC Solar

В целом, SunPower, LG и Panasonic производят лучшие солнечные панели в 2020 году благодаря высокой эффективности, конкурентоспособным ценам и великолепной 25-летней гарантии, предлагаемой каждой. бренд.Эти компании сочетают долговечность и надежность с премиальной защитой и разумными ценами, что делает их брендами с лучшими доступными солнечными батареями.

Практически во всех случаях лучшие солнечные панели изготавливаются из монокристаллических солнечных элементов премиум-класса . Монокристаллические ячейки состоят из монокристалла кремния, а не из множества сплавленных вместе кремниевых фрагментов, как в случае с поликристаллическими ячейками. Это означает, что клетки более эффективно преобразуют солнечный свет в электричество, а также имеют гладкий черный оттенок.Однако важно помнить, что солнечные панели премиум-класса с монокристаллическими элементами обычно имеют более высокую первоначальную цену.

Лучшие солнечные панели по эффективности

Эффективность солнечной панели — это показатель того, насколько хорошо она преобразует солнечный свет в электричество. Основываясь только на максимальной эффективности модулей, вот пять ведущих производителей, которые делают лучшие солнечные панели:

Лучшие солнечные панели по эффективности

Лучшие солнечные панели по температурному коэффициенту

Температурный коэффициент солнечной панели является мерой того, насколько или Немного снижается производительность панели при высоких температурах.Основываясь только на самом низком температурном коэффициенте, доступном для панели, вот четыре лучших производителя солнечных панелей:

Лучшие солнечные панели по температурному коэффициенту

Лучшие солнечные панели по гарантии на материалы

Гарантия на материалы для солнечных панелей (или на оборудование) ) защищает оборудование от выхода из строя из-за факторов окружающей среды или производственных дефектов. Основываясь только на самой продолжительной гарантии на материалы, доступной от компаний, производящих солнечную энергию, вот лучшие производители солнечных панелей:

Как показано выше, все шесть ведущих производителей солнечных панелей, ранжированные по гарантии на материалы, предлагают одинаковый срок гарантии, устанавливая этот уровень компаний отдельно.Для справки, отраслевой стандарт гарантии на панельные материалы составляет 10 лет .

Хотите знать, стоят ли лучшие солнечные панели? Посмотрите наше видео ниже о том, как взвесить все «за» и «против» высококачественного солнечного оборудования:

Каковы сегодня лучшие солнечные компании? Какие производители делают лучшие панели?

Как определить, какие модели панелей ведущих компаний предлагают оптимальное сочетание цены и качества для ваших нужд? Чтобы решить эту проблему, EnergySage проанализировала подробные технические характеристики каждой панели, производимой наиболее популярными компаниями на EnergySage Solar Marketplace.Всего мы оценили более тысячи панельных моделей.

Ведущие производители солнечных панелей
лет
Производитель Диапазон эффективности Диапазон температурного коэффициента Гарантия на материалы
Amerisolar От 14,75% до 17,01% -0,43 900 до -0,43
Astronergy от 18,1% до 19,1% от -0,38 до -0,38 10 лет
Axitec 18.От 96% до 20,45% от -0,39 до -0,39 15 лет
Canadian Solar 15,88% до 19,91% от -0,41 до -0,37 10 лет
CentroSolar 15,3% до 17,8% от -0,44 до -0,42 10 лет
CertainTeed Solar от 15,4% до 19,9% от -0,45 до -0,37 10 лет
China Sunergy от 19,88% до 21,17% -0.От 42 до -0,42 10 лет
ET Solar от 15,67% до 19,07% от -0,44 до -0,41 10 лет
Яркость зеленого от 14,24% до 15,58% от -0,45 до -0,45 5 лет
Hansol от 14,97% до 18,05% от -0,45 до -0,41 10 лет
Heliene 15,6% до 19,3% от -0,43 до -0,39 10 лет
JA Solar 15.От 8% до 19,8% от -0,4 до -0,36 12 лет
JinkoSolar от 15,57% до 19,88% от -0,4 до -0,36 10 лет
Kyocera от 14,75% до 16,11 % от -0,45 до -0,45 10 лет
LG Solar от 18,4% до 22% от -0,4 до -0,3 25 лет
Mission Solar Energy от 18,05% до 19,35% -0,38 до -0.38 12 лет
Neo Solar Power от 16% до 17% от -0,42 до -0,42 10 лет
Panasonic от 19,1% до 20,3% от -0,26 до -0,26 25 лет
Phono Solar от 15,66% до 18,44% от -0,45 до -0,4 12 лет
Q CELLS от 17,1% до 20,1% от -0,39 до -0,35 12 лет
REC Group 16.От 5% до 21,7% от -0,37 до -0,26 20 лет
RECOM от 16,29% до 19,36% от -0,4 до -0,39 12 лет
Renogy Solar 15,3% до 18,5% -0,44 до -0,44 10 лет
S-Energy 15,61% до 19,8% -0,4 до -0,39 10 лет
Серафим 15,67% до 17,52% -0,43 до -0,42 10 лет
Silfab 17.От 6% до 19,4% от -0,38 до -0,36 25 лет
Solaria от 19,4% до 20,5% от -0,39 до -0,39 25 лет
Solartech Universal 19% до 19,9% от -0,26 до -0,26 15 лет
SunPower от 16,5% до 22,8% от -0,38 до -0,29 25 лет
Trina Solar от 16,2% до 19,9% от -0,41 до -0.37 10 лет
Winaico от 18,83% до 19,4% -0,38 до -0,38 15 лет

Как EnergySage разработала рейтинг «лучших солнечных панелей»

В поисках лучших солнечные панели для вашего дома, вы должны принять во внимание производительность, качество, долговечность панели , а также гарантии и . Существует три основных технических характеристики, которые могут помочь вам в принятии решения: эффективность панели, температурный коэффициент и гарантия на материалы.Чтобы составить наш рейтинг лучших солнечных панелей, EnergySage провела оценку этих показателей для всех солнечных панелей, предлагаемых ведущими производителями на EnergySage Solar Marketplace.

Эффективность солнечной панели

Эффективность солнечной панели означает, насколько хорошо ваша солнечная панель может преобразовывать солнечный свет в полезную электроэнергию. Чем выше рейтинг эффективности, тем лучше, потому что это означает, что ваша солнечная панель способна преобразовывать больше солнечного света, который она улавливает, в электричество. Лучшими солнечными панелями, доступными на рынке сегодня, являются солнечные панели SunPower для жилых помещений серии A, которых 22.Максимальный КПД 8%.

Температурный коэффициент

Температурный коэффициент показывает, насколько хорошо ваши солнечные панели будут работать в неидеальных условиях. Солнечные панели похожи на любое другое электронное оборудование: они работают наиболее эффективно, когда они хранятся в прохладном месте (в идеале около 25 ° C или 77 ° F). Температурный коэффициент дает вам представление о том, как ухудшатся характеристики вашей панели в жаркие летние дни. На каждый градус выше 25 ° C (или 77 ° F) выработка электроэнергии вашей солнечной панелью будет уменьшаться на температурный коэффициент.Чем ниже температурный коэффициент, тем лучше.

Например, модель LG LG350Q1C-A5 имеет температурный коэффициент -0,3% / ° C. Это означает, что если температура вашей солнечной панели увеличивается на один градус Цельсия (с 25 ° C до 26 ° C), ее электричество производство упадет на 0,3%. Если температура повысится на десять градусов по Цельсию до 35 ° C (или 95 ° F), панель будет производить на три процента меньше электроэнергии. Хотя 95 ° F может показаться вам высоким, помните, что поверхность вашей крыши может быть намного горячее, чем воздух вокруг нее, когда на нее падает солнце.

Гарантия на материалы

Если вы покупаете новый телевизор, автомобиль или солнечные панели для крыши, вы должны ожидать, что производитель предоставит надежную гарантию на свой продукт. Гарантия на материалы солнечной панели (иногда называемая гарантией на продукт или оборудование) защищает вас от отказов оборудования из-за производственных дефектов или проблем с окружающей средой.

Большинство компаний предлагают как минимум 10-летнюю гарантию на материалы, но лучшие производители солнечных панелей дадут гарантию от отказов оборудования в течение 15 или даже 25 лет.Многие производители в нашем рейтинге предлагают гарантию на материалы более 10 лет.

Имейте в виду, что хотя солнечные панели не учитываются в этом рейтинге, они также имеют 25-летнюю гарантию производительности. Производители обычно гарантируют, что их панели будут вырабатывать электроэнергию на 80-90% от их первоначальной мощности в конце этого гарантийного периода.

Как найти лучшую цену на свои солнечные панели

Если вам нужны лучшие солнечные панели на рынке, вы заплатите более высокую цену.Перечисленные выше панели получили высший рейтинг, но «лучшие» солнечные панели не всегда подходят для вашего дома. Если ваша крыша небольшая и у вас мало места для вашей системы, инвестируя в самые эффективные и высокопроизводительные панели, вы получите необходимую производительность. Однако, если у вас достаточно места для более крупной системы, установка чуть менее эффективных панелей может дать вам необходимую производительность по более конкурентоспособной цене. Давайте рассмотрим наш:

Три совета для покупателей солнечных батарей

1.Домовладельцы, получившие несколько предложений, экономят 10% или больше

Как и любая дорогостоящая покупка, покупка установки солнечной панели требует тщательного исследования и рассмотрения, включая тщательный анализ компаний в вашем районе. В недавнем отчете Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США рекомендовалось, чтобы потребители сравнивали как можно больше вариантов солнечной энергии, чтобы не платить завышенные цены, предлагаемые крупными установщиками в солнечной отрасли.

Чтобы найти более мелких подрядчиков, которые обычно предлагают более низкие цены, вам потребуется сеть установщиков, например EnergySage. Вы можете получить бесплатные предложения от проверенных установщиков, проживающих в вашем регионе, когда вы зарегистрируете свою собственность на нашем рынке солнечных батарей — домовладельцы, получившие 3 или более предложений, могут рассчитывать сэкономить от 5000 до 10000 долларов на установке солнечных панелей.

2. Крупнейшие установщики обычно не предлагают лучшую цену

Мантра больше — не всегда лучше — одна из основных причин, по которой мы настоятельно рекомендуем домовладельцам рассматривать все варианты солнечных батарей, а не только бренды, достаточно крупные, чтобы платить за самую рекламу. Недавний отчет правительства США показал, что крупные установщики на 2000-5000 долларов дороже, чем небольшие солнечные компании . Если у вас есть предложения от некоторых крупных установщиков солнечной энергии, обязательно сравните эти предложения с предложениями местных установщиков, чтобы не переплачивать за солнечную энергию.

3. Не менее важно сравнивать все варианты оборудования.

Специалисты по установке в национальном масштабе не просто предлагают более высокие цены — они также, как правило, имеют меньше вариантов солнечного оборудования, что может оказать существенное влияние на производство электроэнергии в вашей системе.Собирая разнообразные предложения по солнечной энергии, вы можете сравнить затраты и экономию на основе различных пакетов оборудования, доступных вам.

При поиске лучших солнечных панелей на рынке следует учитывать несколько факторов. Хотя одни панели будут иметь более высокий рейтинг эффективности, чем другие, инвестирование в современное солнечное оборудование не всегда приводит к более высокой экономии. Единственный способ найти «золотую середину» для вашей собственности — это оценить расценки с различным оборудованием и предложениями финансирования.

Для любого домовладельца, только начинающего покупать солнечную батарею и желающего получить приблизительную оценку установки, можно попробовать наш солнечный калькулятор, который предлагает предварительную стоимость и оценку долгосрочной экономии в зависимости от вашего местоположения и типа крыши. Для тех, кто хочет получить расценки от местных подрядчиков сегодня, воспользуйтесь нашей платформой сравнения расценок.

ПРИМЕЧАНИЕ: данные в этом разделе последний раз обновлялись в январе 2020 года и обновляются каждые 6 месяцев.

основных солнечных элементов

Узнайте, сколько будут стоить солнечные панели в вашем районе в 2021 году

Лучшие солнечные панели для вашего дома (Руководство на 2021 год)

Последнее обновление: 12 января 2021 г.

Почему солнечные панели в Великобритании — отличный вариант

Солнечные панели используют один из самых мощных, но бесплатных ресурсов природы : энергию, производимую солнцем.Панели солнечных батарей, также известные как фотоэлектрические системы, используют полупроводниковую технологию для преобразования энергии солнечного света в электричество , которое может бесплатно обеспечивать электроэнергией ваше домохозяйство.

Чтобы помочь вам перейти на солнечную энергию, GreenMatch собрал самую полезную информацию о солнечных панелях, в том числе:

  • Всего цен на солнечных панелей в Великобритании
  • Финансовые стимулы , чтобы помочь вам получить максимальную отдачу от ваших инвестиций
  • Практическая информация об установке Процедуры и стоимость
  • Солнечная панель Особенности, влияющие на эффективность и лучшие модели

Цены на солнечные панели неуклонно снижались на протяжении многих лет, поскольку эксперты постоянно находили способы сделать компоненты солнечной энергии более эффективными.

Система солнечных панелей мощностью 4 кВт — это обычный размер для среднего дома в Великобритании. Его мощность составляет 3 400 кВт · ч в год, а его стоимость составляет около 6 000 фунтов стерлингов . Если вы сравните это со средним годовым потреблением электроэнергии домохозяйством, которое составляет около 3 200–4 100 кВт · ч , солнечные панели могут покрыть 83-106% вашей потребности в электроэнергии в идеальных условиях. Однако это зависит от количества солнечных часов и потребления энергии. Более подробную разбивку по сезонности и ежемесячной выработке энергии можно найти ниже.

Кроме того, с помощью таких стимулов, как Smart Export Guarantee (SEG), вы можете даже заработать денег за излишки энергии, экспортируемые обратно в сеть!

Заинтересованы в покупке солнечных батарей?

Если вас интересуют солнечные панели для вашего дома в Великобритании, и вы хотите узнать больше о том, как перейти на возобновляемые источники энергии, то GreenMatch здесь, чтобы помочь вам. Просто заполните необязательную форму вверху этой страницы, и мы скоро свяжемся с вами.Наш сервис простой и бесплатный !

Как работают солнечные панели?

Говоря о солнечных панелях, важно различать два основных типа :

  1. Фотоэлектрические панели , вырабатывающие электроэнергии
  2. Солнечные тепловые панели , которые используются для отопления целей

Панели солнечных батарей | Yingli Solar

Наш процесс производства солнечных панелей определяется технологией мирового класса и профессиональным мастерством.Мы используем материалы высочайшего качества, полученные через наши глобальные цепочки поставок, чтобы наши солнечные панели создавали ценность на десятилетия вперед.

Как один из крупнейших в мире производителей солнечных панелей, Yingli Solar поставила более 85 миллионов солнечных панелей для домов, предприятий и электростанций по всему миру. Солнечная панель — это основа любого успешного солнечного проекта. Доказано, что наши солнечные панели работают в различных климатических условиях и средах, почти везде под солнцем.

Мы предоставляем солнечные панели различных форматов и различной эффективности, чтобы удовлетворить разнообразные потребности наших клиентов по всему миру. Независимо от того, устанавливаете ли вы солнечные панели на крыше жилого дома или в залитой солнцем пустыне, у нас есть качественный солнечный модуль для вашего проекта.

На что следует обратить внимание в солнечной панели? Вот как Yingli делает солнечные панели, которые спроектированы, построены и доказали свою эффективность.

Поиск продукта

Литой Mono 60 Cell

YCM 60 ЯЧЕЙКА

Размеры

1665 мм / 1002 мм / 35 мм

Посмотреть детали

YGE 60 ЯЧЕЙКИ СЕРИИ 2 HSF SMART

Размеры

1680 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

P-mono 60 Cell

YLM GG 60CELL

Размеры

1676мм / 994мм / 5мм (без рамы)

1682 мм / 1000 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

YGE 60 Cell Series 2 Поли-шина

Размеры

1650 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Поли 60 ячеек

YGE 60 ЯЧЕЙКИ СЕРИИ 2

Размеры

1650 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

N-моно 60 Ячейка

ПАНДА ДВУСТОРОННИЙ 60СЕЛЛ

Размеры

1676мм / 994мм / 5мм (без рамы)

1682 мм / 1000 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

Литой Mono 72 Cell

YCM 72 ЯЧЕЙКИ

Размеры

1979 мм / 1002 мм / 35 мм

Посмотреть детали

YGE 72 ЯЧЕЙКИ СЕРИИ 2 HSF SMART

Размеры

2000 мм / 992 мм / 40 мм

Посмотреть детали

Полиэтилен 72 Cell

YGE 72 ЯЧЕЙКИ СЕРИИ 2

Размеры

1960 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

P-mono 72 Cell

YLM GG 72CELL

Размеры

1998мм / 994мм / 5мм (безрамный)

2004 мм / 1000 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

N-mono 72 Cell

ПАНДА ДВУСТОРОННИЙ 72СЕЛЛ

Размеры

1998мм / 994мм / 5мм (безрамный)

2004 мм / 1000 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

YLM 60 ЯЧЕЙКА HSF SMART

Размеры

1680 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

N-моно 120 полуэлемент

ПАНДА ДВУСТОРОННИЙ 120СЕЛЛ

Размеры

1705 мм / 999 мм / 5 мм (без рамы)

1711 мм / 1005 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

Литой моно 120 полуэлемент (166)

ЯЧЕЙКА YCM 120

Размеры

1755 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

P-mono 120 Half-Cell

YLM GG 120CELL

Размеры

1705 мм / 999 мм / 5 мм (без рамы)

1711 мм / 1005 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

YLM 60 Cell Series 2 Poly-Busbar

Размеры

1650 мм / 992 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Полуэлемент Poly 120 (166)

ЯЧЕЙКА YGE 120

Размеры

1755 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Поли 144 полуэлемент (166)

YGE 144 ЯЧЕЙКА

Размеры

2094 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

YLM 72 ЯЧЕЙКИ HSF SMART

Размеры

2000 мм / 992 мм / 40 мм

Посмотреть детали

N-моно 144 Half-Cell

ПАНДА ДВУСТОРОННИЙ 144СЕЛЛ

Размеры

2031мм / 999мм / 5мм (без рамки)

2037 мм / 1005 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

Литой моно 144 полуэлемент (166)

YCM 144 ЯЧЕЙКА

Размеры

2094 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

P-моно 144 Half-Cell

YLM GG 144CELL

Размеры

2031мм / 999мм / 5мм (без рамки)

2037 мм / 1005 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

YLM 72 Cell Series 2 Poly-Busbar

Размеры

1960 мм / 992 мм / 40 мм

Посмотреть детали

P-mono 120 полуэлемент (166)

YLM GG 120CELL

Размеры

1749мм / 1032мм / 5мм (без рамы)

1755 мм / 1038 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

Mono 120 Half-Cell

ЯЧЕЙКА YLM 120

Размеры

1689 мм / 996 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Моно 144 Полуэлемент

ЯЧЕЙКА YLM 144

Размеры

2015 мм / 996 мм / 35 мм

Посмотреть детали

P-моно 144 полуэлемент (166)

YLM GG 144CELL

Размеры

2088мм / 1032мм / 5мм (без рамки)

2094 мм / 1038 мм / 30 мм (в рамке)

Посмотреть детали

Моно 120 полуэлемент (166)

ЯЧЕЙКА YLM 120

Размеры

1755 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Моно 144 Полуэлемент (166)

ЯЧЕЙКА YLM 144

Размеры

2094 мм / 1038 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Mono 60 Cell

ЯЧЕЙКА YLM 60

Размеры

1665 мм / 1002 мм / 35 мм

Посмотреть детали

Поли-шина YGE 72 Cell Series 2

Размеры

1960 мм / 992 мм / 40 мм

Посмотреть детали

Mono 72 Cell

YLM 72 ЯЧЕЙКИ

Размеры

1979 мм / 1002 мм / 35 мм

Посмотреть детали

солнечных батарей | Определение, принцип работы и развитие

Солнечный элемент , также называемый фотоэлектрическим элементом , любое устройство, которое напрямую преобразует энергию света в электрическую посредством фотоэлектрического эффекта.Подавляющее большинство солнечных элементов изготавливается из кремния — с повышением эффективности и снижением стоимости, поскольку материалы варьируются от аморфных (некристаллических) до поликристаллических и кристаллических (монокристаллических) форм кремния. В отличие от батарей или топливных элементов, в солнечных элементах не используются химические реакции и не требуется топливо для производства электроэнергии, и, в отличие от электрических генераторов, они не имеют движущихся частей.

Схема структуры солнечного элемента

Обычно используемая структура солнечного элемента.Во многих таких ячейках абсорбирующий слой и задний переходный слой изготовлены из одного и того же материала.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Солнечные элементы можно объединять в большие группы, называемые массивами. Эти массивы, состоящие из многих тысяч отдельных ячеек, могут функционировать как центральные электростанции, преобразовывая солнечный свет в электрическую энергию для распределения между промышленными, коммерческими и жилыми пользователями. Солнечные элементы в гораздо меньшей конфигурации, обычно называемые панелями солнечных батарей или просто солнечными панелями, были установлены домовладельцами на своих крышах, чтобы заменить или увеличить их обычное электроснабжение.Панели солнечных батарей также используются для обеспечения электроэнергией многих удаленных земных участков, где обычные источники электроэнергии либо недоступны, либо чрезмерно дороги в установке. Поскольку у них нет движущихся частей, которые могли бы нуждаться в обслуживании, или топлива, которое потребовало бы пополнения, солнечные элементы обеспечивают питание для большинства космических установок, от спутников связи и метеорологических спутников до космических станций. (Однако солнечной энергии недостаточно для космических зондов, отправляемых к внешним планетам Солнечной системы или в межзвездное пространство, из-за распространения лучистой энергии с удалением от Солнца.) Солнечные элементы также используются в потребительских товарах, таких как электронные игрушки, карманные калькуляторы и портативные радиоприемники. Солнечные элементы, используемые в устройствах такого типа, могут использовать искусственный свет (например, от ламп накаливания и люминесцентных ламп), а также солнечный свет.

Международная космическая станция

Международная космическая станция (МКС) была построена секциями, начиная с 1998 года. К декабрю 2000 года основные элементы частично завершенной станции включали построенный американцами соединительный узел Unity и два российских объекта — «Заря». энергомодуль, а «Звезда» — первоначальное жилое помещение.Российский космический корабль, на борту которого находился первый экипаж из трех человек, пришвартован в конце «Звезды». Фотография сделана с космического корабля «Индевор».

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Изучите способы сделать солнечные элементы более эффективными, действенными и доступными

Узнайте об усилиях по повышению эффективности солнечных элементов.

Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц Посмотрите все видеоролики к этой статье

Хотя общее производство фотоэлектрической энергии незначительно, оно, вероятно, увеличится по мере сокращения ресурсов ископаемого топлива.Фактически, расчеты, основанные на прогнозируемом мировом потреблении энергии к 2030 году, показывают, что глобальные потребности в энергии будут удовлетворяться за счет солнечных панелей, работающих с 20-процентной эффективностью и покрывающих лишь около 496 805 квадратных километров (191 817 квадратных миль) поверхности Земли. Потребности в материалах будут огромными, но выполнимыми, поскольку кремний является вторым по распространенности элементом в земной коре. Эти факторы побудили сторонников солнечной энергии предвидеть будущую «солнечную экономику», в которой практически все потребности человечества в энергии будут удовлетворяться за счет дешевого, чистого, возобновляемого солнечного света.

Структура и работа солнечных элементов

Солнечные элементы, независимо от того, используются ли они в центральной электростанции, спутнике или калькуляторе, имеют одинаковую базовую структуру. Свет проникает в устройство через оптическое покрытие или антиотражающий слой, который сводит к минимуму потери света на отражение; он эффективно улавливает свет, падающий на солнечный элемент, способствуя его передаче нижним слоям преобразования энергии. Антиотражающий слой обычно представляет собой оксид кремния, тантала или титана, который формируется на поверхности ячейки методом центрифугирования или вакуумного осаждения.

солнечная энергия; солнечная батарея

Солнечная энергетическая установка производит мегаватты электроэнергии. Напряжение генерируется солнечными элементами, изготовленными из специально обработанных полупроводниковых материалов, таких как кремний.

Предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Три слоя преобразования энергии ниже антиотражающего слоя — это верхний переходной слой, абсорбирующий слой, составляющий сердцевину устройства, и задний переходный слой.Два дополнительных электрических контактных слоя необходимы для отвода электрического тока к внешней нагрузке и обратно в элемент, замыкая электрическую цепь. Электрический контактный слой на лицевой стороне ячейки, куда проникает свет, обычно присутствует в виде некоторой сетки и состоит из хорошего проводника, такого как металл. Поскольку металл блокирует свет, линии сетки должны быть настолько тонкими и широко разнесенными, насколько это возможно, без ухудшения сбора тока, производимого элементом. Задний электрический контактный слой не имеет таких диаметрально противоположных ограничений.Он должен просто функционировать как электрический контакт и, таким образом, покрывать всю заднюю поверхность ячеистой структуры. Поскольку задний слой также должен быть очень хорошим проводником электричества, он всегда выполняется из металла.

Поскольку большая часть энергии солнечного света и искусственного света находится в видимом диапазоне электромагнитного излучения, поглотитель солнечного элемента должен эффективно поглощать излучение на этих длинах волн. Материалы, которые сильно поглощают видимое излучение, относятся к классу веществ, известных как полупроводники.Полупроводники толщиной около одной сотой сантиметра или меньше могут поглощать весь падающий видимый свет; Так как переходный и контактный слои намного тоньше, толщина солнечного элемента по существу равна толщине поглотителя. Примеры полупроводниковых материалов, используемых в солнечных элементах, включают кремний, арсенид галлия, фосфид индия и селенид индия меди.

Когда свет падает на солнечный элемент, электроны в слое поглотителя возбуждаются из «основного состояния» с более низкой энергией, в котором они связаны с конкретными атомами в твердом теле, в более высокое «возбужденное состояние», в котором они может двигаться сквозь твердое тело.В отсутствие слоев, образующих переход, эти «свободные» электроны находятся в беспорядочном движении, и поэтому не может быть ориентированного постоянного тока. Однако добавление слоев, образующих переход, индуцирует встроенное электрическое поле, которое создает фотоэлектрический эффект. Фактически, электрическое поле обеспечивает коллективное движение электронам, которые проходят через слои электрического контакта во внешнюю цепь, где они могут выполнять полезную работу.

Материалы, используемые для двух слоев, образующих переход, должны отличаться от поглотителя, чтобы создавать встроенное электрическое поле и пропускать электрический ток.Следовательно, это могут быть разные полупроводники (или один и тот же полупроводник с разными типами проводимости), или они могут быть металлом и полупроводником. Материалы, используемые для создания различных слоев солнечных элементов, по существу те же, что и материалы, используемые для производства диодов и транзисторов твердотельной электроники и микроэлектроники ( см. Также Electronics: Optoelectronics). Солнечные элементы и микроэлектронные устройства используют одну и ту же базовую технологию. Однако при изготовлении солнечных элементов стремятся создать устройство большой площади, потому что вырабатываемая мощность пропорциональна освещенной площади.В микроэлектронике цель, конечно, состоит в том, чтобы создавать электронные компоненты все меньших размеров, чтобы увеличить их плотность и скорость работы в полупроводниковых кристаллах или интегральных схемах.

Фотогальванический процесс имеет определенное сходство с фотосинтезом, процессом, с помощью которого энергия света преобразуется в химическую энергию в растениях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.