Солнечные фотоэлементы: Фотоэлементы 78х156мм 1.8W | solbatcompany.ru

Содержание

Фотоэлементы 78х156мм 1.8W | solbatcompany.ru

ВНИМАНИЕ!!! 

Минимальное количество отправляемых солнечных элементов 10 штук одного размера

==============================================================

Фотоэлементы, солнечные элементы 78х156мм 0.54V 3.6A 1.8W — фотоэлектрические преобразователи из поликристаллического кремния, напряжение фотоэлемента 0.54 вольта, средний ток до 3.6А, КПД 17.6%, фотоэлементы предназначены для сборки солнечной батареи своими руками в домашних условиях.

============================================================== 

Описание фотоэлементов, солнечных элементов 78х156мм 1.8W 17.6%

Фотоэлементы 78х156мм изготовлены из поликристаллического кремния, имеют размер 78 на 156 миллиметров.

Со

лнечные элементы 78х156мм из поликристаллического кремния, предназначены для сборки солнечной батареи в домашних условиях своими руками.

Фотоэлектрические преобразователи размером 78 на 156 мм получают путем резки на лазерном станке поликристаллических солнечных элементов размером 156х156 мм. и мощностью 3.9Вт. 

Поликристаллические фотоэлементы 6*6″ (156*156мм) 3.9 W 17.6% на сегодняшний день являются самыми мощными и востребованными.

Эти фотоэлектрические модули 78 на 156мм. выгодно отличаются от солнечных элементов 80х150мм и не только размером. Фотоэлементы размером 78 на 156мм. имеют, как правило, три токосъемные дорожки.

Фотоэлементы 78 на 156мм не такие хрупкие, как элементы 80х150мм – вероятность сломать – испортить солнечные элементы во время сборки солнечной батареи, ничтожно мала.

Солнечные батареи из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность в любых погодных условиях, с некоторым уменьшением мощности.

============================================================== 

Использование фотоэлементов 78х156мм 1.8W 17.6%

Из фотоэлектрических преобразователей можно своими руками и в домашних условиях собрать солнечную батарею, например, мощностью 65Вт и размером 106 на 50см.

Изготовление солнечной батареи в домашних условиях по силам практически любому радиолюбителю, «кулибину», или человеку который любит мастерить всё своими руками.

А по финансовым затратам солнечная батарея собранная своими руками на порядок дешевле промышленной солнечной батареи.

К тому же при проектировании, расчёте и сборке солнечной батареи можно учесть все технические нюансы и личные потребности, в любом конкретном случае.

Для самостоятельной сборки солнечной батареи мы так же предлагаем аксессуары для изготовления солнечных батарей:

луженая медная шина для пайки 2 мм

луженая медная шина для пайки 5 мм

флюс-карандаш для пайки

контроллер заряда для солнечной батареи

============================================================== 

Практическое применение фотоэлектрических модулей 78х156мм 1.8W 17.6%

Из 3 фотоэлектрических модулей, при последовательном соединении, Вы получите источник энергии 1.5В при нагрузке до 3.6А (5.4W). Это позволит Вам заряжать любые аккумуляторы напряжением 1.2В (типа AA и AAA) – средним током до 3.6А.

Из 10 фотоэлектрических преобразователей можно собрать солнечную батарею 18W

(5V 3.6А). Такая солнечная панель подходит для обеспечения электропитания и зарядки различных мобильных устройств с рабочим напряжение 5В, которые питаются или заряжают свои аккумуляторы через USB-порт.

Из 36 солнечных элементов можно собрать солнечную батарею 65W (18V — 3.6А), что позволяет подключать любое устройство, которое питается или заряжает свои аккумуляторы от автомобильного прикуривателя 12 – 24 вольта.

Солнечная панель 65W способна заряжать любые аккумуляторы с напряжением 12В, средним током до 3.6А.

Собранные таким образом солнечные батареи из поликристаллического кремния сохраняют работоспособность в любых погодных условиях, с некоторым уменьшением мощности.

============================================================== 

Характеристики солнечного элемента из поликристаллического кремния 78*156мм:

  • Размер солнечного элемента: 78 х 156 мм.
  • Класс солнечных элементов: А
  • Средняя мощность (Ватт): 1.8 Wp
  • Средний ток (А): 3.6 Imax
  • Среднее напряжение (В): 0.54 Vmax
  • Эффективность, КПД (%): 17.6%
  • Вес: 8гр.

==============================================================

У нас Вы можете купить и заказать:

У нас выгодно покупать, потому что:

Индивидуальный подход к каждому клиенту
Предусмотрена гибкая система скидок
Техническая поддержка наших клиентов
Бесплатные консультации по телефону

Будем рады ответить на Ваши вопросы, в любой день, кроме субботы, с 9 до 21 часов


Россия напала на Украину!

Россия напала на Украину!

Мы, украинцы, надеемся, что вы уже знаете об этом. Ради ваших детей и какой-либо надежды на свет в конце этого ада –

 пожалуйста, дочитайте наше письмо .

Всем нам, украинцам, россиянам и всему миру правительство России врало последние два месяца. Нам говорили, что войска на границе “проходят учения”, что “Россия никого не собирается захватывать”, “их уже отводят”, а мирное население Украины “просто смотрит пропаганду”. Мы очень хотели верить вам.

Но в ночь на 24-ое февраля Россия напала на Украину, и все самые худшие предсказания  стали нашей реальностью .

Киев, ул. Кошица 7а. 25.02.2022

 Это не 1941, это сегодня. Это сейчас. 
Больше 5 000 русских солдат убито в не своей и никому не нужной войне
Более 300 мирных украинских жителей погибли
Более 2 000 мирных людей ранено

Под Киевом горит нефтебаза – утро 27 февраля, 2022.

Нам искренне больно от ваших постов в соцсетях о том, что это “все сняли заранее” и “нарисовали”, но мы, к сожалению, вас понимаем.

Неделю назад никто из нас не поверил бы, что такое может произойти в 2022.

Метро Киева, Украина — с 25 февраля по сей день

Мы вряд ли найдем хоть одного человека на Земле, которому станет от нее лучше. Три тысячи ваших солдат, чьих-то детей, уже погибли за эти три дня. Мы не хотим этих смертей, но не можем не оборонять свою страну.

И мы все еще хотим верить, что вам так же жутко от этого безумия, которое остановило всю нашу жизнь.

Нам очень нужен ваш голос и смелость, потому что сейчас эту войну можете остановить только вы. Это страшно, но единственное, что будет иметь значение после – кто остался человеком.

ул. Лобановского 6а, Киев, Украина. 26.02.2022

Это дом в центре Киева, а не фото 11-го сентября. Еще неделю назад здесь была кофейня, отделение почты и курсы английского, и люди в этом доме жили свою обычную жизнь, как живете ее вы.

P.S. К сожалению, это не “фотошоп от Пентагона”, как вам говорят. И да, в этих квартирах находились люди.

«Это не война, а только спец. операция.»

Это война.

Война – это вооруженный конфликт, цель которого – навязать свою волю: свергнуть правительство, заставить никогда не вступить в НАТО, отобрать часть территории, и другие. Обо всем этом открыто заявляет Владимир Путин в каждом своем обращении.

«Россия хочет только защитить ЛНР и ДНР.»

Это не так.

Все это время идет обстрел городов во всех областях Украины, вторые сутки украинские военные борются за Киев.

На карте Украины вы легко увидите, что Львов, Ивано-Франковск или Луцк – это больше 1,000 км от ЛНР и ДНР. Это другой конец страны. 25 февраля, 2022 – места попадания ракет

25 февраля, 2022 – места попадания ракет «Мирных жителей это не коснется.»

Уже коснулось.

Касается каждого из нас, каждую секунду. С ночи четверга никто из украинцев не может спать, потому что вокруг сирены и взрывы. Тысячи семей должны были бросить свои родные города.
Снаряды попадают в наши жилые дома.

Больше 1,200 мирных людей ранены или погибли. Среди них много детей.
Под обстрелы уже попадали в детские садики и больницы.
Мы вынуждены ночевать на станциях метро, боясь обвалов наших домов.
Наши жены рожают здесь детей. Наши питомцы пугаются взрывов.

«У российских войск нет потерь.»

Ваши соотечественники гибнут тысячами.

Нет более мотивированной армии чем та, что сражается за свою землю.
Мы на своей земле, и мы даем жесткий отпор каждому, кто приходит к нам с оружием.

«В Украине – геноцид русскоязычного народа, а Россия его спасает.»

Большинство из тех, кто сейчас пишет вам это письмо, всю жизнь говорят на русском, живя в Украине.

Говорят в семье, с друзьями и на работе. Нас никогда и никак не притесняли.

Единственное, из-за чего мы хотим перестать говорить на русском сейчас – это то, что на русском лжецы в вашем правительстве приказали разрушить и захватить нашу любимую страну.

«Украина во власти нацистов и их нужно уничтожить.»

Сейчас у власти президент, за которого проголосовало три четверти населения Украины на свободных выборах в 2019 году. Как у любой власти, у нас есть оппозиция. Но мы не избавляемся от неугодных, убивая их или пришивая им уголовные дела.

У нас нет места диктатуре, и мы показали это всему миру в 2013 году. Мы не боимся говорить вслух, и нам точно не нужна ваша помощь в этом вопросе.

Украинские семьи потеряли больше 1,377,000 родных, борясь с нацизмом во время Второй мировой. Мы никогда не выберем нацизм, фашизм или национализм, как наш путь. И нам не верится, что вы сами можете всерьез так думать.

«Украинцы это заслужили.»

Мы у себя дома, на своей земле.

Украина никогда за всю историю не нападала на Россию и не хотела вам зла. Ваши войска напали на наши мирные города. Если вы действительно считаете, что для этого есть оправдание – нам жаль.

Мы не хотим ни минуты этой войны и ни одной бессмысленной смерти. Но мы не отдадим вам наш дом и не простим молчания, с которым вы смотрите на этот ночной кошмар.

Искренне ваш, Народ Украины

Солнечные элементы — что такое и каково их предназначение?

Солнечный элемент (по-другому он еще именуется фотоэлемент) – это прибор, состоящий из полупроводников, основным предназначением которого является трансформация энергии света в ток. Научной основой рассматриваемого преобразования служит явление фотоэффекта.

Солнечные элементы совершенно обоснованно  называют наиболее значимой частью солнечных батарей, потому как последние и есть не что иное, как соединенные между собой в единую систему солнечные элементы (их количество определяется размерами системы). Функция солнечных элементов заключается в преобразовании световой энергии в   ток (причем постоянный).

Благодаря своим функциональным и структурным особенностям, солнечные элементы, как и построенные уже на их основе батареи, могут иметь самые разные размеры – начиная от микроскопических солнечных элементов калькулятора до покрытия машин и зданий (чаще всего вы можете их видеть установленными на крышах).

С каждым годом актуальность использования энергии Солнца растет, ведь она считается достойной альтернативой  устаревающей выработке электроэнергии, добываемой путем переработки  ископаемых видов топлива и энергии атома. Поэтому в данном направлении отмечается систематический, неуклонный прогресс.

Принцип работы любых фотоэлементов зиждется на полупроводниковом pn переходе. В случае  проникновении фотона в область, непосредственно прилегающую к pn переходу, возникает пара носителей заряда. Таковыми являются электрон и дырка. С высокой долей вероятности одна из этих частиц,  играющая роль неосновного заряда, проникает чрез переход. Результатом этого явления становится то, что появившиеся благодаря поглощению световой энергии фотона заряды, утрачивают способность к рекомбинированию и разделяются в пространстве. Соответственно,  происходит нарушение равновесия плотности зарядов. При подсоединении элемента к внешней нагрузке в цепи появляется  ток. Большая часть необратимых энергопотерь в фотоэлементах так или иначе связана с низким КПД  трансформации фотона в электронно-дырочную пару.

Применение на практике

Солнечные элементы стали незаменимы  для электроснабжения преимущественно в отдаленных от ЛЭП местах или на орбитальных станциях, не позволяющих  использовать электросеть. Кроме того, современные технологии сделали возможным применение солнечных элементов  для запиткикалькуляторов, радиотелефонов, а также зарядных устройств, насосов. 
Август 2009 г. ознаменовался тем, что ученые смогли достичь  рекордной эффективности КПД солнечных батарей – 43% (иначе говоря, в данном случае 43% солнечной энергии переходило в электрическую). Однако приведенный  рекорд имел только лишь теоретическое значение – не было соблюдено несколько условий, имеющих место на практике.

Например, до того момента, как свет попадал  на батареи, он фокусировался особыми линзами. Помимо этого, стоимость всего задействованного в ходе эксперимента оборудования была далека от значений, позволительных в промышленном производстве. Поэтому рекорды практикой выглядят куда более скромными — в реальных условиях КПД рассматриваемого процесса не превышает 25%.

Классификация солнечных элементов

В зависимости от того, какие материалы были использованы при изготовлении фотоэлемента, принято различать следующие их типы:

  • Монокристаллические  — они являются наиболее сложными и дорогостоящими (из всех, использующихся в широком обиходе), потому как для их изготовления необходим кристаллический кремний. Вместе с тем, именно они обеспечивают максимальный КПД  (14% -20% трансформации световой энергии в ток).
  • Поликристаллические или мультикристаллические  фотоэлементы – изготовлены из более доступного по цене материала, но вместе с тем отличаются и меньшей эффективностью.
  • Тонкопленочные фотоэлементы – их функционирование становится возможным благодаря использованию  тонких пленок, изготавливаемых из расплавленного кремния.  Эти фотоэлементы оказываются  наименее эффективны.

Гетерофотоелементы (используются в космических аппаратах) – наиболее дорогостоящие, они состоят  из большого количества pn-переходов (AlGaAs-GaAs), и обеспечивают максимальную эффективность – 35% — 50%. Но они стоят очень дорого, что значительно суживает их область применения.

Солнечные батареи

Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку позволяют осуществить прямой, одноступенчатый переход энергии.

Преобразование энергии в ФЭП основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Фотовольтаический эффект (преобразование энергии света в электроэнергию) был открыт в 1839 году молодым французским физиком Эдмондом Беккерелем. Однажды 19-летний Эдмонд, проводя опыты с маленькой электролитической батареей с двумя электродами обнаружил, что на свету некоторые материалы производят электрический ток.

Отчего это происходит? Дело в том, что солнечный свет несет опеределенную энергию. Разным длинам волн света, воспринимаемыми нами как разные цвета (красный, синий, желтый и т.д.) соответствуют свои уровни энергии. Попадая на воспринимающий полупроводниковый слой, свет передает свою энергию электрону, который срывается со своей орбиты в атоме. А поток электронов и есть электричекий ток.

Но до создания первой солнечной батареи прошло еще более сорока лет: в 1883 г. Чарльз Фритц покрыл кремниевый полупроводник очень тонким слоем золота и получил солнечную батарею, КПД которой составил не более 1%. Аналогичные современным фотовольтаические элементы были запатентованы как «светочувствительные элементы» в 1946 г. компанией Russell Ohl.

Первый искусственный спутник с применением фотовольтаических элементов был запущен СССР в 1957 г., а в 1958 г. США осуществили запуск спутника Explorer 1 с солнечными панелями.

Эти два события показали, что солнечные панели могут служить единственным и достаточным источником энергоснабжения геостационарных спутников, что подтвердило компетентность солнечных батарей. Это был важный момент в развитии данной технологии, так как в результате успешных запусков несколько правительств инвестировали колоссальный объем средств в ее разработку.

Начиная с 2000 г. в арифметической прогрессии росла эффективность производимых кремниевых моно- и поликристаллических фотоэлектрических элементов, достигнув к 2007 году максимальных значений 19%. Другие же технологии из-за меньшей эффективности оказались обделены вниманием разработчиков до недавнего времени.

В целом погоня за эффективностью и создание дорогих солнечных элементов оправдывали себя только для применения в космосе, где важен каждый грамм и квадратный сантиметр. Для практического использования солнечных панелей на Земле требовались сравнительно недорогие и качественные элементы, пригодные для массового производства и применения. Именно такими и стали кремниевые солнечные панели. В настоящее время лидером является моно- и поликристаллический кремний — 87% мирового рынка. Аморфный кремний составляет 5% рынка, а тонкопленочные кадмий-теллуровые элементы — 4,7%. Основным материалом для производства солнечных фотоэлектрических панелей остается кремний. Причиной является его повсеместная доступность. Немалую роль играет и разработанность технологии, поскольку кремний очень широко используется в разных видах электроники.

Основой для солнечных панелей являются тонкие срезы кремниевых кристаллов. Чем тоньше слой — тем меньше себестоимость. Параллельно повышается эффективность. В 2003 году в среднем в индустрии фотовольтаики толщина слоя в наиболее качественных элементах составляла 0,32 мм, а к 2008 году уменьшилась до 0,17 мм. А эффективность повысилась с 14% до 16%. В этом году планируется достигнуть показателей 0,15 мм при эффективности 16,5%.

Типы солнечных элементов

Монокристаллический кремний

Наиболее эффективными и распространенными для широкого потребления являются монокристаллические кремниевые элементы. Для изготовления таких элементов кремний очищается, плавится и кристаллизуется в слитках, от которых отрезают тонкие слои. Внешне монокристаллические элементы выглядят как однотонная поверхность темно-синего или почти черного цвета. Скозь кремний проходит сетка из металлических электродов. Эффективность такого элемента составляет от 16 до 19% в стандартных условиях тестирования (прямой солнечный свет, +250С).

Срок службы таких панелей у хороших производителей составляет обычно 40-50 лет. Производительность за каждые 20-25 лет службы постепенно снижается примерно на 20%.

Поликристаллический кремний

Технология принципиально не отличается от монокристаллических элментов, но разница состоит в том, что для изготовления используется менее чистый и более дешевый кремний. Внешне это уже не однотонная поверхность, а узор из границ множества кристаллов. Эффективность такого элемента составляет от 14 до 15%. Тем не менее эти панели пользуются примерно такой же популярностью на рынке, что и монокристаллические, поскольку пропорционально эффективности снижается цена производства.

В России перспективнее все же использовать монокристаллические панели, поскольку при неразвитости собственного производства и больших расстояниях целесообразнее ввозить и транспортировать более эффективные панели.

Ленточный кремний

Принципиально такой же как и предыдущие типы, отличается лишь тем, что кремний не нарезается от кристалла, а наращивается тонким слоем в виде ленты. Антибликовое покрытие дает радужную окраску таким панелям. Эта технология не смогла завоевать рынок, занимая на нем лишь около 2%. В Росси почти не встречается.

Аморфный кремний

В этом типе используются не кристаллы, а тончайшие слои кремния, напыленные в вакууме на пластик, стекло или металл. Этот тип является наиболее дешевым в производстве, но обладает серьезным недостатком. Слои кремния выгорают на свету значительно быстрее, чем у предыдущих типов. Снижение производительности на 20% может произойти уже через два месяца. Очень часто в России привлеченные низкой ценой люди приобретают такие панели и потом разочаровываются, поскольку уже через год-два такой элемент перестает давать энергию.

Распознать такую панель на вид можно по более блеклому сероватому или темному цвету непонятных оттенков. На данном этапе развития этой технологии, применение таких панелей в России не рекомендуется.

Теллурид кадмия

Этот тип тонкослойных солнечных элементов обладает потенциально большей эффективностью и в качестве проводящего компонента использует оксид олова. Эффективность составляет 8-11%. По себестоимости эти элементы не намного дешевле моно- и поли- кристаллических кремниевых и обладают проблемой использования токсичного кадмия. Сейчас этот тип элементов занимает менее 5% общего рынка. Допуск таких панелей в Россию нежелателен в первую очередь из-за отечественного неумения обращаться с потенциально токсичной продукцией.

Другие элементы

Помимо вышеперечисленных есть еще много различных солнечных элементов, не получивших большого распространения. Потенциально перспективными являются медно-галлиевые, концентрирующие, композитные и некоторые другие элементы.

Где производят солнечные панели?

Производство солнечных панелей растет бешеными темпами, стараясь поспеть за стремительно растущим спросом. Причем одновременно растет спрос и для промышленных электростанций и для бытового потребления.

Лидером в производстве солнечных панелей является Китай. Здесь производят почти треть (29%) от общемировой продукции. При этом большая часть уходит на экспорт — в США и Европу. Примечательно, что американцы, являясь крупнейшим потребителем, производят лишь 6% от всех солнечных панелей, предпочитая инвестировать в перспективные крупные заводы в Китае.

Ненамного от Китая отстают Япония и Германия, которые производят соответственно 22% и 20% от общемировой продукции. Еще одним лидером является Тайвань — 11% рынка. Все остальные страны производят значительно меньшее количество солнечных панелей.

К сожалению, на этом фоне Россия выглядит очень бледно. Наши государственные деятели пока ограничиваются лишь громкими заявлениями. А производство солнечных фотоэлектрических панелей до сих пор находится в зачаточном состоянии. Практически нет серьезных государственных инициатив и не созданы условий для частных инвесторов.

Эффективны ли солнечные панели в Приморье?

Несведущие люди полагают, что в Приморье эффективность солнечных панелей сомнительна. На самом же деле по количеству солнечной энергии Приморье сопоставимо со многими южными странами: Японией, Кореей, Грецией и Италией.

Приморский край относится к регионам России, где целесообразно использовать солнце для получения энергии. Число солнечных дней в среднем по Приморскому краю составляет 310, при продолжительности солнечного сияния более 2000 часов. Есть районы, к примеру, это посёлок Пограничный, где число дней без Солнца всего 26 в году, а продолжительность солнечного сияния 2494 часа. На северном побережье продолжительность солнечного сияния 1900-2100 часов, на южном – 2000-2200 часов. В целом, мощность поступления солнечной энергии на территорию Приморского края составляет свыше 30 млрд. кВт. Практические ресурсы солнечной энергии с учётом экологических и технических ограничений составляют 16 млн. кВт, при получении только электрической энергии – 4,9 млн. кВт. Совсем немало!

Применение солнечных панелей

Помимо промышленного получения электроэнергии в Приморье есть три основных перспективы использования жителями солнечных панелей:

1) для обеспечения небольшого потребления энергии,

2) в гибридных ветро-солнечных автономных системах,

3) в удаленных местах, где нет возможности установки ветрогенератора.

При небольшой потребности в электричестве (менее 500 ватт мощности) установка солнечных панелей предпочтительнее ветротурбин. Ведь солнечные панели занимают меньше места, надежнее в обеспечении энергией, не требуют установки мачты, а на крыше практически незаметны снаружи.

В гибридных ветро-солнечных системах в качесте основного источника энергии используется мощный ветрогенератор, а солнечные панели в качестве дополнительного. Надежность в обеспечении энергией у такой системы значительно выше, чем у обычной ветровой. Ведь ветер может стихнуть на несколько дней подряд, а вот солнце бывает всегда. Многие ошибочно полагают, что для солнечных панелей обязательно нужен прямой свет. А на самом деле фотовольтаические элементы производят электричество и в пасмурную погоду, хотя и в меньших количествах.

Иногда у потребителя нет возможности установить ветрогенератор, например, если участок находится в непродуваемой ложбине или нет достаточно места. Тогда солнечные панели является очень хорошей альтернативой. Они обходятся дороже ветряных, зато с ними никаких хлопот.

Качественные панели легко выдерживают любые погодные условия, даже крупный град, а служат не менее 40 лет. Единственный требуемый уход — время от времени очищать поверхность от снега и пыли, что многократно увеличивает производительность. Есть также системы, способные поворачивать солнечную батарею вслед за солнцем в течение дня, таким образом можно увеличить выработку энергии вплоть до 50% от выработки в стационарном положении.

информация с сайта http://www.dvfond.ru/sun/

две модели, сборка и установка

Солнечная энергетика — это просто здорово, но вот в чем проблема: даже одна батарея стоит немалых денег, а для хорошего эффекта нужна не одна, и даже не две. Потому и приходит идея — собрать все самому. Если есть у вас небольшой навык пайки — это сделать просто. Вся сборка заключается в том, чтобы последовательно соединить элементы в дорожки, а дорожки закрепить на корпусе. Сразу скажем о цене. Набор для одной панели (36 штук) стоит в районе 70-80$. А полностью со всеми материалами солнечные батареи своими руками обойдутся вам примерно в 120-150$. Намного меньше, чем заводские. Но нужно сказать, что и по мощности они будут тоже меньше. В среднем каждый фотопреобразователь выдает 0,5 В, если последовательно соединить 36 штук, это будет порядка 18 В.

Немного теории: типы фотоэлементов для солнечных батарей

Самая большая проблема — приобрести фотоэлектрические преобразователи. Это те самые кремниевые пластины, которые преобразуют солнечный свет в электричество. Вот тут нужно немного разбираться в типах фотоэлементов. Их выпускают двух типов: поликристаллические и монокристаллические. Монокристаллические более дорогие, но имеют более высокий КПД — 20-25%, поликристаллические — дешевле, но и производительность у них меньше — 17-20%. Как их отличить внешне? Поликристаллические имеют ярко-синий цвет. Монокристаллические немного темнее и у них не квадратная, а многогранная форма — квадрат со срезанными краями.

С фотоэлектрическими преобразователями для солнечных батарей все не очень сложно: монокристаллические и поликристаллические

О форме выпуска. Есть фотоэлементы для солнечных батарей с уже припаянными проводниками, а есть наборы, где проводники прилагаются и все нужно паять самостоятельно. Что покупать  решает каждый сам, но нужно сказать, что без навыка хотя-бы одну пластину вы повредите, а скорее, не одну. А если и паять умеете не очень… то лучше немного дороже заплатить, но получить уже почти готовые к использованию детали.

Сделать фотоэлементы для солнечных батарей своими руками нереально. Для этого нужно уметь выращивать кристаллы кремния, а потом его еще обрабатывать. Потому нужно знать, где купить. Об этом дальше.

Почитать о вида солнечных батарей можно тут. 

Где и как купить фотоэлементы

Теперь о качестве. На всех китайских площадках типа Ebay или Alibaba продается отбраковка. Те детали, которые не прошли тесты на заводе. Потому идеальной батареи вы не получите. Но цена у них не самая большая, так что можно смириться. Во всяком случае, на первых порах. Соберите пару тестовых солнечных батарей своими руками, набейте руку, а потом можно брать с завода.

Один из вариантов ячеек с припаянными проводниками

Некоторые продают фотоэлементы запаянными в воск. Это предотвращает их порчу при перевозке, но избавиться от воска и не повредить пластины довольно сложно. Нужно все вместе их окунуть в горячую, но не кипящую воду. Подождать пока воск растает, потом аккуратно разъединять. Потом поочередно купать каждую пластину в горячем мыльном растворе, потом окуная в чистую горячую воду. Таких «омовений» моет понадобиться несколько, воду и мыльный раствор придется менять, и не один раз. После того как воск удалите, чистые пластины разложите на махровом полотенце для просушки. Очень хлопотное это дело. Так что лучше покупайте без воска. Так намного проще.

Теперь о покупках на китайских площадках. Конкретно о Ebay и Alibaba. Они проверены, тысячи людей ежедневно там что-то покупают. Система ничем не отличается. После регистрации, как обычно, в строке поиска набираете название элемента. Потом выбираете понравившееся по какой-то причине предложение. Обязательно выбирайте из тех вариантов, где есть бесплатная доставка (на английском free shipping). Если такой пометки нет, то доставку придется оплачивать отдельно. А она часто больше стоимости товара и уж точно больше той разницы, что вы выгадаете на цене.

С кремниевыми ячейками нужно обращаться очень осторожно: они очень хрупкие

Ориентироваться нужно не только на цену, но и на рейтинг продавца и на отзывы. Внимательно читайте и состав товара, его параметры и отзывы. Можно с продавцом общаться, только сообщения писать нужно на английском.

По поводу оплаты. Она на этих площадках переводится продавцу только после того, как вы отпишитесь в получении товара. А пока идет доставка, ваши деньги лежат на счете торговой площадки. Оплачивать можно с карты. Если боитесь светить данные карты, воспользуйтесь промежуточными сервисами. Они есть разные, но суть одна — ваша карта не засветится. Есть на этих площадках и возврат товара, но это долгая песня, так что лучше брать у проверенных продавцов (с хорошим рейтингом и отзывами).

Да. Посылка идет в зависимости от региона. И дело не столько в том, как долго она будет идти из Китая, как в том, как скоро ее доставит почта. В лучшем случае — недели три, но может и полтора месяца.

Как собрать

Сборка солнечной батареи своими руками состоит из трех этапов:

  1. Изготовление каркаса.
  2. Пайка солнечных элементов.
  3. Укладка в каркас и герметизация.

Каркас изготовить можно из алюминиевых уголков или из деревянных реек. Но форма каркаса, материалы, последовательность изготовления зависят от способа установки.

Способ первый: установка на окне

Батарею вешают на окне, на раму изнутри помещения или снаружи, но тоже на окне. Тогда нужно делать каркас из алюминиевого уголка, а к нему приклеивать стекло или поликарбонат. В этом случае между фотоэлементами остаются хоть небольшие зазоры, через которые немного света проникает в помещение. Размеры рамы выбираете исходя из размеров ваших фотоэлементов и того, как вы собираетесь их располагать. Также некоторую роль могут сыграть габариты окна. Учтите, что плоскость должна быть ровная — фотоэлектрические преобразователи очень хрупкие, и при малейшем перекосе будут трескаться.

В квартире есть только одно место для установки солнечной батареи — на окне

Развернув готовую раму с приклеенным стеклом лицом вниз, на поверхность стекла нанести слой герметика. На герметик, снова-таки лицевой стороной вниз, разложить собранные из фотоэлементов линейки.

Из толстого упругого поролона (толщина не менее 4 см) и куска полиэтиленовой пленки (200 мк) сделать мат: поролон обтянуть пленкой и хорошо скрепить. Лучше полиэтилен спаять, но можно и скотчем воспользоваться, только все стыки должны находиться на одной стороне. Вторая должна быть ровной и гладкой. По размерам мат должен хорошо ложиться в раму (без загибов и усилий).

Основная хитрость — заливка герметиком

Уложили мат на фотоэлементы, утопленные в герметике. На него доску, которая по размерам чуть меньше рамы, а на доску солидный груз. Это нехитрое устройство поможет выгнать пузыри воздуха, которые оказались под фотоэлементами. Воздух снижает производительность, причем очень сильно. Потому чем меньше пузырьков будет, тем лучше. Всю конструкцию оставляете на 12 часов.

Теперь время снять груз и отлепить мат. Делаете это медленно и не спеша. Важно не повредить пайку и проводники. Потому тяните плавно, без рывков. После того, как мат сняли, панель нужно оставить на некоторое время — досохнуть. Когда герметик перестанет липнуть, можно навешивать панель и пользоваться.

Вместо длительной процедуры с герметиком можно взять специальную пленку для герметизации. Она называется EVA. Просто сверху на собранную и уложенную на стекло батарею расстилаете пленку и греете ее строительным феном до полной герметизации. Времени уходит в разы меньше.

Способ второй: установка на стене, крыше и т.д.

В этом случае все иначе. Задняя стенка должна быть плотной и не проводящей ток. Возможно — деревянной, фанерной и т.п. Потому имеет смысл и раму сделать из деревянных брусков. Только высота корпуса должна быть небольшой, чтобы тень от бортиков не мешала.

Собираете каркас под размеры вашей батареи (зависит от размеров солнечных преобразователей, которые вы приобрели)

На фото корпус состоит из двух половинок, но это совсем необязательно. Просто легче собирать и укладывать короткие линейки, но соединений в этом случае будет больше. Да. Несколько нюансов: нужно в корпусе предусмотреть несколько отверстий. В нижней части нужны несколько штук для выхода конденсата, а также два отверстия для вывода проводников от батареи.

Затем корпус батареи покрасить белой краской — кремниевые пластины имеют довольно широкий диапазон рабочих температур, но он не безграничен: от -40oCдо +50oC. А летом в закрытой коробке +50oC набегает легко. Потому и нужен белый цвет, чтобы не перегревались фотопреобразователи. Перегрев, как и переохлаждение, ведет к снижению эффективности. Это, кстати, может стать объяснением непонятного явления: полдень, солнце жарит, а батарея стала давать меньше электричества. А она просто перегрелась. Для южных регионов, наверное, нужно уложить фольгу. Это будет эффективнее. Причем производительность, скорее всего, возрастет: будет улавливаться еще и отраженное фольгой излучение.

Собираем и укладываем дорожки

После того как краса высохла, можно укладывать собранные дорожки. Но в этот раз лицом вверх. Как их крепить? На каплю термостойкого герметика посредине каждой пластины. Почему не нанести по всей поверхности? Из-за температурного расширения пластина будет менять размеры. Если приклеить ее только посередине, с ней ничего не случиться. Если будет хотя-бы две точки — она рано или поздно лопнет. Потому аккуратно посередине наносите каплю, мягко прижимаете пластину. Не давите — раздавить очень легко.

В некоторых случаях пластины сначала крепились на основу — лист ДВП, выкрашенный в тот же белый цвет. А потом уже на основе закреплялись к корпусу шурупами.

После того, как все линейки уложены, последовательно их соединяете. Чтобы проводники не болтались, их можно зафиксировать несколькими каплями герметика. Вывести провода от элементов можно через днище или через бортик — как удобнее. Протяните их через отверстие, а потом залейте дырку все тем же герметиком. Теперь нужно дать всем соединениям высохнуть. Если накрыть крышкой раньше, на стекле и фотоэлементах образуется налет, который сильно снижает эффективность батареи. Потому ждем как минимум сутки (или столько, сколько указано на упаковке герметика).

Финальный аккорд: установка прозрачной крышки

Теперь дело за малым — накрыть все стеклом или прозрачным пластиком. Как крепить — дело ваше. Но на первых порах не герметизируйте. По крайней мере, до испытания. Может где-то обнаружится проблема.

И еще один нюанс. Если планируете в систему подключать аккумуляторы, понадобится поставить диод, который будет предотвращать разряд аккумулятора через батарею в ночное время или в плохую погоду. Лучше всего поставить диод «Шоттки». Его подсоединяю к батарее последовательно. Установить его лучше внутри конструкции — при высоких температурах у него уменьшается падение напряжения, т.е. в рабочем состоянии он будет меньше «садить» напряжение.

Как паять элементы для солнечной батареи

Немного об обращении с кремниевыми пластинами. Они очень-очень хрупкие, легко трескаются и ломаются. Потому обращаться нужно с ними с крайней осторожностью, хранить в жесткой таре подальше от детворы.

Работать нужно на ровной твердой поверхности. Если стол покрыт клеенкой, положите лист чего-то твердого. Пластина не должна прогибаться, а всей поверхностью жестко опираться на основу. Причем основание должно быть гладким. Как показывает опыт, идеальный вариант — кусок ламината. Он, жесткий, ровный, гладкий. Паяют на тыльной стороне, не на лицевой.

Все что понадобится для сборки солнечной панели своими руками

Для пайки использовать можно флюс или канифоль, любой из составов в маркере для пайки. Тут у каждого свои пристрастия. Но желательно, чтобы состав не оставлял следов на матрице.

Укладываете кремниевую пластину лицом вверх (лицо — синяя сторона). На ней есть две или три дорожки. Их промазываете флюсом или маркером, спиртовым (не водно-спиртовым) раствором канифоли. В комплекте с фотопреобразователями идет обычно тонкая контактная лента. Иногда она нарезана на куски, иногда идет в катушке. Если лента намотана на катушку, отрезать нужно кусок, равный двойной ширине солнечного элемента, плюс 1 см.

На обработанную флюсом полосу припаиваете отрезанный кусок. Лента получается намного длиннее пластинки, весь остаток остается с одной стороны. Старайтесь вести паяльник не отрывая. Насколько это возможно. Для более качественной пайки на кончике жала у вас должна быть капля припоя или олова. Тогда пайка будет качественной. Непропаянных мест быть не должно, хорошо все прогревайте. Но не давите! Особенно по краям. Это очень хрупкие изделия. Поочередно припаиваете ленты на все дорожки. Фотопреобразователи получаются «хвостатые».

Лицевая сторона — синяя. На ней есть несколько дорожек (две или три) к которым нужно припаять проводники. Серая — это тыльная сторона. К ней потом припаивают проводники от идущей выше пластинки

Теперь, собственно, о том, как собрать солнечную батарею своими руками. Приступаем к сборке линейки. С обратной стороны пластинки тоже есть дорожки. Теперь «хвост» от верхней пластины припаиваем к нижней. Технология такая же: дорожку промазываем флюсом, потом пропаиваем. Так последовательно соединяем нужное количество фотоэлектрических преобразователей.

В некоторых вариантах на задней стороне не дорожки, а площадки. Тогда пайки меньше, но претензий по качеству может быть больше. В этом случае промазываем флюсом только площадки. И паяем тоже только на них. Вот, собственно, все. Собранные дорожки можно переносить на основание или корпус. Но есть еще множество хитростей.

Паять нужно на твердой ровной поверхности

Так, например, между фотоэлементами нужно выдерживать определенное расстояние (4-5 мм), что без фиксаторов не так и легко. Малейший перекос, и есть возможность порвать проводник, или сломать пластинку. Потому для задания определенного шага на кусок ламината приклеивают строительные крестики (используются при укладке плитки), или делают разметку.

Все проблемы, которые возникают при изготовлении солнечных батарей своими руками, связаны с пайкой. Потому перед герметизацией, а лучше еще и перед переносом линейки на корпус, проверить сборку амперметром. Если все нормально, можно продолжать работу.

Об использовании солнечной энергии для отопления дома можно прочесть тут.

Итоги

Теперь вы знаете, как сделать солнечную батарею в домашних условиях. Дело не самое сложное, но требует кропотливой работы.

Солнечные батареи из поликристаллического кремния

Если вы выбираете солнечные батареи для дома и основным критерием выбора является цена, то идеальным решением для вас будут экономичные и более доступные — поликристаллические солнечные батареи.

Поликристаллические солнечные батареи создают, используя кремний не самой высокой степени очистки, что делает конечный продукт более доступным. В отличии от изделий из моно- кристалла, создание поликристаллического кремния происходит в процессе охлаждения кремниевого расплава. Этот процесс является менее энергоемким и, соответственно, менее затратным. Постоянное совершенствование процессов производства позволяет повышать электрические показатели этих солнечных модулей, приближая их к характеристикам монокристаллических солнечных батарей.

Внешне солнечные фотоэлектрические модули из поликристаллического кремния отличаются неоднородной структурой поверхности от голубого до светло-синего цвета. Солнечные электростанции на основе модулей из поликристаллического кремния имеют эффективность от 15% и выше.

 

Показано 1 — 8 из 8

Солнечная батарея DELTA BST 340-72 P

Солнечная панель DELTA BST 340-72 P выполнена из 72 поликристаллических ячеек класса Grade A в алюминиевой анодированной раме толщиной 35мм. Габаритные размеры модуля 1956х992мм.
подробнее…

по запросу


Солнечная батарея DELTA SM 280-24 P

Солнечная панель DELTA SM 280-24 P изготовлена из 60 поликристаллических ячеек класса А. Срок службы панели — 25 лет, 10 из которых производитель гарантирует сохранение не менее 90% от заявленной мощности.
подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 100-12P

Поликристаллические солнечные батареи Delta SM 100-12P изготовлены из высококачественных ячеек типа Grade A и покрыты калёным стеклом, пропускающим максимум света и обеспечивающим стабильную работу панели в суровых погодных условиях. Данная модель солнечной панели часто используется в комплекте для домов, в частности для маломощного их освещения ( с использованием светодиодных источников света).

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 15-12P

Самая маломощная модель в линейке солнечных батарей Delta SM 15-12P. Это совсем небольшой солнечный модуль из поликристаллических ячеек Grade A энергии которого достаточно для зарядки мобильных устройств, гаджетов или для обеспечения автономной работы сигнальных ламп индикации на пешеходных переходах.

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 170-12P

Солнечные батареи Delta SM 170-12P изготовлены из поликристаллических ячеек самого высокого качества Grade A. Это означает, что срок эксплуатации для данного вида панелей свыше 25 лет, снижение эффективности преобразования энергии за который не превысит 20%. Производитель гарантирует работоспособность солнечной батареи в течении 10 лет.

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 200-12P

Если Вам необходима солнечная батарея большой мощности, но с низким рабочим напряжением, то это модель Delta SM 200-12P. Такие солнечные батареи пользуются большим спросом в регионах с высокой солнечной активностью, так как позволяют выбирать более дешевые контроллеры заряда типа ШИМ в комплектах небольших солнечных электростанций.

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 30-12P

Солнечная батарея Delta SM 30-12P — это поликристаллический солнечный модуль малой мощности, изготовленный из ячеек Grade A под прозрачным калёным стеклом толщиной 3,2 мм. Каркас модуля выполнен из анодированного алюминия и имеет толщину 25 мм, придающую прочность конструкции и обеспечивающую стабильную работу в экстремальных погодных условиях.

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи Delta SM 50-12P

Солнечная батарея Delta SM 50-12P выполнена из высококачественных материалов с использованием ячеек поликристаллического кремния Grade A. Панель подходит для решения задач энергоснабжения маломощных приборов освещения и индикации. Например автономного энергоснабжения приборов освещения и индикации на пешеходных переходах, переездах или в частном домовладении.

подробнее…

по запросу


Солнечные батареи — Spares.ru — Солнечная энергетика, Автономные и Инновационные Технологии.

Солнечные батареи – экологически чистая энергетическая независимость.


Солнечная батарея (солнечная панель) – основной элемент одного из самых экологически чистых видов электростанций – солнечных. Задача этого модуля состоит в сборе и преобразовании лучистой энергии Солнца в электричество.

Несомненные плюсы солнечных батарей.

Энергетическая независимость. Развернуть солнечную электростанцию можно в любом районе с достаточной солнечной активностью. Мобильность системы позволяет монтировать ее как в удаленных районах, куда еще не дошли ЛЭП, так и в населенном пункте в качестве альтернативной или дублирующей системы электроснабжения.

  • Использование возобновляемого источника энергии. Этот фактор важен для каждого мыслящего человека, заботящегося о будущем планеты. Солнечная энергия – неисчерпаемый ресурс, использование которого не наносит вреда окружающей среде.
  • Экологичность в самом широком смысле. Работающая солнечная батарея не производит вредных выбросов, шума и вибрации. Она не оказывает вредного воздействия на природу, не вредит и не мешает.

Что выбрать?
На данный момент мы представляем два вида солнечных батарей:
— монокристаллические – состоят из одного кристалла кремния
— поликристаллические – собраны из нескольких кристаллов

Производительность: КПД монокристаллических солнечных батарей достигает от 22 до 24%, против 18-20% у поликристалла.

Цена: Здесь, в лидеры выходит поликристалл. Стоимость поликристаллических солнечных батарей немного меньше, по сравнению с монокристаллами аналогичной мощности.

Вывод – поликристаллические солнечные батареи оптимальны при строительстве крупных солнечных электростанций. В этом случае экономия будет более ощутимой, а мощность всей системы немного уступит чуть более дорогим монокристаллам. В случае же с небольшими солнечными электростанциями, при экономии средств и площади монтажа солнечных панелей, лучше устанавливать монокристаллические солнечные батареи.

Солнечная батарея идеальный источник независимого электроснабжения. Она имеет только один минус – для развертывания действительно выгодной электростанции требуется точный расчет мощностей и грамотный монтаж оборудования.

При работе с нашей компанией Spares.ru эта проблема снимается.

  • Мы являемся прямыми поставщиками продукции
  • Все производственные процессы и отгрузки с заводов-изготовителей контролируются нашими специалистами
  • Инженеры нашей компании произведут расчет оптимальной для Вашего случая системы
  • Квалифицированные специалисты могут осуществить монтаж оборудования в любой, даже самой удаленной точке России.

Солнечная батарея – альтернативная электроэнергия без проблем.

Основы солнечной фотоэлектрической технологии | НРЭЛ

Солнечные элементы, также называемые фотогальваническими элементами, преобразуют солнечный свет непосредственно в электричество.

Фотогальваника (часто сокращенно PV) получила свое название от процесса преобразования свет (фотоны) в электричество (напряжение), что называется фотогальваническим эффектом . Это явление было впервые использовано в 1954 году учеными Bell Laboratories, которые создал рабочий солнечный элемент из кремния, который генерировал электрический ток при воздействии солнечных лучей.Солнечные батареи вскоре стали использоваться для питания космических спутников. и более мелкие предметы, такие как калькуляторы и часы. Сегодня электричество от солнечных батарей стала конкурентоспособной по стоимости во многих регионах, и сейчас внедряются фотоэлектрические системы. в больших масштабах, чтобы помочь питать электрическую сеть.

Кремниевые солнечные батареи

Подавляющее большинство современных солнечных элементов сделаны из кремния и предлагают как разумные цены, так и хорошую эффективность (скорость, с которой солнечная энергия клетка преобразует солнечный свет в электричество).Эти клетки обычно собираются в более крупные модули, которые можно устанавливать на крышах жилых или коммерческих зданий или развернуты на наземных стойках для создания огромных систем масштаба предприятия.

Тонкопленочные солнечные элементы

Другая широко используемая фотоэлектрическая технология известна как тонкопленочные солнечные элементы, поскольку они сделаны из очень тонких слоев полупроводникового материала, такого как кадмий. теллурид меди или диселенид индия галлия.Толщина этих слоев клеток составляет всего несколько микрометров, то есть несколько миллионных долей метра.

Тонкопленочные солнечные элементы могут быть гибкими и легкими, что делает их идеальными для портативных устройств. применения — например, в солдатском рюкзаке — или для использования в других продуктах, таких как окна которые производят электричество от солнца. Некоторые типы тонкопленочных солнечных элементов также приносят пользу. от производственных технологий, которые требуют меньше энергии и легче масштабируются чем технологии производства, необходимые для кремниевых солнечных элементов.

Солнечные батареи III-V

Третий тип фотоэлектрических технологий назван в честь составляющих их элементов. Солнечные элементы III-V в основном состоят из элементов группы III, например, галлия и индия, и группы V — например, мышьяк и сурьма — периодической таблицы. Эти солнечные элементы, как правило, намного дороже в производстве, чем другие технологии.Но они преобразуют солнечный свет в электричество с гораздо более высокой эффективностью. Из-за этого эти солнечные батареи часто используется на спутниках, беспилотных летательных аппаратах и ​​других приложениях, требующих высокое отношение мощности к весу.

Солнечные батареи нового поколения

Исследователи солнечных элементов в NREL и других организациях также изучают множество новых фотоэлектрических технологии, такие как солнечные элементы из органических материалов, квантовые точки и гибридные органические-неорганические материалы (также известные как перовскиты).Эти технологии следующего поколения могут предложить более низкие затраты, большая простота изготовления или другие преимущества. Дальнейшие исследования покажут, будут ли эти обещания могут быть реализованы.

Исследование надежности и интеграции сетей

Фотоэлектрические исследования — это больше, чем просто создание высокоэффективного и недорогого солнечного элемента. Домовладельцы и предприятия должны быть уверены, что солнечные панели, которые они устанавливают, не ухудшает производительность и будет продолжать надежно генерировать электроэнергию в течение многих лет.Коммунальные предприятия и государственные регулирующие органы хотят знать, как добавить солнечные фотоэлектрические системы в электрическую сеть, не нарушая тщательного баланса между спросом и предложением электроэнергии.

Материаловеды, экономические аналитики, инженеры-электрики и многие другие в NREL работает над решением этих проблем и обеспечением чистоты солнечной фотоэлектрической энергии. и надежный источник энергии.


Дополнительные ресурсы

Для получения дополнительной информации о солнечной фотоэлектрической энергии посетите следующие ресурсы:

Основы солнечной фотоэлектрической технологии
U.S. Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики

Energy Kids: солнечная фотоэлектрическая энергия
Управление энергетической информации США

Энергосбережение: использование солнечной энергии дома
Министерство энергетики США

Фотоэлектрические исследования в NREL

Прозрачные гибкие солнечные элементы | Новости Массачусетского технологического института

Представьте себе будущее, в котором солнечные батареи окружают нас повсюду — на окнах и стенах, в сотовых телефонах, ноутбуках и т. д.Новый гибкий прозрачный солнечный элемент, разработанный в Массачусетском технологическом институте, приближает это будущее на один шаг.

Устройство сочетает в себе недорогие органические (углеродосодержащие) материалы с электродами из графена, гибкого прозрачного материала, изготовленного из недорогих и распространенных источников углерода. Этот прогресс в солнечной технологии стал возможен благодаря новому методу нанесения слоя графена толщиной в один атом на солнечный элемент — без повреждения близлежащих чувствительных органических материалов. До сих пор разработчики прозрачных солнечных элементов обычно полагались на дорогие хрупкие электроды, которые имеют тенденцию трескаться при изгибе устройства.Возможность использовать графен вместо этого делает возможными действительно гибкие, недорогие, прозрачные солнечные элементы, которые могут превратить практически любую поверхность в источник электроэнергии.

Фотогальванические солнечные элементы, изготовленные из органических соединений, обладают целым рядом преимуществ по сравнению с современными солнечными элементами из неорганического кремния. Они будут дешевле и проще в производстве. Они будут легкими и гибкими, а не тяжелыми, жесткими и хрупкими, и поэтому их будет легче транспортировать, в том числе в отдаленные регионы, где нет центральной энергосистемы.И они могут быть прозрачными. Многие органические материалы поглощают ультрафиолетовые и инфракрасные компоненты солнечного света, но пропускают видимую часть, которую могут обнаружить наши глаза. Таким образом, органические солнечные элементы могут быть установлены на поверхностях вокруг нас и собирать энергию, а мы этого не замечаем.

За последнее десятилетие исследователи добились значительных успехов в разработке прозрачных органических солнечных элементов. Но они столкнулись с одним упорным камнем преткновения: поиском подходящих материалов для электродов, выводящих ток из ячейки.

«В природе редко можно найти материалы, которые одновременно и электропроводны, и оптически прозрачны», — говорит профессор Цзин Конг с факультета электротехники и компьютерных наук (EECS).

В настоящее время наиболее широко используемым вариантом является оксид индия-олова (ITO). ITO проводящий и прозрачный, но он также жесткий и хрупкий, поэтому, когда органический солнечный элемент изгибается, электрод ITO имеет тенденцию трескаться и отрываться. Кроме того, индий дорог и относительно редок.

Многообещающей альтернативой ITO является графен, форма углерода, которая встречается в листах толщиной в один атом и обладает замечательными характеристиками. Он обладает высокой проводимостью, гибкостью, надежностью и прозрачностью; и он сделан из недорогого и вездесущего углерода. Кроме того, толщина графенового электрода может составлять всего 1 нанометр — это часть толщины электрода из ITO и гораздо лучше подходит для самого тонкого органического солнечного элемента.

Графен бросает вызов

Две ключевые проблемы замедлили массовое внедрение графеновых электродов.Первая проблема заключается в нанесении графеновых электродов на солнечный элемент. Большинство солнечных элементов построены на таких подложках, как стекло или пластик. Нижний графеновый электрод осаждается непосредственно на эту подложку — задача, которую можно решить с помощью процессов, включающих воду, растворители и тепло. Затем добавляются другие слои, заканчивающиеся верхним графеновым электродом. Но поместить этот верхний электрод на поверхность так называемого слоя переноса дырок (HTL) непросто.

«HTL растворяется в воде, а органические материалы под ним чувствительны практически ко всему, включая воду, растворители и тепло», — говорит аспирант EECS Йи Сонг, научный сотрудник Eni-MIT Energy Fellow 2016–2017 и член группы наноматериалов и электроники Kong.В результате исследователи, как правило, продолжали использовать ITO-электрод сверху.

Вторая проблема с использованием графена заключается в том, что два электрода должны играть разные роли. Легкость, с которой данный материал отдает электроны, является заданным свойством, называемым его работой выхода. Но в солнечном элементе только один из электродов должен легко пропускать электроны. В результате, если бы оба электрода были сделаны из графена, потребовалось бы изменить работу выхода одного из них, чтобы электроны знали, куда им двигаться, а изменить работу выхода любого материала непросто.

Гладкий графеновый трансфер

В течение последних трех лет Конг и Сонг работали над решением этих проблем. Они первыми разработали и оптимизировали процесс укладки нижнего электрода на подложку.

В ходе этого процесса они выращивают лист графена на медной фольге. Затем они переносят его на подложку, используя метод, продемонстрированный Конг и ее коллегами в 2008 году. Они наносят слой полимера поверх графенового листа, чтобы поддерживать его, а затем используют кислый раствор для травления медной фольги с обратной стороны, заканчивая со стопкой графен-полимера , которую они переносят в воду для промывки.Затем они просто зачерпывают плавающий пакет графена-полимера с подложкой и удаляют слой полимера с помощью нагревания или промывки ацетоном. Результат: графеновый электрод, лежащий на подложке.

Но вычерпывать верхний электрод из воды невозможно. Вместо этого они превращают плавающий графен-полимерный пакет в своего рода штамп, прижимая к нему каркас из силиконового каучука толщиной в полмиллиметра. Захватив раму пинцетом, они вынимают стопку, просушивают ее и кладут поверх HTL.Затем при минимальном нагреве они могут снять штамп из силиконового каучука и полимерный поддерживающий слой, оставив графен на HTL.

Первоначально электроды, которые Сонг и Конг изготовили с использованием этого процесса, не работали должным образом. Тесты показали, что слой графена не плотно прилегает к HTL, поэтому ток не может эффективно вытекать. Очевидные решения этой проблемы не сработают. Нагрев структуры настолько, чтобы заставить графен прилипнуть, это повредит чувствительную органику.А нанесение какого-либо клея на нижнюю часть графена перед тем, как положить его на HTL, склеит два слоя вместе, но в конечном итоге станет дополнительным слоем между ними, уменьшая, а не увеличивая межфазный контакт.

Сонг решил, что добавление клея к штампу может быть выходом, но не в качестве слоя под графеном.

«Мы подумали, что произойдет, если мы распылим этот очень мягкий липкий полимер поверх графена?» он говорит. «Он не будет находиться в прямом контакте со слоем переноса дырок, но поскольку графен очень тонкий, возможно, его адгезионные свойства останутся неизменными через графен.

Чтобы проверить эту идею, исследователи включили в свой штамп слой этиленвинилацетата, или EVA, прямо поверх графена. Слой EVA очень гибкий и тонкий — вроде пищевой пленки — и может легко разорваться. Но они обнаружили, что полимерный слой, который следует за ним, удерживает его вместе, и устройство сработало именно так, как надеялась Сонг: пленка EVA плотно прилегает к HTL, приспосабливаясь к любым микроскопическим шероховатым деталям на поверхности и заставляя тонкий слой графена под ним. это сделать то же самое.

Этот процесс не только повысил производительность, но и принес неожиданную побочную выгоду. Исследователи думали, что их следующей задачей будет найти способ изменить работу выхода верхнего графенового электрода, чтобы она отличалась от работы нижнего, обеспечивая плавный поток электронов. Но этот шаг не был необходим. Их метод укладки графена на HTL фактически меняет работу выхода электрода на то, что им нужно.

«Нам повезло, — говорит Сун.«Наши верхний и нижний электроды имеют правильные рабочие функции в результате процессов, которые мы используем для их изготовления».

Испытание электродов

Чтобы увидеть, насколько хорошо их графеновые электроды будут работать на практике, исследователям нужно было включить их в функционирующие органические солнечные элементы. Для решения этой задачи они обратились к лаборатории по производству и испытанию солнечных элементов своего коллеги Владимира Буловича, профессора новых технологий Фариборза Масее (1990 г.) и заместителя декана по инновациям Инженерной школы.

Для сравнения, они построили серию солнечных элементов на жестких стеклянных подложках с электродами из графена, ITO и алюминия (стандартный материал для электродов). Плотность тока (или CD, количество тока, протекающего на единицу площади) и эффективность преобразования энергии (или PCE, доля поступающей солнечной энергии, преобразованная в электричество) для новых гибких устройств из графена/графена и стандартных жестких устройств из ITO/графена. были сопоставимы. Они были ниже, чем у устройств с одним алюминиевым электродом, но это было ожидаемым результатом.

«Алюминиевый электрод в нижней части будет отражать часть входящего света обратно в солнечный элемент, поэтому устройство в целом может поглощать больше солнечной энергии, чем прозрачное устройство», — говорит Конг.

PCE для всех их графеновых/графеновых устройств — на жестких стеклянных подложках, а также на гибких подложках — варьировались от 2,8 до 4,1 процента. Исследователи говорят, что хотя эти значения значительно ниже PCE существующих коммерческих солнечных панелей, они являются значительным улучшением по сравнению с PCE, достигнутыми в предыдущей работе с использованием полупрозрачных устройств с полностью графеновыми электродами.

Измерения прозрачности их графен/графеновых устройств дали дополнительные обнадеживающие результаты. Человеческий глаз может обнаруживать свет с длиной волны от 400 до 700 нанометров. Полностью графеновые устройства показали оптическое пропускание 61% во всем видимом режиме и до 69% при 550 нанометрах. «Эти значения [для коэффициента пропускания] являются одними из самых высоких для прозрачных солнечных элементов с сопоставимой эффективностью преобразования энергии в литературе», — говорит Конг.

Гибкие подложки, поведение при изгибе

Исследователи отмечают, что их органический солнечный элемент может быть нанесен на любую поверхность, жесткую или гибкую, прозрачную или нет. «Если вы хотите поместить его, например, на поверхность своего автомобиля, это не будет выглядеть плохо», — говорит Конг. «Вы сможете увидеть то, что было изначально».

Чтобы продемонстрировать эту универсальность, они разместили свои графен-графеновые устройства на гибких подложках, включая пластик, непрозрачную бумагу и полупрозрачную каптоновую ленту.Измерения показывают, что производительность устройств примерно одинакова на трех гибких подложках — и лишь немного ниже, чем у устройств, изготовленных на стекле, вероятно, из-за того, что поверхности более шероховатые, что увеличивает вероятность плохого контакта.

Возможность размещения солнечного элемента на любой поверхности делает его перспективным для использования в бытовой электронике — области, которая быстро развивается во всем мире. Например, солнечные элементы можно было бы изготавливать непосредственно на сотовых телефонах и ноутбуках, а не изготавливать их отдельно, а затем устанавливать, что значительно снизило бы производственные затраты.

Они также хорошо подходят для будущих устройств, таких как самоклеящиеся солнечные элементы и бумажная электроника. Поскольку эти устройства неизбежно сгибались и складывались, исследователи подвергли свои образцы такому же обращению. В то время как все их устройства, в том числе с электродами из ITO, можно было многократно сгибать, устройства с графеновыми электродами можно было сгибать гораздо сильнее, прежде чем их производительность начала снижаться.

Будущие цели

В настоящее время исследователи работают над повышением эффективности своих органических солнечных элементов на основе графена без ущерба для прозрачности.(Увеличение площади активной области приведет к увеличению PCE, но прозрачность снизится.) Согласно их расчетам, максимальное теоретическое PCE, достижимое при текущем уровне прозрачности, составляет 10 процентов.

«Наш лучший PCE составляет около 4 процентов, так что нам еще есть куда двигаться», — говорит Сонг.

Сейчас они также думают, как лучше всего превратить свои солнечные элементы в устройства большой площади, необходимые для покрытия целых окон и стен, где они могли бы эффективно генерировать энергию, оставаясь при этом практически невидимыми для человеческого глаза.

Это исследование было поддержано итальянской энергетической компанией Eni S.p.A. в рамках Центра Eni-MIT Alliance Solar Frontiers. Eni является одним из основателей MIT Energy Initiative.

Эта статья была опубликована в весеннем выпуске Energy Futures, журнала MIT Energy Initiative за весну 2017 года.

Солнечные батареи, использующие ненужный свет

Существующие солнечные элементы могут преобразовывать в электричество только часть солнечной энергии.Cambridge Photon Technology надеется исправить это. Предоставлено: View Stock / Getty

.

Cambridge Photon Technology — дочерняя компания Кембриджского университета, Великобритания, и одна из восьми финалистов премии The Spinoff Prize 2021 года. стремящиеся выжать из своих панелей все возможное количество электричества. К сожалению, производители сталкиваются с ограничениями в том, насколько эффективными они могут сделать устройства.Британская компания Cambridge Photon Technology считает, что нашла способ значительно увеличить количество электроэнергии, которую может производить фотогальванический материал в солнечных батареях.

Все солнечные элементы работают примерно одинаково: свет падает на устройство и возбуждает электроны в ячейке, вызывая протекание электрического тока. Предпочтительным фотогальваническим (PV) материалом является кремний, который может поглощать большую часть падающего солнечного света и преобразовывать его в электричество. Но кремний лучше всего работает с фотонами в красной и ближней инфракрасной части спектра.Фотоны с более длинной длиной волны и меньшей энергией — дальний инфракрасный диапазон, микроволны и радиоволны — не дают достаточно энергии для протекания тока. Зеленые и синие фотоны с более короткими длинами волн содержат больше энергии, чем может выдержать кремний, а избыточная энергия теряется в виде тепла.

Компания Cambridge Photon Technology заявляет, что нашла способ остановить эту трату: преобразование фотонов с более высокой энергией в фотоны с более низкой энергией, которые может использовать солнечный элемент. «Мы пытаемся решить эту проблему, как улучшить производительность солнечной фотоэлектрической энергии и значительно снизить затраты, не отказываясь от устоявшейся кремниевой технологии», — говорит Дэвид Уилсон, глава отдела развития бизнеса в компании.

Максимальная эффективность определяется явлением, называемым пределом Шокли-Квиссера. Все фотоэлектрические материалы обладают свойством, называемым шириной запрещенной зоны, которое определяет, сколько энергии может передаться отдельным электронам; для кремния это 1,1 электрон-вольт. Это соответствует фотонам в ближней инфракрасной части спектра. Фотоны с более высокой энергией, чем эта ширина запрещенной зоны — весь спектр видимого света — могут генерировать электроны, но любая дополнительная энергия фотона за пределами ширины запрещенной зоны материала высвобождается в виде тепла.Из-за этого ограничения обычный солнечный элемент, работающий в идеальных условиях, может преобразовать в электричество в лучшем случае 29% солнечной энергии.

Новый метод, основанный на явлении, называемом делением синглетного экситона, был разработан физиком Акшаем Рао и его командой из Кембриджского университета. Рао также является главным научным сотрудником стартапа. Когда свет попадает на фотоэлектрический материал, он создает экситон, в котором отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная электронная вакансия связаны электростатическим зарядом.Но если материал представляет собой органический полимерный полупроводник, фотон может создать не один, а два менее энергетических экситона, оба из которых могут быть преобразованы в электрический ток. «Вы сохраняете общую энергию, которая входит и выходит, но вы заставляете кремний получать более высокий поток фотонов в той части спектра, которую он хорошо преобразует в электричество», — говорит Уилсон.

Идея расщепления фотонов не уникальна. «В течение многих лет у людей было подозрение, что вы можете использовать это явление деления синглетного экситона в органических полупроводниках, чтобы обойти этот предел Шокли-Квиссера», — говорит Уилсон.Но только в 2014 году Рао и его коллеги, работая в лаборатории физика Ричарда Френда в Кембридже, впервые разработали практический способ сделать это 1 .

С самого начала планировалось коммерциализировать эту работу, — говорит Клаудио Маринелли, инженер-электрик и предприниматель, исполнительный директор компании. Рао поговорил с производителем солнечных панелей, чтобы понять, что нужно отрасли и как его технология может помочь, а затем обратился к людям с деловым опытом, в том числе к Маринелли и Уилсону, с просьбой помочь создать рыночный продукт.

Рао разработал пленку фотонного умножителя, состоящую из слоя органического полимера под названием пентацен, усеянного квантовыми точками селенида свинца — маленькими светоизлучающими комками неорганического материала. Полимер поглощает синие и зеленые фотоны и превращает их в пары экситонов. Эти экситоны перетекают в квантовые точки, которые поглощают их и излучают фотоны красного или инфракрасного излучения с меньшей энергией. Когда пленку помещают поверх кремниевого солнечного элемента, свет от квантовых точек падает на кремний (см. «Сдвиг цвета»).Между тем, красные и инфракрасные волны непосредственно от Солнца проходят через полимерную пленку и попадают на кремний, как обычно. В результате на кремний попадает больше пригодных для использования фотонов, увеличивая производство электрического тока.

Рао подсчитал, что этот метод двойного экситона теоретически может увеличить потенциальную эффективность преобразования солнечных элементов до 35% 2 . По словам Уилсона, компания еще не приблизилась к этому уровню, но к концу 2022 года она надеется создать прототип, который преобразует около 31% солнечного света в электричество.

Более простое решение

Другие подходы также могут повысить эффективность фотоэлектрических систем. Тандемные солнечные элементы, например, используют материалы, такие как группа кристаллов, известных как перовскиты, которые могут улавливать фотоны с более короткой длиной волны. Материалы можно использовать для создания солнечных элементов, которые затем можно соединить с кремниевыми элементами, создав гибридное устройство, производящее больше электроэнергии. Но сложность с такой установкой, утверждает Уилсон, заключается в том, что заставить два устройства работать вместе, производя разные токи, может быть сложно.Создание солнечных элементов из другого материала также требует дополнительного производственного процесса и нового оборудования, что может привести к росту затрат. «Весь наш подход заключался в том, чтобы избежать этих проблем и сделать простой, нетоксичный материал без электрических соединений, что очень мало усложняет существующую конструкцию», — говорит Уилсон.

Идея Cambridge Photon Technology кажется осуществимой, говорит Кристофер Бардин, химик из Калифорнийского университета в Риверсайде, не связанный с компанией.«Это многообещающая технология, которая обеспечивает простую альтернативу тандемным элементам», — говорит он.

Пленка фотонного умножителя компании может легко вписаться в существующие производственные процессы, говорит Уилсон. Готовую пленку можно продавать производителям солнечных панелей для размещения на их фотоэлектрических модулях. Более простой подход может состоять в том, чтобы продать предварительное решение компаниям, которые производят слой винилацетата, покрывающий кремний, или стеклянные панели, покрывающие солнечные элементы. Затем производители панелей собирали уже обработанные компоненты в готовое устройство.Каким бы ни был подход, Уилсон надеется, что продукт будет готов к выпуску на рынок примерно через три года.

В Cambridge Photon Technology работает около дюжины человек, и компания привлекла 1 миллион фунтов стерлингов (1,4 миллиона долларов США) в виде акционерного капитала. Он также имеет ряд исследовательских грантов и имеет доступ к исследователям и объектам Кембриджского университета для дальнейшего развития технологии. Он получил лицензию на четыре ключевых патента университета.

Хотя компания сделала прототипы пленки и квантовых точек, чтобы показать, что они достаточно эффективны для работы в продукте, она не собрала все части в работающий солнечный элемент с повышенной эффективностью.По словам Уилсона, как только компания докажет, что ее технология жизнеспособна, потенциальная отдача может быть большой. «Действительно ясно, что существует довольно острая необходимость», — говорит он. «И эта технология, если она будет работать, как обещано, будет иметь большое значение для удовлетворения этой потребности».

Как работают солнечные батареи | HowStuffWorks

Кремний обладает некоторыми особыми химическими свойствами, особенно в его кристаллической форме. Атом кремния имеет 14 электронов, расположенных на трех разных оболочках. Первые две оболочки, содержащие два и восемь электронов соответственно, полностью заполнены.Однако внешняя оболочка заполнена только наполовину и содержит всего четыре электрона. Атом кремния всегда будет искать способы заполнить свою последнюю оболочку, и для этого он поделится электронами с четырьмя соседними атомами. Это похоже на то, как каждый атом держится за руки со своими соседями, за исключением того, что в этом случае у каждого атома есть четыре руки, соединенные с четырьмя соседями. Это то, что формирует кристаллическую структуру , и эта структура оказывается важной для этого типа фотоэлемента.

Единственная проблема заключается в том, что чистый кристаллический кремний является плохим проводником электричества, потому что ни один из его электронов не может свободно перемещаться, в отличие от электронов в более оптимальных проводниках, таких как медь.Чтобы решить эту проблему, кремний в солнечном элементе имеет примесей — другие атомы, намеренно смешанные с атомами кремния, — что немного меняет принцип работы. Обычно мы думаем о примесях как о чем-то нежелательном, но в данном случае без них наша клетка работать не будет. Рассмотрим кремний с атомом фосфора здесь и там, может быть, один на каждый миллион атомов кремния. Фосфор имеет пять электронов на внешней оболочке, а не четыре. Он по-прежнему связан с соседними атомами кремния, но в каком-то смысле у фосфора есть один электрон, которому не с кем держаться за руки.Он не является частью связи, но в ядре фосфора есть положительный протон, удерживающий его на месте.

Когда к чистому кремнию добавляется энергия, например, в виде тепла, это может привести к тому, что несколько электронов разорвут свои связи и покинут свои атомы. В каждом случае остается отверстие. Эти электроны, называемые свободными носителями , затем беспорядочно блуждают по кристаллической решетке в поисках другой дыры, в которую можно попасть, и переносят электрический ток. Однако в чистом кремнии их так мало, что они не очень полезны.

Но наш нечистый кремний с примесью атомов фосфора — это совсем другая история. Требуется намного меньше энергии, чтобы выбить один из наших «лишних» электронов фосфора, потому что они не связаны связью с какими-либо соседними атомами. В результате большинство этих электронов вырываются на свободу, и у нас гораздо больше свободных носителей, чем было бы в чистом кремнии. Процесс добавления примесей специально называется легированием , а при легировании фосфором полученный кремний называется N-типа («n» для отрицательного) из-за преобладания свободных электронов.Легированный кремний N-типа является гораздо лучшим проводником, чем чистый кремний.

Другая часть типичного солнечного элемента легирована элементом бором, который имеет только три электрона во внешней оболочке вместо четырех, чтобы стать кремнием P-типа. Вместо свободных электронов P-типа («p» означает «положительный») имеет свободные отверстия и несет противоположный (положительный) заряд.

На следующей странице мы более подробно рассмотрим, что происходит, когда эти два вещества начинают взаимодействовать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Как работают фотоэлектрические элементы? | Управление научной миссии

Гил Книр

 

 

вернуться к рассказу [email protected] «На краю солнечного света»

Что такое фотоэлектричество?

Фотовольтаика — это прямое преобразование света в электричество на атомарном уровне.Некоторые материалы обладают свойством, известным как фотоэлектрический эффект, который заставляет их поглощать фотоны света и высвобождать электроны. Когда эти свободные электроны захватываются, возникает электрический ток, который можно использовать в качестве электричества.

Фотоэлектрический эффект был впервые отмечен французским физиком Эдмундом Беккерелем в 1839 году, который обнаружил, что некоторые материалы производят небольшое количество электрического тока при воздействии света. В 1905 году Альберт Эйнштейн описал природу света и фотоэлектрический эффект, на которых основана фотогальваническая технология, за что впоследствии он получил Нобелевскую премию по физике.Первый фотоэлектрический модуль был построен Bell Laboratories в 1954 году. Он был заявлен как солнечная батарея и был в основном просто диковинкой, поскольку был слишком дорогим, чтобы получить широкое распространение. В 1960-х годах космическая промышленность впервые начала серьезно использовать эту технологию для обеспечения питания космических кораблей. Благодаря космическим программам технология продвинулась вперед, была установлена ​​ее надежность, а стоимость начала снижаться. Во время энергетического кризиса 1970-х годов фотоэлектрические технологии получили признание как источник энергии для некосмических приложений.

 

На приведенной выше диаграмме показана работа простого фотоэлектрического элемента, также называемого солнечным элементом. Солнечные элементы изготавливаются из тех же видов полупроводниковых материалов, таких как кремний, используемых в микроэлектронной промышленности. Для солнечных элементов тонкая полупроводниковая пластина специально обрабатывается для формирования электрического поля, положительного с одной стороны и отрицательного с другой. Когда световая энергия попадает на солнечный элемент, электроны выбиваются из атомов в полупроводниковом материале.Если электрические проводники присоединены к положительной и отрицательной сторонам, образуя электрическую цепь, электроны могут быть захвачены в виде электрического тока, то есть электричества. Затем это электричество можно использовать для питания нагрузки, такой как свет или инструмент.

Несколько солнечных элементов, электрически соединенных друг с другом и установленных в опорной конструкции или раме, называется фотогальваническим модулем. Модули предназначены для подачи электроэнергии определенного напряжения, например, в общую систему 12 вольт.Производимый ток напрямую зависит от того, сколько света падает на модуль.

 

Несколько модулей можно соединить вместе, чтобы сформировать массив. Как правило, чем больше площадь модуля или массива, тем больше электроэнергии будет произведено. Фотоэлектрические модули и массивы производят электричество постоянного тока. Они могут быть соединены как последовательно, так и параллельно для получения любой требуемой комбинации напряжения и тока.

 

Сегодня наиболее распространенные фотоэлектрические устройства используют один переход или интерфейс для создания электрического поля внутри полупроводника, такого как фотоэлемент.В однопереходной фотоэлектрической ячейке только фотоны, энергия которых равна или превышает ширину запрещенной зоны материала ячейки, могут освободить электрон для электрической цепи. Другими словами, фотогальванический отклик однопереходных ячеек ограничивается частью солнечного спектра, энергия которой превышает ширину запрещенной зоны поглощающего материала, и фотоны с меньшей энергией не используются.

Одним из способов обойти это ограничение является использование двух (или более) разных ячеек с более чем одной запрещенной зоной и более чем одним переходом для генерирования напряжения.Их называют «многопереходными» ячейками (также называемыми «каскадными» или «тандемными» ячейками). Многопереходные устройства могут достичь более высокой общей эффективности преобразования, поскольку они могут преобразовывать большую часть энергетического спектра света в электричество.

Как показано ниже, многопереходное устройство представляет собой набор отдельных однопереходных ячеек в порядке убывания ширины запрещенной зоны (Eg). Верхняя ячейка захватывает высокоэнергетические фотоны и пропускает остальные фотоны для поглощения ячейками с нижней запрещенной зоной.

 

Большая часть сегодняшних исследований многопереходных элементов сосредоточена на арсениде галлия как на одном (или на всех) элементах-компонентах. Такие элементы достигли эффективности около 35% при концентрированном солнечном свете. Другими материалами, изученными для многопереходных устройств, были аморфный кремний и диселенид меди-индия.

В качестве примера, показанное ниже многопереходное устройство использует верхнюю ячейку из фосфида галлия-индия, «туннельный переход», чтобы облегчить поток электронов между ячейками, и нижнюю ячейку из арсенида галлия.

 

Â

 

вернуться к рассказу [email protected] «На краю солнечного света»

 


Присоединяйтесь к нашему растущему списку подписчиков — подпишитесь на нашу экспресс-доставку новостей и вы будете получать по электронной почте сообщение каждый раз, когда мы публикуем новую историю!!!

 

Еще Заголовки

 

КОНЕЦ .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.