Сонячні батареї. Типи та особливості

Сучасний розвиток світової економіки невід’ємно пов’язаний із зростанням темпів виробництва енергії, що в свою чергу перевищує темпи зростання населення Землі. Зараз перед енергетикою стоїть багато проблем, і найбільш гостра — проблема її джерел. На сьогоднішній день 6 млрд. чоловік на Землі споживають більше 12 млрд. кВт енергії за рік, тобто у середньому 2 кВт на людину. Біля 90% енергії ми отримуємо за рахунок органічних видів палива — нафти, газу, вугілля. Ці джерела енергії називають невідновлюваним, бо швидкість їх нагромадження в надрах Землі набагато менша швидкості їх витрачання — приблизно у 106 разів. Тому у світі все більше звертають увагу на використання так званих відновлюваних джерел енергії — тепла Землі, енергії вітру, сонячного випромінювання.

Практично всі джерела енергії повністю зумовлені прямою дією Сонця. Серед зазначених джерел одним із найбільш перспективних є пряме перетворення сонячного випромінювання в електрику в напівпровідникових сонячних елементах. Такі елементи називаються сонячні батареї або фотовольтаїки. Перетворення енергії в фотоелектричних панелях ґрунтується на фотовольтаїчному ефекті. Він утворюється в напівпровідникових неоднорідних структурах у результаті впливу на них випромінювання Сонця. Ефективність процесу перетворення залежить виключно від параметрів і оптичних якостей сонячних батарей. Класифікуються сонячні батареї по організації атомів кремнію в кристалі сонячного елемента: монокристалічні, полікристалічні і тонкоплівкові.

Сонячні батареї на основі монокристалічних кремнієвих фотоелементів, найбільш ефективні і популярні. Їх отримують шляхом лиття цільних кристалів кремнію високої чистоти. У процесі охолодження кремній поступово застигає у формі циліндричної виливки монокристала діаметром 13-20 см і довжиною 200 см. Одержуваний таким чином злиток нарізається листочками товщиною 250 — 300 мкм. Монокристалічні фотомодулі мають високу ефективність завдяки особливій орієнтації атомів монокристала, що сприяє зростанню рухливості електронів. При цьому ККД досягає 22%. Такі панелі мають темно-синій або чорний колір. Сонячні батареї, на основі монокристалічних кремнієвих фотоелементів не мають рухомих частин, тому вони надійні, довговічні та прості у встановленні. Проте існує також певний недолік, монокристалічні фотомодулі, на відміну від полікристалічних, доволі погано реагують на розсіяне світло. Їх застосовують на дахах будинків для одержання електрики, вуличних і садових ліхтарях, підзарядках акумуляторів, забезпечення електрикою обладнання на суднах, рацій, насосів і т.д.

Полікристалічні сонячні батареї вважаються альтернативним варіантом монокристалічних батарей. У їх будові застосовано полікристалічний кремній, який виходить з повільно охолоджуваного кремнієвого розплаву, та має яскраво синій колір. Такий спосіб менш енергоємний і дешевший. ККД полікристалічних батарей - 14 — 18%. Недоліком полікристалічних фотомодулів є те, що вони володіють дещо меншою стійкістю до високих температур, ніж монокристалічні фотомодулі. А це означає, що вони дещо гірше працюють при високих температурних показниках, ніж монокристалічні панелі. Надмірна спека може негативно вплинути на продуктивність сонячних батарей і зменшити термін служби фотомодулів. Системами з полікристалічних сонячних батарей можна забезпечити освітлення приватних будинків, шкіл, лікарень, кафе, засобів зв’язку, дворів, парків, вулиць, а також для енергопостачання газопроводів і нафтопроводів.

Основний метод виробництва тонкоплівкових сонячних панелей – напилення одного або декількох шарів фотоелектричного матеріалу на тонку підкладку. Існує багато типів тонкоплівкових сонячних панелей, котрі відрізняються матеріалом підкладки та напиленими шарами: аморфний кремній (a-Si), телурид кадмію (CdTe), мідь, індій, галій, селенід (CIS/CIGS) та органічні елементи (OPC). В залежності від технології виробництва, коефіцієнт корисної дії тонкоплівкових сонячних фотомодулів на сьогоднішній день становить 6-13%, а у майбутньому ефективність таких модулів планують підвищити до 10-16%. Одна з переваг тонкоплівкових сонячних панелей – відносно низька собівартість, у порівнянні, з кристалічними фотомодулями, проте ефективність нижча. Перевагою тонкоплівкових фотомодулів є те, що вони працюють ефективно при розсіяному випромінюванні і навіть при похмурій погоді вони втрачають потужність всього на 10 — 15%. Їх можна встановлювати на стінах будівлі, дахах або земельних ділянках.

Фахівці компанії “Світ Інженерних Технологій” підберуть для Вас оптимальний варіант сонячної системи для резервного або автономного електропостачання, а також проведуть монтаж і надалі здійснять гарантійне та сервісне обслуговування.