Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Alternativna energija je v Evropi najbolj razvita in prikazuje rezultate njihove perspektive. Obstajajo nove vrste sončnih celic, ki povečujejo njihovo učinkovitost.

Če želite zagotoviti delovanje industrijske zgradbe ali stanovanja na račun sončne energije, se morate najprej seznaniti z razlikami v opremi, razumeti, kateri sončni kolektorji so primerni za podnebne razmere v določeni regiji.

Pomagali bomo razumeti to vprašanje. V članku je opisan princip delovanja fotoelektričnih pretvornikov, podan je pregled različnih tipov sončnih celic z navedbo njihovih značilnosti, prednosti in slabosti. Po pregledu materiala lahko naredite pravo izbiro za ureditev učinkovitega solarnega sistema.

Načelo delovanja sončnih kolektorjev

Velika večina sončnih celic je fizično fotoelektričnih pretvornikov. Elektrogeneracijski učinek se pojavi na mestu polprevodniškega pn spoja.

Silikonske rezine so osnova cene sončnih kolektorjev, vendar pa jih boste morali uporabiti kot 24-urni vir energije, zato boste morali dodatno kupiti drage polnilne baterije

Plošča je sestavljena iz dveh silicijevih rezin z različnimi lastnostmi. Pod delovanjem svetlobe v enem od njih je pomanjkanje elektronov, v drugem pa njihov presežek. Vsaka plošča ima bakrene vodilne trakove, ki so priključeni na pretvornike napetosti.

Industrijski sončni kolektor je sestavljen iz množice laminiranih fotovoltaičnih celic, ki so povezane med seboj in nameščene na fleksibilno ali togo podlago.

Učinkovitost opreme je v veliki meri odvisna od čistosti silicija in orientacije njegovih kristalov. Ti parametri poskušajo izboljšati inženirje zadnjih desetletij. Glavni problem so visoki stroški procesov, ki so osnova čiščenja silicija in lokacije kristalov v eni smeri na celotnem panelu.

Vsako leto se največja učinkovitost različnih solarnih panelov spreminja navzgor, saj so v raziskave novih fotovoltaičnih materialov vložene milijarde dolarjev

Polprevodnike fotoelektričnih pretvornikov lahko izdelamo ne samo iz silicija, temveč tudi iz drugih materialov - princip delovanja baterije se ne spremeni.

Vrste fotoelektričnih pretvornikov

Razvrščajo industrijske sončne celice glede na njihove konstrukcijske značilnosti in vrsto delovne fotoelektrične plasti.

Te vrste baterij se razlikujejo po tipu naprave:

  • prilagodljive plošče;
  • trdi moduli.

Fleksibilne tankoplastne plošče zaradi svoje vsestranskosti pri montaži postopoma zavzemajo naraščajočo nišo, saj jih lahko namestite na večini površin z različnimi arhitekturnimi oblikami.

Dejanske lastnosti sončnih kolektorjev so običajno nižje od tistih, ki so navedene v navodilih. Zato je pred namestitvijo na dom priporočljivo videti podoben izveden projekt.

Glede na vrsto delovne fotoelektrične plasti so sončne celice razdeljene v naslednje vrste:

  1. Silicij: monokristalni, polikristalni, amorfni.
  2. Telurij-kadmij.
  3. Na osnovi indij-bakrov-galijev selenid.
  4. Polimer.
  5. Organsko
  6. Na osnovi galijevega arzenida.
  7. Kombinirana in večplastna.

Za splošnega potrošnika so zanimivi vse vrste sončnih kolektorjev, ampak le dve prvi kristalni podvrsti.

Čeprav imajo nekatere druge vrste panelov visoko učinkovitost, se zaradi visokih stroškov ne uporabljajo veliko.

Monokristalne plošče je enostavno uganiti na belih kvadratih v kotih posameznih elementov Priporočljivo je, da so polikristalne plošče usmerjene proti vzhodu in zahodu, za južno stran pa je bolje kupiti modul z enim kristalom. Tankoplastni sončni kolektorji so priljubljeni pri proizvodnji prenosnih turističnih solarnih panelov Na vesoljskih satelitih se aktivno uporabljajo sončni kolektorji z vsebnostjo indija Solarni arzen z galijevim arzenidom postane strupen samo z neposrednim stikom z vodo. Redki kovinski sončni kolektorji so lahko izdelani vseh velikosti in oblik. Organski sončni kolektorji še niso na voljo množičnemu potrošniku zaradi nezadostnega preskušanja tehnologije. Polimerne sončne celice imajo nizko učinkovitost, zato širjenje še ni prejelo

Silicijeve fotonapetostne celice so precej občutljive na toploto. Osnovna temperatura za merjenje proizvodnje energije je 25 ° C. S povečanjem za eno stopnjo se učinkovitost panelov zmanjša za 0, 45-0, 5%.

Naslednje podrobnosti bodo obravnavane sončne celice, ki so najbolj zanimive za potrošnike.

Značilnosti plošč na osnovi silicija

Silicij za sončne celice je narejen iz kremenovega prahu - kristali zemeljskega kvarca. Najbolj bogate zaloge surovin so v Zahodni Sibiriji in na Srednjem Uralu, zato so možnosti za to smer sončne energije skoraj neskončne.

Tudi zdaj kristalne in amorfne silicijeve plošče zavzemajo več kot 80% trga. Zato je vredno razmisliti o njih podrobneje.

Monokristalne silicijeve plošče

Sodobne monokristalne silicijeve rezine (mono-Si) imajo po celotni površini enakomerno temno modro barvo. Za njihovo proizvodnjo uporablja najbolj čisti silicij. Monokristalne fotovoltaike med vsemi silicijskimi rezinami imajo najvišjo ceno, vendar zagotavljajo najboljšo učinkovitost.

Veliki monokristalni sončni kolektorji z vrtljivimi mehanizmi se popolnoma ujemajo s puščavskimi pokrajinami. Zagotavlja pogoje za maksimalno učinkovitost.

Visoki stroški proizvodnje so posledica kompleksnosti orientacije vseh silicijevih kristalov v eni smeri. Zaradi teh fizikalnih lastnosti delovne plasti je največja učinkovitost zagotovljena le, ko so sončni žarki pravokotni na površino plošče.

Monokristalne baterije potrebujejo dodatno opremo, ki jih avtomatsko vrti čez dan, tako da je ravnina plošč čim bolj pravokotna na sončne žarke.

Silicijeve plasti z enostransko usmerjenimi kristali izrežemo iz valjaste kovinske palice, tako da imajo končni fotonapetostni bloki obliko kvadra, zaobljenega na vogalih.

Prednosti enokristalnih silicijevih baterij so:

  1. Visoka učinkovitost pri vrednosti 17-25%.
  2. Kompaktnost - manjša površina postavitve opreme na enoto moči v primerjavi s polikristalnimi silicijskimi ploščami.
  3. Trajnost - zadostna učinkovitost proizvodnje električne energije je zagotovljena do 25 let.

Takšne baterije imajo samo dve pomanjkljivosti:

  1. Visoki stroški in dolga vračila.
  2. Občutljivost na onesnaženje . Prah razpršuje svetlobo, zato se učinkovitost solarnih plošč, ki jih pokriva, močno zmanjša.

Zaradi potrebe po neposredni sončni svetlobi so monokristalni sončni kolektorji nameščeni predvsem na odprtih površinah ali na višini. Čim bližje je teren na ekvatorju in več sončnih dni je bolj primerna namestitev te vrste fotovoltaičnih celic.

Polikristalni solarni paneli

Polikristalne silicijeve plošče (multi-Si) imajo neenakomerno modro barvo zaradi raznolike orientacije kristalov. Čistost silicija, uporabljenega pri njihovi proizvodnji, je nekoliko nižja od čistosti analogov z enim kristalom.

Večsmerni kristali zagotavljajo visoko učinkovitost pri difuzni svetlobi - 12-18%. Nižja je kot v enosmernih kristalih, vendar se v pogojih oblačnega vremena izkaže, da so takšne plošče učinkovitejše.

Zaradi heterogenosti materiala se znižajo stroški proizvodnje silicija. Prečiščena kovina za polikristalne sončne celice brez posebnih trikov se vlije v kalupe.

Pri proizvodnji se uporabljajo posebne tehnike za tvorbo kristalov, vendar njihova smer ni nadzorovana. Po ohladitvi se silicij razreže v plasti in obdeluje po posebnem algoritmu.

Polikristalne plošče ne zahtevajo stalne orientacije proti soncu, zato se za njihovo namestitev aktivno uporabljajo strehe hiš in industrijskih objektov.

Podnevi, z lahkimi oblaki, prednosti amorfnih silicijevih sončnih kolektorjev ne bodo opazne, njihove prednosti pa so razkrite samo z gostimi oblaki ali v senci (+)

Prednosti solarnih celic z večsmernimi kristali so:

  1. Visoka učinkovitost pri svetlobnih pogojih.
  2. Možnost nepremične namestitve na strehah stavb.
  3. Nižji stroški kot monokristalni paneli.
  4. Trajanje delovanja - padec učinkovitosti po 20 letih delovanja je le 15-20%.

Na voljo so tudi slabosti polikristalnih plošč:

  1. Zmanjšana učinkovitost z vrednostjo 12-18%.
  2. Relativna obremenjenost - več prostora je potrebno za namestitev na enoto moči v primerjavi z analogi z enim kristalom.

Polikristalni sončni kolektorji pridobivajo vse večji tržni delež med drugimi silicijskimi baterijami. To zagotavlja velik potencial za zmanjšanje stroškov njihove proizvodnje. Učinkovitost takšnih panelov se prav tako vsako leto povečuje, hitro se približuje 20% masovnih izdelkov.

Amorfni silicijevi sončni kolektorji

Proizvodni mehanizem amorfnih silicijevih sončnih kolektorjev se bistveno razlikuje od proizvodnje kristalnih fotovoltaičnih celic. Ne uporablja čistega nekovinskega materiala, temveč njegov hidrid, katerega vroče hlape se odlagajo na podlago.

Zaradi te tehnologije se ne oblikujejo klasični kristali, stroški proizvodnje pa se močno zmanjšajo.

Fotonapetostne celice oborjenega amorfnega silicija se lahko pritrdijo na fleksibilni polimerni substrat in na togo stekleno ploščo.

V tem trenutku že obstajajo tri generacije panelov iz amorfnega silicija, v katerih je učinkovitost opazno povečana. Če so imeli prvi fotonapetostni moduli učinkovitost 4–5%, so na trgu že drugi modeli generacije z učinkovitostjo 8-9%.

Amorfne plošče najnovejše zasnove imajo učinkovitost do 12% in se že začenjajo pojavljati v prodaji, vendar so še vedno precej drage.

Zaradi značilnosti te proizvodne tehnologije je mogoče ustvariti silicijev sloj na trdni in fleksibilni podlagi. Zaradi tega se amorfni silicijevi moduli aktivno uporabljajo v fleksibilnih tankoplastnih solarnih modulih. Toda možnosti z elastično podporo so veliko dražje.

Fizikalno-kemijska struktura amorfnega silicija omogoča maksimalno absorpcijo fotonov šibke razpršene svetlobe za proizvodnjo električne energije. Zato so takšne plošče primerne za uporabo na severnih območjih z velikimi prostimi območji.

Učinkovitost akumulatorjev na osnovi amorfnega silicija se pri visokih temperaturah ne zmanjšuje, čeprav so v tem parametru slabši od panela galijevega arzenida.

Zaradi enake cene opreme so sončni kolektorji iz silicijevega hidrida boljši kot njihovi monokristalni in polikristalni kolegi (+)

Če povzamemo, lahko določite naslednje prednosti amorfnih sončnih kolektorjev:

  1. Vsestranskost - sposobnost izdelave fleksibilnih in tankih plošč, namestitev baterij na katerokoli arhitekturno obliko.
  2. Visoka učinkovitost pri difuzni svetlobi.
  3. Stabilno delovanje pri visokih temperaturah.
  4. Preprostost in zanesljivost zasnove . Takšne plošče praktično ne zlomijo.
  5. Ohranjanje zmogljivosti v težkih pogojih - manjši padec zmogljivosti, če je površina prašna kot pri kristalnih analogih

Življenjska doba takšnih fotonapetostnih celic, začenši od druge generacije, je 20-25 let s padcem moči 15-20%. Slabosti amorfnih silicijevih panelov lahko pripišemo samo potrebi po velikih površinah za namestitev potrebne energije.

Pregled naprave brez silicija

Nekateri sončni kolektorji, izdelani iz redkih in dragih kovin, imajo učinkovitost več kot 30%. Ti so večkrat dražji od svojih silicijevih primerkov, vendar so zaradi posebnih značilnosti še vedno v visokotehnološki trgovski niši.

Redki kovinski solarni paneli

Obstaja več vrst sončnih kolektorjev iz redkih kovin in vsi nimajo večje učinkovitosti kot moduli z enim kristalom.

Vendar pa sposobnost dela v ekstremnih pogojih proizvajalcem takšnih sončnih panelov omogoča proizvodnjo konkurenčnih izdelkov in nadaljnje raziskave.

Plošče iz kadmijevega telurida se v veliki meri uporabljajo za obloge stavb v ekvatorialnih in arabskih državah, kjer se njihova površina čez dan segreje do 70-80 stopinj čez dan.

Glavne zlitine, ki se uporabljajo za izdelavo fotovoltaičnih celic, so kadmijev telurid (CdTe), indij-baker-galijev selenid (CIGS) in indijev-bakrov selenid (CIS).

Kadmij je strupen kovin, indij, galij in telur sta precej redka in draga, zato je masovna proizvodnja sončnih celic, ki temeljijo na njih, celo teoretično nemogoča.

Učinkovitost takih panelov je na ravni 25-35%, čeprav v izjemnih primerih lahko doseže do 40%. Prej so se uporabljali predvsem v vesoljski industriji, zdaj pa se je pojavila nova obetavna smer.

Zaradi stabilnega delovanja fotovoltaičnih celic iz redkih kovin pri temperaturah 130-150 ° C se uporabljajo v sončnih termoelektrarnah. Hkrati so sončni žarki desetine ali stotine ogledal osredotočeni na majhno ploščo, ki istočasno proizvaja elektriko in zagotavlja prenos toplotne energije v vodni toplotni izmenjevalnik.

Zaradi segrevanja vode nastaja para, ki povzroča vrtenje turbine in proizvodnjo električne energije. Tako se sončna energija istočasno pretvarja v električno energijo na dva načina z največjo učinkovitostjo.

Polimerni in organski analogi

Fotonapetostni moduli na osnovi organskih in polimernih spojin so se začeli razvijati šele v zadnjem desetletju, vendar so raziskovalci že dosegli pomemben uspeh. Največji napredek je pokazala evropska družba Heliatek, ki je že opremila več visokih stavb z ekološkimi sončnimi paneli.

Debelina konstrukcije zvitka filma tipa HeliaFilm je samo 1 mm.

V proizvodnji polimernih plošč se uporabljajo snovi, kot so karbonski fulereni, bakrov ftalocianin, polifenilen in drugi. Učinkovitost takšnih sončnih celic že dosega 14–15%, stroški proizvodnje pa so nekajkrat manjši kot stroški za kristalne sončne celice.

Obstaja akutno vprašanje pojma degradacija organske delovne plasti. Do sedaj ni bilo mogoče zanesljivo potrditi stopnje njegove učinkovitosti po več letih delovanja.

Prednosti ekoloških sončnih celic so:

  • možnost okoljsko varnega odlaganja;
  • nizki stroški proizvodnje;
  • prilagodljiva zasnova.

Slabosti takšnih fotonapetostnih celic vključujejo relativno nizko učinkovitost in pomanjkanje zanesljivih informacij o obdobjih stabilnega delovanja plošč. Možno je, da bodo v 5-10 letih vse slabosti organskih sončnih celic izginile in postale bodo resni konkurenti za silicijeve rezine.

Kakšno solarno ploščo izbrati?

Izbira sončnih kolektorjev za podeželske hiše na zemljepisni širini 45-60 ° ni težavna. Pri tem je vredno razmisliti le o dveh možnostih: polikristalni in monokristalni silicijevi plošči.

S pomanjkanjem prostora je bolje dati prednost bolj učinkovitim modelom z enostransko usmerjenostjo kristalov, pri neomejenem območju pa je priporočljivo kupiti polikristalne baterije.

Osredotočite se na napovedi analitičnih podjetij o razvoju trga sončnih kolektorjev ni vredno, saj njihovi najboljši vzorci morda še niso bili izumljeni

Bolje je izbrati določenega proizvajalca, zahtevano moč in dodatno opremo z udeležbo vodij podjetij, ki se ukvarjajo s prodajo in montažo takšne opreme. Vedeti morate, da se kakovost in cena fotonapetostnih modulov največjih proizvajalcev malo razlikujeta.

Treba je opozoriti, da pri naročanju niza opreme "na ključ", bodo stroški sončnih kolektorjev sami znašali le 30-40% celotnega zneska. Vračilna doba za takšne projekte je 5-10 let in je odvisna od stopnje porabe energije in možnosti prodaje presežne električne energije v mestno omrežje.

Nekateri mojstri raje zbirajo sončne celice z lastnimi rokami. Na naši spletni strani so izdelki s podrobnim opisom tehnologije izdelave takšnih panelov, njihova povezava in ureditev ogrevalnih solarnih sistemov.

Svetujemo vam, da preberete:

  1. Kako narediti sončno baterijo to storite sami: navodila za samostojno sestavljanje
  2. Solarni sistemi ogrevanja: analiza tehnologij za ureditev ogrevanja na osnovi solarnih sistemov
  3. Priključna shema solarnih baterij: na krmilnik, na akumulator in na sisteme, ki se uporabljajo

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Представленные видеоролики показывают работу различных солнечных панелей в реальных условиях. Также они помогут разобраться в вопросах выбора сопутствующего оборудования.

Правила выбора солнечных панелей и сопутствующего оборудования:

Виды солнечных панелей:

Тестирование монокристаллической и поликристаллической панелей:

Для населения и небольших промышленных объектов реальной альтернативы кристаллическим кремниевым панелям пока что нет. Но темпы разработки новых типов солнечных батарей позволяют надеяться, что скоро энергия солнца станет главным источником электроэнергии во многих загородных домах.

Всем заинтересованным в вопросе выбора и использования солнечных батарей предлагаем оставлять комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждениях. Kontaktni obrazec se nahaja v spodnjem bloku.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Gradnja