Які бувають сонячні батареї. Різновиди і характеристики

Поділитися

Що таке сонячна батарея?

Для отримання теплової і електричної енергії з сонячного випромінювання використовують спеціальне обладнання, відоме як сонячні панелі. Інколи їх також називають сонячними батареями. За принципом роботи вони поділяються на:

  • Фотоелементи
  • Теплові колектори

В першому типі, фотоелементах, світлові та інфрачервоні промені відразу перетворюються на електрику. Це можливо завдяки напівпровідниковим властивостям чистого кремнію та деяких хімічних сполук. Коли на комірку сонячної панелі потрапляє світло, виникає різниця потенціалів, що завдяки p-n переходу створює струм. Невеликий, з однієї не більше 0,6 В незалежно від її розміру. З’єднані послідовно окремі комірки дають можливість підвищити вихідну напругу. Тому вони й називаються сонячними батареями – тобто низкою однакових елементів.

Солнечные панели

Сонячні колектори мають рідкий теплоносій, який поглинає інфрачервоне випромінювання, нагрівається, розширюється та циркулює у замкненій системі. Ним можуть слугувати:

  • Вода
  • Мінеральні олії
  • Соляні розчини

Теплоносій або нагріває воду для опалення і побутових чи промислових потреб, або крутить лопаті турбін, які виробляють електрику.

Різновиди сонячних панелей

Промисловість виробляє три основних типи сонячних панелей:

  • Монокристалічні
  • Полікристалічні
  • Тонкоплівкові

В перших двох використовують чистий кремній з напиленням легуючих матеріалів на зовнішній і струмопровідною основою на тильній сторонах. Тонкоплівкові сонячні батареї можуть бути з аморфного кремнію чи інших напівпровідникових матеріалів, також з додатковим напиленням і струмоприймальними елементами. Всі види потребують прозорого зовнішнього шару зі скла чи полімерів для захисту від вологи і механічних пошкоджень.

Типи сонячних батарей

Сонячні батареї використовують в побуті, для промислового виробництва електрики і як елементи живлення космічних апаратів. Через це до них висуваються різні вимоги:

  1. Ефективність (ККД)
  2. Строк служби
  3. Вага
  4. Вартість

Найдоцільніший для встановлення тип сонячних панелей в кожному випадку обирають за співвідношенням цих показників. Також враховують:

  • Температурний коефіцієнт – залежність втрати потужності від коливань температур навколишнього середовища;
  • Гарантію виробітку – з часом потужність знижується, але є термін, коли ці зміни не перевищують 10-15%;
  • Розмір – яку площу сонячних панелей потрібно мати для виробництва 1 кВт електроенергії.

Монокристалічні – найдорожчі, з найбільшою вагою, але при цьому в них найвищий ККД (до 25%), найменша площа для виробництва 1 кВт (до 8 м²), найдовший строк служби (20 – 25 років) з найнижчими втратами потужності від температури і часу.

Тонкоплівкові найдешевші і найлегші, з трошки більшою за монокристали робочою площею, але гарантійний термін в них не перевищує 3 років і вони дуже залежні від погодних умов.

Полікристалічні сонячні панелі потребують в декілька разів більших за монокристали і плівки площ для виробництва 1 кВт, але по іншим показникам вони не набагато поступаються монокристалічним сонячним батареям, і в десятки разів кращі за плівкові.

Фотоелементи для тонкоплівкових сонячних батарей виробляють з використанням:

  • Аморфного кремнію
  • Діселеніду індію і міді
  • Телуриду кадмію

Для створення p-n переходів напівпровідникові матеріали легують фосфором, галієм або сіркою. Як анод використовують напилення молібдену, оксиди цинку, олова чи галію. Катодом (струмоприймачем) слугують металеві пластини.
Виготовлення сонячних панелей

Отримати електрику від сонячних батарей колекторного типу складніше, але їхній ККД в земних умовах може сягати 25-35%. Якщо для опалення і водопостачання достатньо підігріти теплоносій до 100° С, то для турбін потрібна перегріта пара з температурою 350-500° С і тиском 15 МПа. Для цього будують «сонячні вежі» і розмішують навкруги них дзеркала, що концентрують відбите сонячне проміння на невеликій площі приймача. Або використовують новітню розробку: параболічні концентратори з двигуном Стірлінга. Вони відносно невеликі за розміром і можуть рухатись, підставляючи відбивні поверхні у найкраще положення щодо сонця впродовж дня.

Використання різних сонячних батарей в побуті і промисловості

Зважаючи на всі чинники і вимоги, для забезпечення електрикою окремих домогосподарств використовують монокристалічні або тонкоплівкові сонячні батареї. В промислових сонячних електростанціях найдоцільнішим є встановлення полікристалічних сонячних панелей. В космосі також користуються полікристалічними сонячними панелями, але при цьому чистота кремнію в них доходить до 99,999%. Їх виробляють за складною технологією багатошарового нанесення, що дає можливість перетворювати на електрику сонячне випромінювання різної частоти. Це доводить ККД до неймовірних 40%, які поки що неможливо отримати в земних умовах.

Виробляти електрику з світла, використовуючи пласкі сонячні панелі на великих електростанціях і в домогосподарствах вигідно навіть в помірних широтах. Це доведено досвідом Данії та Німеччини. А в спекотних і посушливих регіонах планети більший потенціал мають сонячні колектори. Вони вже працюють в Каліфорнії (США), Мексиці, Іспанії, Марокко, Єгипті та інших південних країнах. Бо там найбільша кількість світлових днів і найвищі середньорічні температури. Крім того, більшість країн, завдяки “зеленим тарифам”, дають змогу продавати надлишки енергії.

Сонячні батареї працюють навіть взимку

Останнім часом з’явився дуже цікавий і перспективний гібрид сонячних батарей – Smartflower. Він схожий на величезну квітку соняха. Розмір пелюсток до 10 метрів, сервомотор повертає їх за сонцем і регулює кут нахилу. А під час сильного вітру, вночі або в дощ агрегат автоматично складає робочі поверхні і опускає їх у безпечне положення. Заявлена потужність 3,2 кВт/годину, за рік можна отримати від 3200 до 6400 кВт залежно від клімату. «Сонячна квітка» вже користується масовим попитом в Європі і США.

Поділитися
Щоб отримати безкоштовну консультацію по запитанню що вас цікавить - залиште свої дані і
Ми звяжемось з вами!