Солнечные батареи как работают. Солнечные батареи: принцип работы, эффективность и перспективы развития

Как работают солнечные батареи. Какова их эффективность в разных условиях. Каковы перспективы развития солнечной энергетики. Какие факторы влияют на производительность солнечных панелей.

Принцип работы солнечных батарей

Солнечные батареи преобразуют энергию солнечного света в электричество благодаря фотоэлектрическому эффекту. Основой солнечных панелей являются полупроводниковые фотоэлементы, чаще всего изготовленные из кремния. Как именно происходит этот процесс?

Фотоэлементы состоят из двух слоев кремния с разными примесями — n-типа и p-типа. На границе этих слоев образуется p-n переход. Когда фотоны солнечного света попадают на поверхность фотоэлемента, они выбивают электроны из атомов кремния. Благодаря особым свойствам p-n перехода, эти свободные электроны начинают двигаться от n-слоя к p-слою. Так возникает электрический ток.

Каждый отдельный фотоэлемент генерирует небольшое напряжение — около 0,5 В. Чтобы получить более высокое напряжение, элементы соединяют последовательно в модули. Типичная солнечная панель состоит из 36-72 фотоэлементов и выдает напряжение 12-24 В.

Факторы, влияющие на эффективность солнечных батарей

Производительность солнечных панелей зависит от нескольких ключевых факторов:

• Интенсивность солнечного излучения. Чем ярче светит солнце, тем больше электроэнергии вырабатывают батареи.
• Угол падения солнечных лучей. Максимальная эффективность достигается при перпендикулярном падении лучей на поверхность панели.
• Температура. При повышении температуры выше 25°C КПД панелей снижается.
• Чистота поверхности. Загрязнения уменьшают количество света, достигающего фотоэлементов.
• Тип и качество фотоэлементов. Монокристаллические элементы эффективнее поликристаллических.

Эффективность солнечных батарей в различных условиях

Как работают солнечные панели при различных погодных условиях и уровнях освещенности? Давайте рассмотрим основные ситуации:

Работа в ясную солнечную погоду

В ясный солнечный день солнечные батареи работают с максимальной эффективностью, достигая 100% своей номинальной мощности. При этом важно, чтобы панели были правильно ориентированы относительно солнца — для Северного полушария оптимальным является наклон на юг.

Эффективность при облачности

При легкой облачности производительность солнечных панелей снижается до 60-80% от номинальной. В пасмурную погоду эффективность падает еще сильнее — до 20-30%. Однако даже в таких условиях солнечные батареи продолжают вырабатывать электроэнергию.

Работа за оконным стеклом

Иногда солнечные панели устанавливают за окнами или на застекленных балконах. Как это влияет на их эффективность? За одним слоем оконного стекла производительность снижается примерно на 9%, за двумя слоями — на 16%. При этом учитывается идеально чистое стекло, в реальности потери могут быть выше из-за загрязнений.

Типы солнечных панелей и их особенности

На рынке представлены различные типы солнечных панелей, каждый со своими преимуществами:

• Монокристаллические — самые эффективные (КПД до 22%), но и самые дорогие.
• Поликристаллические — чуть менее эффективны (КПД до 18%), но дешевле.
• Тонкопленочные — самые дешевые, гибкие, но с низким КПД (до 11%).
• PERC-панели — усовершенствованная технология с повышенной эффективностью при слабом освещении.

При выборе типа панелей важно учитывать конкретные условия эксплуатации и бюджет проекта.

Перспективы развития солнечной энергетики

Солнечная энергетика — одно из самых быстрорастущих направлений в сфере возобновляемых источников энергии. Каковы перспективы её развития?

• Постоянное повышение эффективности солнечных элементов. Уже достигнут КПД в 50% в лабораторных условиях.
• Снижение стоимости производства. За последние 40 лет цена солнечных панелей упала в 400 раз.
• Расширение сферы применения — от домашних систем до промышленных солнечных электростанций.
• Интеграция с системами хранения энергии для решения проблемы прерывистой генерации.
• Развитие новых технологий, например, перовскитных солнечных элементов.

По прогнозам экспертов, уже через 15-20 лет развитые страны смогут получать значительную часть энергии из возобновляемых источников, включая солнечную энергию.

Проблемы и решения в солнечной энергетике

Несмотря на быстрое развитие, солнечная энергетика сталкивается с рядом проблем. Каковы основные вызовы и как они решаются?

Проблема хранения энергии

Солнечные батареи вырабатывают энергию только днем, но потребление электричества продолжается и ночью. Как решить эту проблему? Разрабатываются эффективные системы хранения энергии:

• Литий-ионные аккумуляторы большой емкости
• Гидроаккумулирующие электростанции
• Водородные технологии хранения энергии

Утилизация отработавших панелей

Срок службы солнечных панелей составляет 25-30 лет. Что делать с огромным количеством отработавших модулей? Развиваются технологии переработки:

• Извлечение ценных материалов (серебро, медь)
• Повторное использование стекла и алюминия
• Восстановление и перепродажа работоспособных элементов

Экономическая эффективность солнечных батарей

Насколько выгодно устанавливать солнечные панели с экономической точки зрения? Рассмотрим основные факторы:

• Стоимость установки. Начальные затраты остаются высокими, но постоянно снижаются.
• Срок окупаемости. В солнечных регионах составляет 5-7 лет.
• Экономия на счетах за электричество. Может достигать 50-70% от обычного потребления.
• Государственные программы поддержки. Во многих странах действуют субсидии и налоговые льготы.
• Возможность продажи излишков энергии в сеть.

При правильном расчете и эксплуатации солнечные батареи могут стать выгодной инвестицией как для частных домов, так и для бизнеса.

Как работают солнечные батареи? Разбор

Мы научились сжигать все что горит, перенаправлять реки, ловить ветра и даже расщеплять атомы и все только ради одной цели — получение энергии. И мы придумали много разных методов ее добывать. За последние сто лет человечество увеличило потребление энергии в десять раз. И этот рост не собирается останавливаться!

Мы все с вами прекрасно понимаем, что энергии много не бывает. Но ее ведь надо откуда-то брать. И проблема в том, что тупо бесконечно сжигать уголь или газ не очень полезно. Парниковый эффект знаете ли. И это не пустые слова — средняя температура на планете выросла уже на 1 градус! Скажете что это совсем чуть-чуть? Но на самом деле нет!

Только за лето 2022 года объем ледников в альпах сократился на почти 7 процентов! За одно лето! А средний ледяной покров на северном полюсе сократился вообще на 50% всего за 50 лет. Так вот надо искать что-то менее вредное для нашего голубого шарика.

И тут стоит взглянуть вверх, ведь там крутится просто гигантский, почти вечный, термоядерный реактор, который просто как из ведра поливает нашу землю бесконечной и бесплатной энергией! Казалось бы, осталось эту энергию только как-то собрать. И вот тут начинаются сложности. Сегодня мы вам расскажем о том как работают солнечные панели и какие перспективы вообще у солнечной энергетики. Разберем все как вы любите!

История

А знаете сколько солнечной энергии попадает на Землю? Около 174 ПетаВатт! Это в десять тысяч раз больше, чем потребляет вся планета сейчас! Например, в 2019 году на Землю примерно за час попало больше энергии, чем мы потребили за весь год! А в среднем на один квадратный метр земли падает до 7 киловатт час энергии в день.

Но как же это все собрать? Давайте, как обычно, начнем немного с истории.

Все солнечные панели работают на фотоэффекте, то есть, если говорить просто, на эффекте, когда в веществе может генерироваться электрический ток под воздействием света.

Он впервые был зафиксирован аж в 1839 году французским ученым Александром Беккерелем. Однако, тогда он не смог его объяснить.

В итоге фотоэффект был открыт только спустя несколько десятков лет в Селене в 1873 году инженером из англии по имени Вилогби Смит. И уже в 1883 году была построена первая в истории солнечная панель, американским изобретателем Чарльзом Фритцом! Конечно эффективность у нее была, мягко говоря, так себе — панели переводили в энергию только 1% от попадающей на них солнечной энергии.

Однако начало было положено!

Далее довольно долго никаких нововведений не было. Примерно до 1940 года, когда некий американец Рассел Ол, работавший в Белл Лэбс, случайно не сломал кусочек кремния, и не обнаружил, что через него течет ток.

Он случайно создал так называемый P-N переход. Ну или электронно-дырочный переход по другому. Видите ли, все дело в том, что Селен, как и кремний — полупроводники. И именно это и позволяет нам наблюдать фотоэффект в них!

Напомним, что полупроводники это материалы, у которых ширина запрещенной зоны не большая, но и не маленькая. То есть если к ним приложить определенную энергию то за счет возбуждения атомов, электроны переходят в зону проводимости и они могут начинать проводить электрический ток. Можно сказать, что электроны можно от атомов как бы отрывать. А ведь свет, то есть фотоны, переносят энергию и если эта энергия достаточна, то и они могут это делать!

Структура солнечной панели

Давайте сейчас посмотрим на то как вся панель устроена! И это нас и приведет к той прекрасной физике, которая стоит за всей индустрией солнечной энергетики!

Сами панели — это, довольно простая структура, похожая на сэндвич из нескольких слоев. И над каждым из этих слоев постоянно идет работа по увеличению эффективности! Итак, давайте посмотрим, сверху вниз.

Первый слой — это просто защитное стекло. Оно естественно обязательно, иначе какой-нибудь песок или пыль все очень быстро испортят. Далее идет антиотражающий слой! Это очень важная часть — так как она повышает эффективность самой панели на пару процентов. Задача этих слоев как бы задержать фотоны света в панеле по максимуму.

Для этого используются разные материалы, но самые популярные сейчас это Оксид Кремния и Оксид Титана. Кроме того их еще и специальным образом обрабатывают, чтобы получилась определенная текстура.

Понятно, что использование дорогих материалов или просто усложнение конструкции — все это ведет к тому, что панели, а значит и энергия, которую они вырабатывают, становятся тупо дороже.

А вы никогда не задумывались почему панели выглядят как сетка? Все дело в электрических контактах! Эти тонкие линии — один и полюсов контактной сетки! И это одна из головных болей инженеров, ведь без контактов никак, а сами контакты не прозрачные для света!

Именно поэтому их делают тонкими линиями, чтобы максимально оставить возможность свету проникать во внутрь.

Ну и естественно, также электрический контакт противоположного знака есть и на обратной стороне панели!

Ну а в центре расположен тот самый PN переход о котором мы уже упоминали!
Он и является ключем к тому как работают солнечные панели!

Давайте сейчас разберемся с тем как все это работает и что за магия там участвует.

Вспоминается старая шутка, что если не учить физику в школе, то вся жизнь будет наполнена чудесами и волшебством!

Нам надо немного погрузиться в теорию.

Теория работы

Для простоты будем говорить о классической планетарной модели атома!

Кремний сам по себе имеет четыре электрона на внешней оболочке. И этими электронами он связывается с соседними атомами Кремния. Можно сказать, что эти электроны на внешней оболочке как руки, которыми кремний держится друг за друга, таким образом создавая кристаллическую решетку.

Но в реальном мире чистый кремний используется довольно редко. Все дело в очень плохой проводимости чистого кремния. В индустрии гораздо чаще используется, так называемый легированный кремний. Это кремний, куда, при его производстве, помещены специальные добавки. При чем эти добавки очень малы, в чистый кремний обычно добавляют всего 1 атом на каждые 100 миллионов атомов кремния! Хотя конечно степень легирования зависит от требований к материалу.

И обычно добавляют два типа атомов — Фосфор или Бор. Почему именно их?

Все дело в их электронной структуре! Они идеально встраиваются в кристаллическую решетку кремния. Но с отличием — у фосфора на внешней оболочке 5 электронов, а у бора — 3. При этом происходит интересная ситуация. Например когда легируют Фосфором, то в том месте, где он находится, появляется один лишний неспаренный электрон, которому как бы некуда пристроиться.

Получается, что если приложить энергию, то их можно отсоединить от фосфора и они могут начать свободно перемещаться по материалу! Такие полупроводники, с как бы лишними электронами, называют полупроводниками N-типа. От английского Negative.

То же самое происходит и с Бором, только наоборот. Получается ситуация, когда остается одно свободное место. И оно называется просто дыркой. И такие полупроводники называют P типа. Соответственно от английского Positive.

И вот если два типа кремния сложить вместе, то на их границе получается этот P-N переход, или электронно-дырочный переход. На самом деле P-N переход открыл нам дорогу ко всем современным процессорам, да и вообще ко всей микроэлектронике в целом! А вот дальше происходит красота физики. В этом P-N переходе лишние электроны из фосфора N-типа, за счет близости к дыркам, начинают объединяться с дырками в P-типе! И эта образованная область называется зоной обеднения.

В результате пограничная область N-типа, из-за того, что часть электронов от туда ушла, оказывается чуть-чуть заряжена положительно, а P-тип соответственно отрицательно!

Давайте еще раз — за счет объединения электронов и дырок, P и N стороны оказываются чуть чуть заряжены положительно и отрицательно! А это и есть необходимая нам разность потенциалов! А если подключить это в электрическую цепь, то просто появляется электрический ток! За счет того что свободные электроны из одной области побегут в другую.

Но конечно нельзя делать электричество из ничего! Помните я говорил, что нужна энергия чтобы возбудить электроны! И именно для этого нам нужен свет. Ведь фотоны это частицы света, которые летят с определенной энергией. И они стукаются о наши атомы как шарики в боулинге — передавая им часть энергии.

Интересно, что эти энергии лежат как раз в том промежутке, который долетает до поверхности Земли, а именно ближний ультрафиолет, видимый спектр и ближний инфракрасный свет! Когда эти фотоны сталкиваются с атомами в нашем P-N переходе, и снова разваливают нашу электронно-дырочную пару.

Ну а далее может произойти два сценария: либо электроны сразу найдут себе пару в виде дырки где-то рядом, либо же, за счет разности потенциалов в P-N переходе, пойдут в подключенную цепь.

То есть они все равно хотят объединиться с дырками, но сделают уже это в области с большим количеством свободных дырок! А это другая сторона P-N перехода, то есть P-сторона.

Я знаю, что все это звучит немного запутанно, но давайте попробуем подвести тут некий итог. Фотоны света могут выбивать электроны с внешних оболочек атомов. Эти выбитые электроны на своем месте образуют дырку. Эти электроны и дырки как бы мигрируют к противоположным сторонам П-Н перехода. А электроны, за счет образовавшейся разности потенциалов, текут через электрическую цепь! Вот так мы и научились собирать энергию солнца!

Состояние дел

Но надо сказать, что эффективность современных панелей — это главная головная боль инженеров и ученых. Если мы говорили, что первое поколение панелей преобразовывали лишь 1% света в энергию, то сейчас это уже доходит до примерно 50%.

В реальности же эффективность большинства современных панелей колеблется в районе всего 20%. При этом со временем эта эффективность еще и падает на 2-3%.

При этом уже сегодня солнечная энергия чуть ли не самая дешевая среди всех источников энергии. Если в 1977 году она стоила баснословные 76 долларов за всего 1 ватт, то уже сейчас цена всего около 18 центов. Падение в 400 раз!

Но и это не рекорд. Самый дешевый киловатт был получен В 2021 году в Саудовской Аравии. Всего 1 цент за киловатт!

И это только начало массового перехода на возобновляемые источники. Cуммарная мощность всех установленных панелей в мире более одного тераватта! А в Европейском союзе и Китае например солнечная энергия дает более 6% всей энергии! В общем? рост всей отрасли очевиден, как и перспективы. И инвестиции в эту область просто колоссальные. А все потому что сама технология довольно простая и дешевая в реализации!

Это не уголь или газ, которые действительно не делают нашу жизнь здоровее, и не атомная энергетика, которая очень сложная и дорогая!

Да и еще и сами панели, по современным расчетам, могут служить беспрерывно до 30 лет! Хотя конечно поверхность панелей надо иногда чистить от пыли.

На самом деле такими темпами нам стоит ожидать, что уже в ближайшие лет 15-20 развитые страны смогут полностью перейти на возобновляемые источники энергии.

Но конечно тут многие задают справедливый вопрос — мол это все конечно звучит красиво и перспективно, но что делать ночью? Или зимой? Или когда тучи? И конечно, важно не только сколько энергии производится, но еще и возможность ее бесперебойного поступления потребителям!

И вот тут в игру вступают другие источники энергии! Человечество находится в постоянном поиске новых источников энергии! Геотермальная энергия, ветер, сила приливов и отливов, волны!

Кроме того рассматривается возможность создания энергосети, которая бы опоясывала всю планету! То есть когда на какой-то стороне земли темно — ее питает обратная сторона, где день. Все это разрабатывается в данный момент.

Конечно учеными сейчас исследуются и новые типы материалов для панелей! Например, панели на основе так называемых перовскитов уже показывают эффективность около 30%. При этом материалы относительно спокойно подходят для массового производства.

Но есть еще и другая очень важная сфера исследований, а именно возможность сохранения больших запасов энергии!

У Tesla есть очень интересный вариант с батареями на стенках, которые сохраняют энергию днем, а ночью — тратишь или даже продаешь излишки! От нихе же можно даже заказать целую крышу для дома, приедут мастера и полностью поменяют черепицу на специальные солнечные панели. Да и гарантию дают аж в 25 лет! Это вам не iPhone с гарантией в 1 год.

При этом Tesla использует в своих Power Wall старые батареи из своих автомобилей! Почти безотходное производство.

Выводы

Мы пытаемся смотреть на мир и его развитие в позитивном ключе и нам очень нравится то разнообразие и та скорость развития которую мы набрали в плане возобновляемых источников энергии!

Велика вероятность, что уже очень скоро солнечные панели станут настолько дешевыми, что любой сможет себе просто крышу дачного дома застелить ими и жить практически полностью на самообеспечении! Ведь уже сейчас в солнечных странах срок окупаемости установки таких панелей всего около 5-7 лет! Индустрия активно развивается! Ну а мы будем следить за ее развитием.

А закончить хочется актуальной философской мыслью, что после самой темной ночи всегда наступает рассвет!

Post Views: 1 670

Влияние облачности и пасмурной погоды на работу солнечных батарей. Солнечные батареи за стеклом

• 1 Какие есть источники затенения?
  • 1.1 Тень и эффективность солнечных батарей
• 2 Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?
• 3 Солнечные батареи за стеклом

Только малая доля солнечного излучения достигает поверхности земли

1.прямая  2.поглощение  
3.отражение  4.непрямая

Солнечный свет проходит свой путь от Солнца до Земли по прямой линии. Когда он достигает атмосферы, часть свет а преломляется, а часть достигает земли по прямой линии.

Другая часть света поглощается атмосферой. Преломлённый свет — это то, что обычно называется диффузной радиацией, или рассеянным светом. Та часть солнечного света, которая достигает поверхности земли без рассеяния или поглощения — это прямая радиация. Прямая радиация — наиболее интенсивная.

Солнечные модули производят электричество даже когда нет прямого солнечного света. Поэтому, даже при облачной погоде фотоэлектрическая система будет производить электричество. Однако, наилучшие условия для генерации электроэнергии будут при ярком солнце и при ориентации панелей перпендикулярно солнечному свету. Для местностей северного полушария панели должны быть ориентированы на юг, для стран южного полушария — на север.

Влияние различных световых условий на выработку фотоэлектрических модулей (в % от полной мощности)

Яркое солнце — панели расположены перпендикулярно солнечным лучам	100%
Легкая облачность	60-80%
Пасмурная погода	20-30%
За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам	91%
За оконным стеклом, 2 слоя, стекло и модуль перпендикулярны солнечным лучам	84%
За оконным стеклом, один слой, стекло и модуль под углом 45° солнечным лучам	64%
Искусственный свет в офисе, на поверхности письменного стола	0. 4%
Искусственный свет внутри яркого помещения (например, магазин)	1.3%
Искусственный свет внутри жилого помещения	0.2%

Солнечные батареи в пасмурную погоду работают далеко не так хорошо, как в солнечную. Вырабатываемое солнечным элементом напряжение зависит от падающего на него светового потока, а именно: напряжение с ростом освещенности возрастает лишь до определенного предела, а дальше уже не растет. Для кремниевого элемента это напряжение составляет 0,6 В, и для повышения напряжения солнечной батареи (панели) элементы соединяют последовательно. Так, для заряда автомобильного аккумулятора номинальным напряжением 12 В необходима батарея из соединенных последовательно 36 элементов с общим напряжением холостого хода 36 х 0,6 = 21,6 (В).

Зачем солнечной батарее нужен запас по напряжению? Запас по напряжению обеспечивает заряд аккумулятора при падении светового потока в пасмурную погоду или заходе солнца за облака и вследствие наличия у солнечного элемента внутреннего сопротивления, снижающего напряжение на выходе при подключении нагрузки, а также для обеспечения зарядки аккумулятора до требуемых 14,4 В.

Кроме того, элемент выдает максимальную мощность при нагрузке, обеспечивающей просадку напряжения до 0,47-0,5 В, и при оптимальной нагрузке батарея из 36 элементов выдает напряжение 17-18 В.

Следует учитывать также, что солнечные элементы имеют нижний предел чувствительности по освещению, ниже которого он вообще перестает вырабатывать энергию. Для кремниевых кристаллических солнечных модулей этот предел — примерно 150-200 Вт/м². Для тонкопленочных модулей он немного ниже — в пределах 100-200 Вт/м². Поэтому считается, что тонкопленочные солнечные панели работают в пасмурную погоду лучше, чем кристаллические.

Эффект такой действительно наблюдается. Но при принятии решения о выборе типа солнечной батареи для вашего дома нужно понимать, что энергии солнечных лучей в пасмурную погоду очень мало. Номинальную мощность солнечные батареи вырабатывают при освещенности 1000Вт/м² и температуре панелей 25С.  Более того, КПД солнечных элементов при низкой освещенности падает (см. ВАХ солнечного элемента при различной освещенности). Поэтому разница пороговой освещённости в 50-100 Вт/м²  мало повлияет на общую выработку электроэнергии солнечной батареи.

 

Какие есть источники затенения?

Тень могут создавать различные источники:
1. Деревья: Они могут отбрасывать тень на солнечные панели. Многие жилые дома расположены в зеленых зонах и, соответственно, деревья могут создавать тень для солнечной электростанции.
2. Другие панели: кроме деревьев, отбрасывать тень на солнечные панели могут другие близлежащие панели. В зависимости от установки, соседние панели могут отбрасывать тень на нижние элементы в той же системе. Эта проблема возникает обычно в солнечных электростанциях наземного расположения.
3. Ваша крыша: панели могут быть в тени той же крыши, на которой находятся. В зависимости от положения солнца и времени суток, различные части крыши, такие как дымоход, например, могут блокировать попадание прямых солнечных лучей на часть панелей.
4. Облака: невозможно говорить о затенении, не упомянув об облаках. Несмотря на то, что они закрывают солнце и фактически создают затенение, не стоит волноваться о работе солнечной электростанции в пасмурные дни. На самом деле, облака пропускают некоторую часть солнечного света, поэтому панели работают и в такую погоду, хотя с определенным снижением эффективности.

Тень и эффективность солнечных батарей

Затененные солнечные панели производят меньше электроэнергии, чем панели под прямыми солнечными лучами. Влияние менее мощного солнечного излучения — очевидный фактор снижения эффективности панелей.
Если крыша затенена большую часть дня, и убрать источники затенения (срезать деревья) нет возможности, тогда солнечная электростанция не будет максимально эффективной. Но если полутень падает на крышу только в определенные часы светового дня, существует несколько решений солнечных инверторов, которые помогут минимизировать влияние этой тени и максимизировать производительность солнечной электростанции.

Какие солнечные модули работают лучше при пониженной освещенности и рассеянном свете?

В спецификациях на солнечные модули указаны параметры при STC (стандартных тестовых условиях). Реальные условия эксплуатации могут значительно отличаться от STC.  Обычно солнечные батареи в России работают при освещенности ниже, чем 1000 Вт/м² и погода бывает облачная или даже пасмурная. Солнечные модули разных типов и даже одного типа, но разных производителей работают по-разному в реальных условиях эксплуатации. 

Поэтому возникает вопрос — какие солнечные модули лучше купить, чтобы они работали наиболее эффективно при облачной погоде и рассеянном свете? Основным параметром, который нам важен при оценке эффективности солнечных батарей, является количество вырабатываемой энергии за промежуток времени (сутки, неделю, месяц, год).   Какие же модули вырабатывают больше энергии при малой освещенности? Рассмотрим основные типы модулей — монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные аморфные кремниевые, монокристаллические PERC модули — это основные модули, представленные сейчас на российском рынке.

Часто задают вопрос — какие модули работают лучше при облачной погоде и рассеянном свете? При пониженной освещённости и частичном затенении лучше работают тонкопленочные модули. Также, лучше чем обычные моно и поликристаллические модули при пониженной освещённости работают модули, изготовленные по технологии PERC (у нас в ассортименте есть такие модули).

Для стандартных модуле точно сказать, какой модуль — монокристаллический или поликристаллический — будет больше вырабатывать в облачную погоду нельзя. Тут все зависит от качества производителя. Только брендовые модули будут гарантировать максимальную выработку при различных условиях работы. Обязательно смотрите, присутствует ли производитель или бренд в списке модулей, которые прошли тестирование независимой лаборатории на параметра PCT

Дешевые модули делаются со стеклом без антибликового покрытия (один из популярных в России поставщиков продает именно такие модули). Они выдают заявленные параметры при тестировании на заводе, когда модули облучаются под прямым углом к плоскости. Но как только угол падения солнечных лучей становится не перпендикулярным поверхности элемента, значительная часть солнечного света отражается некачественным стеклом.  Также, очень плохо такие модули работают и на рассеянном свете. В итоге выработка энергии таким модулем может быть меньше раза в 2 по сравнению с выработкой энергии модулем такой же номинальной мощности, но сделанным известным брендом и производителем, отвечающим за свое качество.

Поэтому повторим наш настоятельный совет, которые мы даем в нашем Руководстве покупателя солнечных батарей — не покупайте солнечные модули под брендом российского импортера! Вы сэкономите на покупке, но потеряете в выработке энергии (а это главный показатель качества солнечный батарей). В итоге стоимость электроэнергии от вашей солнечной батареи будет дороже, чем если бы вы купили качественную солнечную панель известного производителя.

Солнечные батареи за стеклом

Часто нас спрашивают, насколько снизится выработка солнечных батарей, если их установить за стеклом — внутри балкона, веранды и т.п. Многие дачники боятся, что установленную снаружи солнечную батарею украдут. Некоторые пытаются сделать установку солнечных батарей неприметной.

В солнечных панелях применяется специальное стекло с повышенной прозрачностью, которая достигается пониженным содержанием железа в стекле, но даже оно снижает мощность солнечной панели на несколько процентов. Как видно из таблицы выше, оконное стекло в один слой снижает выработку солнечной панели на 9%, а двойное стекло — на 16%. Это при условии, что эти стекла — идеально чистые и солнечные лучи падают на них перпендикулярно.  В реальности же стекла бывают пыльными или даже грязными, что дополнительно снижает их прозрачность. При падении солнечных лучей под углом, отличным от 90 градусов, на передней и задней поверхности каждого стекла возникают переотражения, которые также отводят солнечные лучи от солнечного элемента.  Поэтому мы не рекомендуем устанавливать солнечные батареи за оконными стеклами.

Солнечные батареи за стеклом на балконе

Эта статья прочитана 23272 раз(а)!

Продолжить чтение

• Угол наклона солнечных батарей и направление на Солнце

  73

  Как правильно установить солнечные батареи? Солнечные панели наиболее эффективно работают, когда они направлены на солнце и их поверхность перпендикулярна солнечным лучам. Как определить такое положение солнечных батарей, при котором они будут вырабатывать максимальное количество энергии за день? Какая ориентация солнечных…

• Солнечные батареи зимой

  57

  Эффективность работы солнечных батарей и коллекторов зимой Солнечные батареи могут быть великолепной частью вашего дома. Они определённо позволяют экономить вам деньги в течение длительного срока и постоянно могут снижать ваши счета за электроэнергию. Мы все знаем, что солнечные батареи преобразуют…

• Видео про солнечные батареи

  56

  Видеосюжеты и интервью по телевидению про солнечную и возобновляемую энергетику C 2021 года подключать солнечные батареи к электросетям могут и частные лица Уже можно подключаться вполне официально к сетям и не платить за отданную в сеть электроэнергию. Реальный опыт использования…

• Расстояние между рядами солнечных модулей: 6 шагов расчёта

  55

  Как определить оптимальное расстояние между рядами солнечных панелей? При расположении солнечных панелей рядами они могут затенять друг друга. Какое расстояние между рядами будет оптимальным? Для разных углов наклона солнечных батарей минимальное расстояние между рядами будет разным. Чем больше угол наклона…

• Основы фотоэнергетики (Содержание)

  51

  Что такое солнечные элементы, модули, инверторы, контроллеры, электростанции? Солнечная энергетика становится мейнстримом современной энергетики, и с каждым годом вызывает все больший интерес. Фотоэлектрическая энергетика — новая отрасль, которая стремительно развивается и уже сейчас современный мир невозможно представить без солнечных фотоэлектрических…

• Зачем нужны солнечные батареи?

  51

  Почему нужно устанавливать солнечные батареи? За последние года стоимость солнечных фотоэлектрических панелей уменьшилась в несколько раз. Снижается также стоимость комплектующих для солнечной энергосистемы. Низкая стоимость солнечных батарей, а также увеличивающаяся стоимость на энергоносители (в т.ч. и на электроэнергию от сети)…

Как солнечные батареи генерируют электричество?

Как работают солнечные панели?

Узнайте, как энергия солнца превращается в экологически чистое электричество, которое питает дома и предприятия в Великобритании.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как солнечная батарея использует энергию солнца для производства 100% возобновляемой электроэнергии.

Как работает солнечная панель?

Солнечные панели состоят из фотогальванических элементов, преобразующих солнечную энергию в электричество.

Фотогальванические элементы зажаты между слоями полупроводниковых материалов, таких как кремний. Каждый слой имеет различные электронные свойства, которые возбуждаются при попадании фотонов солнечного света, создавая электрическое поле. Это известно как фотоэлектрический эффект, и он создает ток, необходимый для производства электричества.

Солнечные батареи генерируют постоянный ток электричества. Затем он проходит через инвертор для преобразования его в переменный ток, который можно подавать в национальную сеть или использовать дома или в офисе, к которому подключены солнечные панели.

Каковы преимущества солнечной энергии?

• В Великобритании установлено 14,6 ГВт солнечной энергии, что более чем в четыре раза превышает мощность крупнейшей британской электростанции, работающей на ископаемом топливе.
  
• Панели можно устанавливать в различных местах. От крупных сельских солнечных ферм, которые могут поддерживать местное биоразнообразие, обеспечивая нетронутую среду обитания для пчел, бабочек и гнездящихся птиц, до панелей на крышах в городских центрах, которые могут помочь в борьбе с нехваткой топлива.
  
• Не создают шума при выработке электроэнергии. Это означает, что установки не будут навязчивыми — будь то в людных городских районах или в тихих сельских районах.
  
• Солнечные панели очень безопасны. Они в основном сделаны из силиконовых листов, и нет никакой опасности, что фотогальванические элементы протекают или выделяют какие-либо токсины или пары.

---

Работают ли солнечные батареи в пасмурные дни?

Солнечные панели реагируют на спектр видимого света. Это означает, что если света достаточно, чтобы видеть, то света достаточно, чтобы они начали генерировать электричество. Но чем сильнее солнечный свет, тем больше энергии будут генерировать солнечные панели.

---

Должна ли быть жара для работы солнечных батарей?

Солнечные панели производят больше электроэнергии летом, из-за чего может показаться, что им нужна более теплая погода для работы. Но это не так — просто сильный солнечный свет и более высокая температура часто идут рука об руку. На самом деле, если температура становится слишком высокой (или слишком низкой), они становятся менее эффективными.

Поскольку мы получаем более 8 часов солнечного света в день круглый год и не часто сталкиваемся с экстремальными температурами, Великобритания хорошо подходит для использования солнечной энергии.

---

Как я могу получить солнечные панели?

В новостях сообщают о высоких ценах на электроэнергию. Сейчас самое подходящее время, чтобы начать вырабатывать собственную возобновляемую электроэнергию дома и приобрести собственные солнечные батареи.

Good Energy работает с Caplor Energy, семейным предприятием, которое десятилетиями устанавливало солнечные батареи в Великобритании.

Узнайте больше о том, как Caplor может помочь вам стать более энергонезависимым и сделать свой дом более экологичным.

---

Что такое солнечная энергия и как работают солнечные панели?

Перейти к разделу «Как работают солнечные панели»

Что такое солнечная энергия?

Проще говоря, солнечная энергия является самым распространенным источником энергии на Земле. Около 173 000 тераватт солнечной энергии попадают на Землю в любой момент времени, что более чем в 10 000 раз превышает общую потребность мира в энергии.

Использование солнечной энергии с помощью солнечной системы для бизнеса или дома, которая вырабатывает чистую электроэнергию, является ключевым решением в борьбе с текущим климатическим кризисом и снижении нашей зависимости от ископаемого топлива.

Как работает солнечная энергия?

Наше Солнце — природный ядерный реактор. Он испускает крошечные пакеты энергии, называемые фотонами, которые преодолевают расстояние в 93 миллиона миль от Солнца до Земли примерно за 8,5 минут. Каждый час на нашу планету воздействует достаточное количество фотонов, чтобы генерировать достаточно солнечной энергии, чтобы теоретически удовлетворить глобальные потребности в энергии на целый год.

В настоящее время на фотоэлектрическую энергию приходится только пять десятых процента энергии, потребляемой в Соединенных Штатах. Но солнечные технологии совершенствуются, а стоимость использования солнечной энергии быстро снижается, поэтому наша способность использовать изобилие солнечной энергии растет.

В 2017 году Международное энергетическое агентство показало, что солнечная энергия стала самым быстрорастущим источником энергии в мире — впервые рост солнечной энергии превысил рост всех других видов топлива. С тех пор солнечная энергия продолжает расти и бить рекорды по всему миру.

Как погода влияет на солнечную энергию?

Погодные условия могут влиять на количество электроэнергии, вырабатываемой солнечной системой, но не совсем так, как вы думаете.

Идеальные условия для производства солнечной энергии, конечно же, включают ясный солнечный день. Но, как и большинство электроники, солнечные панели на самом деле более эффективны в холодную погоду, чем в теплую. Это позволяет панели производить больше электроэнергии за то же время. При повышении температуры панель генерирует меньше напряжения и производит меньше электроэнергии.

Но хотя солнечные панели более эффективны в холодную погоду, зимой они не обязательно производят больше электроэнергии, чем летом. Более солнечная погода часто бывает в теплые летние месяцы. Помимо меньшего количества облаков, солнце обычно светит большую часть дня. Таким образом, даже если ваши панели могут быть менее эффективными в теплую погоду, они, скорее всего, будут производить больше электроэнергии летом, чем зимой.

Получают ли некоторые штаты больше солнечной энергии, чем другие?

Очевидно, что в одних штатах больше солнца, чем в других. Таким образом, реальный вопрос заключается в следующем: если погода может влиять на производство солнечной энергии, являются ли некоторые штаты лучшими кандидатами на солнечную энергию, чем другие? Короткий ответ — да, но не обязательно из-за погоды.

Возьмем, к примеру, облака. Любой, кто загорал в пасмурный день, знает, что солнечное излучение проникает сквозь облака. По той же причине солнечные панели могут производить электричество даже в пасмурные дни. Но в зависимости от облачного покрова и качества солнечных панелей эффективность производства электроэнергии солнечными панелями обычно падает с 10 до 25 и более процентов по сравнению с солнечным днем.

Другими словами, солнечная энергия может хорошо работать в типично пасмурных и холодных местах. Нью-Йорк, Сан-Франциско, Милуоки, Бостон, Сиэтл — во всех этих городах бывает ненастная погода, от дождя и тумана до метели, но это также города, где люди получают огромную экономию за счет использования солнечной энергии.

Где бы вы ни жили, солнечная энергия может стать отличной инвестицией и отличным способом борьбы с изменением климата. Сколько вы сэкономите — и как быстро вы увидите возврат своих инвестиций в конкретном штате — зависит от многих факторов, таких как стоимость электроэнергии, доступные солнечные стимулы, чистые измерения и качество ваших солнечных панелей.

Как работают солнечные батареи?

Когда фотоны попадают в солнечный элемент, они выбивают электроны из атомов. Если к положительной и отрицательной сторонам ячейки присоединены проводники, она образует электрическую цепь. Когда электроны проходят через такую ​​цепь, они генерируют электричество. Несколько ячеек составляют солнечную панель, и несколько панелей (модулей) могут быть соединены вместе, чтобы сформировать солнечную батарею. Чем больше панелей вы можете развернуть, тем больше энергии вы можете ожидать.

Из чего сделаны солнечные панели?

Фотогальванические (PV) солнечные панели состоят из множества солнечных элементов. Солнечные элементы сделаны из кремния, как полупроводники. Они состоят из положительного и отрицательного слоев, которые вместе создают электрическое поле, как в батарее.

Как солнечные панели вырабатывают электричество?

Фотоэлектрические солнечные панели генерируют электричество постоянного тока. При электричестве постоянного тока электроны движутся в одном направлении по цепи. В этом примере показана батарея, питающая лампочку. Электроны движутся от отрицательной стороны батареи через лампу и возвращаются к положительной стороне батареи.

В электричестве переменного тока электроны толкаются и притягиваются, периодически меняя направление, подобно цилиндру автомобильного двигателя. Генераторы создают электричество переменного тока, когда катушка провода вращается рядом с магнитом. Многие различные источники энергии могут «крутить ручку» этого генератора, например, газ или дизельное топливо, гидроэлектроэнергия, атомная энергия, уголь, ветер или солнечная энергия.

Электроэнергия переменного тока была выбрана для энергосистемы США прежде всего потому, что ее передача на большие расстояния обходится дешевле. Однако солнечные панели создают электричество постоянного тока. Как мы получаем электричество постоянного тока в сеть переменного тока? Мы используем инвертор.

Что делает солнечный инвертор?

Солнечный инвертор получает электричество постоянного тока от солнечной батареи и использует его для создания электричества переменного тока. Инверторы похожи на мозг системы. Наряду с преобразованием постоянного тока в переменный, они также обеспечивают защиту от замыканий на землю и статистику системы, включая напряжение и ток в цепях переменного и постоянного тока, выработку энергии и отслеживание точки максимальной мощности.

Центральные инверторы с самого начала доминировали в солнечной промышленности. Внедрение микроинверторов является одним из крупнейших технологических сдвигов в фотоэлектрической отрасли. Микроинверторы оптимизируют работу каждой отдельной солнечной панели, а не всей солнечной системы, как это делают центральные инверторы.

Это позволяет каждой солнечной панели работать с максимальным потенциалом. Когда используется центральный инвертор, проблема с одной солнечной панелью (возможно, она находится в тени или загрязнилась) может снизить производительность всей солнечной батареи. Микроинверторы, такие как те, что используются в домашней солнечной системе SunPower Equinox, решают эту проблему. Если у одной солнечной панели есть проблема, остальная солнечная батарея по-прежнему работает эффективно.

 

Как работает система солнечных батарей?

Вот пример того, как работает домашняя солнечная энергетическая установка. Сначала солнечный свет падает на солнечную панель на крыше. Панели преобразуют энергию в постоянный ток, который поступает на инвертор. Инвертор преобразует электричество из постоянного тока в переменный, который затем можно использовать для питания вашего дома. Он невероятно прост и чист, и с каждым годом становится все более эффективным и доступным.

Однако, что произойдет, если вы не будете дома, чтобы использовать электричество, которое ваши солнечные батареи вырабатывают каждый солнечный день? А что происходит ночью, когда ваша солнечная система не вырабатывает электроэнергию в режиме реального времени? Не беспокойтесь, вы по-прежнему можете получать выгоду от системы, называемой «нетто-измерение».*

Типичная фотоэлектрическая система, подключенная к сети, в часы пик дневного света часто производит больше энергии, чем нужно одному потребителю, поэтому избыточная энергия возвращается в сеть для использования в другом месте. Потребитель, имеющий право на чистое измерение, может получить кредиты за произведенную избыточную энергию и может использовать эти кредиты для получения электроэнергии из сети ночью или в пасмурные дни. Чистый счетчик регистрирует отправленную энергию по сравнению с энергией, полученной из сети. Прочтите нашу статью о чистом счетчике и о том, как он работает.

Добавление хранилища к солнечной системе еще больше увеличивает эти преимущества. С помощью системы накопления солнечной энергии клиенты могут хранить свою собственную энергию на месте, что еще больше снижает их зависимость от электроэнергии из сети и сохраняет возможность обеспечивать электроэнергией свои дома в случае отключения электроэнергии. Если система хранения включает программное обеспечение для мониторинга, это программное обеспечение отслеживает выработку солнечной энергии, потребление энергии в домашних условиях* и тарифы на коммунальные услуги, чтобы определить, какой источник энергии использовать в течение дня, чтобы максимально использовать солнечную энергию, предоставляя клиенту возможность снизить расходы в часы пик.