Kryštálová mriežka perovskitu CH3NH3PbI3

Wikimedia Commons

Americkí vedci dokázali, že v solárnych článkoch na báze perovskitov môžu nosiče náboja s prebytočnou energiou prejsť značnú vzdialenosť, než ju rozptýlia vo forme tepla. To znamená, že v praxi je celkom možné realizovať fotovoltaické články na horúcich nosičoch, u ktorých je teoretický limit účinnosti dvojnásobný oproti konvenčným kremíkovým. Výskum publikovaný v časopise Veda.

V najbežnejších slnečných článkoch súčasnosti, využívajúcich ako polovodič kremík, teoreticky možná účinnosť sotva prekročí 30 percent. Je to spôsobené tým, že kremíkové články sú schopné využívať spektrum slnečného svetla len čiastočne. Fotóny s energiami pod prahom sa jednoducho neabsorbujú a tie, ktoré sú príliš vysoké, vedú k tvorbe takzvaných horúcich nosičov náboja (napríklad elektrónov) vo fotobunke. Ich životnosť je asi pikosekunda (10 -12 sekúnd), potom sa „ochladia“, to znamená, že rozptýlia prebytočnú energiu vo forme tepla. Ak by sa dali zbierať horúce médiá, teoretický limit účinnosti by sa tým zvýšil na 66 percent, teda dvakrát. Napriek tomu, že v niektorých experimentoch bolo možné pozorovať malú konzerváciu energie, prvky na horúcich nosičoch stále zostávajú skôr hypotetické.

Vedci z Purdue University a National Renewable Energy Laboratory (USA) prispeli k štúdiu sľubnej novej triedy fotovoltaických článkov na báze perovskitov a dokázali, že v takýchto článkoch majú horúce nosiče nielen predĺženú životnosť (až 100 pikosekúnd), ale sú tiež schopné „prejsť“ významnými vzdialenosťami niekoľko stoviek nanometrov (čo je porovnateľné s hrúbkou polovodičovej vrstvy).

Organokovové perovskity dostávajú svoje meno podľa kryštalickej štruktúry. V podstate opakuje štruktúru prírodného minerálu - perovskit alebo titaničitan vápenatý. Chemicky sú to zmiešané halogenidy olova a organické katióny. Autori práce použili rozšírený perovskit na báze jodidu olovnatého a metylamónia. Vychádzajúc zo skutočnosti, že životnosť horúcich nosičov v perovskitoch je v porovnaní s inými polovodičmi výrazne predĺžená, autori sa rozhodli zistiť, ako ďaleko je možné horúce nosiče transportovať počas ich chladenia. Pomocou ultrarýchlej mikroskopie boli vedci schopní priamo pozorovať transport horúcich nosičov v tenkých perovskitových filmoch s vysokým priestorovým a časovým rozlíšením.

Transport horúcich nosičov v polovodiči počas prvej pikosekundy po excitácii

Guo a kol / Veda 2017

Ukázalo sa, že pomalé chladenie v perovskitoch je spojené s rozsahom až 600 nanometrov. To znamená, že nosiče náboja s prebytočnou energiou sú teoreticky schopné prekonať polovodičovú vrstvu a dosiahnuť elektródu, to znamená, že ich možno zbierať (autori práce však nediskutujú, ako to technicky implementovať). Solárne články na horúcich nosičoch je teda možné realizovať pomocou perovskitov ako základu.

Doteraz bola maximálna účinnosť, dosahujúca 46%, zaznamenaná u viacvrstvových viaczložkových fotovoltaických článkov, medzi ktoré patrí arzenid gália, indium, germánium s inklúziami fosforu. Tieto polovodiče využívajú svetlo efektívnejšie tým, že absorbujú rôzne časti spektra. Ich výroba je veľmi drahá, preto sa takéto prvky používajú iba v kozmickom priemysle. Predtým sme tiež písali o prvkoch na báze teluridu kadmia, ktoré je možné vyrábať vo forme flexibilných a tenkých filmov. Napriek tomu, že celkový príspevok k výrobe elektriny zo slnečnej energie zatiaľ nepresahuje 1%, miery rastu možno nazvať výbušnými. Krajiny ako India a Čína sa zaujímajú najmä o využívanie obnoviteľnej energie zo slnka. Google na konci roku 2016 oznámil, že v tomto roku sa chystá úplne prejsť na obnoviteľnú energiu.

V súčasnej dobe sa v každodennom živote používajú hlavne kremíkové solárne články, ktorých skutočná účinnosť je 10 - 20 percent. Prvky založené na perovskitoch sa objavili pred menej ako 10 rokmi a okamžite vzbudili zaslúžený záujem (už sme o nich písali). Účinnosť takýchto článkov rýchlo rastie a prakticky sa zvyšuje na 25 percent, čo je porovnateľné s najlepšími vzorkami kremíkových fotobuniek. Navyše sa veľmi ľahko vyrábajú. Napriek technologickému úspechu sú fyzikálne princípy fungovania perovskitových prvkov relatívne málo študované, a preto diskutovaná práca vedcov z USA významne prispieva k základným základom fotovoltaiky a, samozrejme, prináša perspektívu ďalšieho zvyšovania účinnosť solárnych článkov.

Daria Spasskaya

S neustále rastúcimi cenami elektriny nevyhnutne začnete uvažovať o využití prírodných zdrojov na napájanie. Jednou z týchto možností sú solárne panely pre domáce alebo letné chaty. Ak je to žiaduce, môžu plne splniť všetky potreby dokonca aj veľkého domu.

Návrh systému slnečnej energie

Premena slnečnej energie na elektrickú - táto myšlienka nenechala vedcov dlho spať. S objavením vlastností polovodičov to bolo možné. Solárne články používajú kremíkové kryštály. Keď na ne dopadne slnečné svetlo, vytvorí sa v nich riadený pohyb elektrónov, ktorý sa nazýva elektrický prúd. Pri pripojení dostatočného počtu takýchto kryštálov získame celkom slušné prúdy vo veľkosti: jeden panel s plochou o niečo viac ako meter (1,3-1,4 m2 s dostatočnou úrovňou osvetlenia môže produkovať až 270 W (napätie 24 V).

Pretože sa osvetlenie mení v závislosti od počasia, dennej doby, nie je možné priamo pripojiť zariadenia k solárnym panelom. Potrebujete celý systém. Okrem solárnych panelov potrebujete:

• Batéria. Počas denného svetla solárne panely pod vplyvom slnečného svetla generujú elektrický prúd pre dom, letnú chatu. Nie vždy sa využije naplno, jeho prebytok sa hromadí v batérii. Uložená energia sa v nepriaznivom počasí stráca.
• Ovládač. Nie je to povinná časť, ale žiadúca (s dostatkom finančných prostriedkov). Monitoruje úroveň nabitia batérie, aby sa zabránilo prebitiu alebo prebitiu. Oba tieto podmienky poškodzujú batériu, takže prítomnosť ovládača predlžuje životnosť batérie. Regulátor tiež zaisťuje optimálnu prevádzku solárnych panelov.
• Menič DC-AC (menič). Nie všetky zariadenia sú dimenzované na jednosmerný prúd. Väčšina z nich pracuje so striedavým napätím 220 voltov. Konvertor umožňuje získať napätie 220-230 V.

Solárne panely pre domácnosť - iba časť systému

Inštaláciou solárnych panelov pre váš dom alebo letnú chatu sa môžete stať úplne nezávislými od oficiálneho dodávateľa. Na to však musíte mať veľký počet batérií, určitý počet akumulátorov. Súprava, ktorá generuje 1,5 kW za deň, stojí asi 1 000 dolárov. To stačí na splnenie potrieb letnej chaty alebo časti elektrického zariadenia v dome. Sada solárnych panelov na výrobu 4 kW za deň stojí asi 2200 dolárov, za 9 kW za deň - 6200 dolárov. Pretože solárne panely pre domácnosť sú modulárnym systémom, môžete si kúpiť inštaláciu, ktorá poskytne časť potrieb a postupne zvyšuje jej výkon.

Druhy solárnych panelov

S rastom cien energií je myšlienka využívania slnečnej energie na výrobu elektriny stále obľúbenejšia. Navyše, s rozvojom technológií sú solárne konvertory efektívnejšie a zároveň lacnejšie. Pokiaľ teda chcete, môžete svoje potreby splniť inštaláciou solárnych panelov. Ale sú rôznych typov. Poďme na to.

Samotná solárna batéria je množstvo fotobuniek, ktoré sú umiestnené v spoločnom kryte, chránenom priehľadným predným panelom. Na použitie v domácnosti sa solárne články vyrábajú na báze kremíka, pretože sú relatívne lacné a články na nich založené majú dobrú účinnosť (asi 20-24%). Monokryštalické, polykryštalické a tenkovrstvové (flexibilné) fotobunky sú vyrobené na báze kremíkových kryštálov. Niektoré z týchto fotobuniek sú navzájom elektricky prepojené (sériovo a / alebo paralelne) a vyvedené na svorky umiestnené na tele.

Fotobunky sú inštalované v uzavretom kryte. Telo solárneho článku je vyrobené z eloxovaného hliníka. Je ľahký a nekoroduje. Predný panel je vyrobený z odolného skla, ktoré musí odolávať zaťaženiu snehom a vetrom. Okrem toho musí mať určité optické vlastnosti - mať maximálnu priehľadnosť, aby prepustil čo najviac lúčov. Všeobecne platí, že v dôsledku odrazu sa stráca značné množstvo energie, takže požiadavky na kvalitu skla sú vysoké a je tiež potiahnutý antireflexnou zmesou.

Druhy solárnych článkov

Solárne panely pre domácnosť sú vyrobené na základe troch typov kremíkových článkov;

Ak máte šikmú strechu a fasáda je otočená na juh alebo na východ, nemá zmysel príliš premýšľať o obsadenej ploche. Polykryštalické moduly môžu celkom vyhovovať. Pri rovnakom množstve vyrobenej energie stoja o niečo menej.

Ako si vybrať ten správny solárny panel pre váš domov

Existujú bežné mylné predstavy, kvôli ktorým míňate peniaze navyše na predražené vybavenie. Nasledujú odporúčania, ako správne vybudovať solárny systém a neutrácať peniaze navyše.

Čo kúpiť

Nie všetky súčasti solárnej elektrárne sú pre prevádzku životne dôležité. Niektoré časti je celkom možné zaobísť bez. Slúžia na zvýšenie spoľahlivosti, ale bez nich je systém funkčný. Prvá vec, ktorú si musíte pamätať, je nákup solárnych panelov na konci zimy, skoro na jar. Po prvé, počasie je v tejto dobe vynikajúce, je veľa slnečných dní, sneh odráža slnko a zvyšuje celkové osvetlenie. Za druhé, v tomto čase sa tradične oznamujú zľavy. Ďalšie rady sú nasledovné:

Ak použijete iba tieto tipy a pripojíte iba zariadenie, z ktorého funguje konštantné napätie Solárny panel pre domácnosť bude stáť oveľa skromnejšiu sumu ako najlacnejšia súprava. Ale to nie je všetko. Niektoré zo zariadení môžete tiež nechať „na neskôr“ alebo sa bez nich úplne zaobísť.

Bez čoho sa dá zaobísť

Náklady na sadu solárnych panelov na 1 kW za deň sú viac ako tisíc dolárov. Značná investícia. Nevyhnutne vás bude zaujímať, či to stojí za to a aké bude obdobie návratnosti. Pri súčasných tarifách bude čakať viac ako jeden rok, kým budú peniaze vrátené. Ale náklady sa dajú znížiť. Nie na úkor kvality, ale na úkor mierneho zníženia komfortu používania systému a kvôli rozumnému prístupu k výberu jeho komponentov.

Ak je teda rozpočet obmedzený, vystačíte si s niekoľkými solárnymi panelmi a batériami, ktorých kapacita je o 20-25% vyššia ako maximálne nabitie solárnych panelov. Na monitorovanie zdravia si kúpte hodiny do auta, ktoré stále merajú napätie. To vám ušetrí potrebu merať nabitie batérie niekoľkokrát denne. Namiesto toho sa budete musieť z času na čas pozrieť na hodiny. To je na začiatok všetko. V budúcnosti si môžete kúpiť solárne panely pre svoj domov, zvýšiť počet batérií. Ak chcete, môžete si kúpiť invertor.

Určte veľkosť a počet fotobuniek

Dobrý 12 voltový solárny článok by mal mať 36 článkov a 24 voltová batéria by mala mať 72 fotobuniek. Toto množstvo je optimálne. S menším počtom fotobuniek nikdy nedosiahnete uvedený prúd. A toto je najlepšia možnosť.

Nekupujte duálne solárne panely - 72 a 144 článkov. Po prvé, sú veľmi veľké, čo je pre prepravu nepohodlné. Za druhé, pri abnormálne nízkych teplotách, ktoré máme pravidelne, ako prvé zlyhávajú. Faktom je, že laminovací film počas mrazu výrazne klesá vo veľkosti. Na veľkých paneloch sa v dôsledku vysokého napätia odlupuje alebo dokonca láme. Stratí sa transparentnosť, výkon katastrofálne klesne. Panel sa opravuje.

Druhý faktor. Veľké panely by mali mať väčšiu hrúbku puzdra a skla. Koniec koncov, zaťaženie vetrom a snehom sa zvyšuje. To sa však vždy nerobí, pretože cena sa výrazne zvyšuje. Ak vidíte dvojitý panel a cena zaň je nižšia ako v prípade dvoch „bežných“, radšej sa poobzerajte po niečom inom.

Opäť: najlepšia voľba- solárny panel pre dom na 12 voltov, pozostávajúci z 36 fotobuniek. Toto je najlepšia možnosť, osvedčená praxou.

Špecifikácia: čo hľadať

Certifikované solárne panely vždy uvádzajú prevádzkový prúd a napätie, ako aj napätie v otvorenom obvode a skratový prúd. Je potrebné mať na pamäti, že všetky parametre sú zvyčajne uvedené pre teplotu + 25 ° C. Za slnečného dňa na streche sa batéria zahreje na teploty výrazne nad touto hodnotou. To vysvetľuje vyššie prevádzkové napätie.

Dávajte tiež pozor na napätie v otvorenom obvode. Pri bežných batériách je to asi 22 V. A všetko by bolo v poriadku, ale ak budete na zariadení vykonávať práce bez odpojenia solárnych panelov, napätie v otvorenom obvode poškodí menič alebo iné pripojené zariadenie, ktoré nie je určené na takýto Napätie. Preto pre akúkoľvek prácu - prepínanie vodičov, pripojenie / odpojenie batérií atď. a tak ďalej - prvá vec, ktorú by ste mali urobiť, je vypnúť solárne panely (odstrániť svorky). Po prechode obvodom ich spojte ako posledné. Tento postup vám ušetrí veľa nervov (a peňazí).

Telo a sklo

Solárne panely pre domácnosť majú hliníkový plášť. Tento kov nekoroduje, s dostatočnou pevnosťou má malú hmotnosť. Normálne teleso musí byť zostavené z profilu, v ktorom sú prítomné najmenej dve výstuhy. Sklo musí byť navyše vložené do špeciálnej drážky a nie upevnené zhora. To všetko sú znaky normálnej kvality.

Aj pri výbere solárneho panelu dávajte pozor na sklo. V bežných batériách je skôr textúrovaný než hladký. Na dotyk - drsné, ak držíte nechty, môžete počuť šelest. Okrem toho musí mať vysokokvalitný povlak, ktorý minimalizuje oslnenie. To znamená, že by sa v ňom nemalo nič odrážať. Ak sú odrazy okolitých predmetov viditeľné aspoň z akéhokoľvek uhla, je lepšie nájsť iný panel.

Výber prierezu kábla a jemností elektrického pripojenia

Solárne panely pre domácnosť je potrebné prepojiť jednožilovým medeným káblom. Prierez jadra kábla závisí od vzdialenosti medzi modulom a batériou:

• vzdialenosť menšia ako 10 metrov:
  • 1,5 mm2 na 100 W solárny panel;
  • pre dve batérie - 2,5 mm2;
  • tri batérie - 4,0 mm2;
• vzdialenosť viac ako 10 metrov:
  • na pripojenie jedného panelu odoberáme 2,5 mm2;
  • dva - 4,0 mm2;
  • tri - 6,0 mm2.

Môžete si vziať väčší úsek, ale nie menší (budú veľké straty, ale nepotrebujeme to). Pri nákupe drôtov dávajte pozor na skutočný prierez, pretože dnes deklarované rozmery veľmi často nezodpovedajú skutočným. Ak to chcete skontrolovať, budete musieť zmerať priemer a prečítať si časť (prečítajte si, ako to urobiť).

Pri montáži systému môžete plusy solárnych panelov vykonať pomocou viacžilového kábla vhodného prierezu a mínus použiť jeden hrubý kábel. Pred pripojením k batériám prechádzame všetkými „plusmi“ cez diódy alebo diódové zostavy so spoločnou katódou. Zabráni sa skratovaniu batérie (môže spôsobiť požiar), ak sú vodiče medzi batériami a batériou skratované alebo zlomené.

Diódy používajú typy SBL2040CT, PBYR040CT. Ak sa nenájdu, je možné ich odstrániť zo starých napájacích zdrojov. osobné počítače... Obvykle existujú SBL3040 alebo podobné. Je žiaduce prechádzať diódami. Nezabudnite, že sú veľmi horúce, preto ich musíte namontovať na radiátor (môžete použiť jeden).

Systém tiež vyžaduje poistkovú skrinku. Jeden pre každého spotrebiteľa. Prostredníctvom tohto bloku spájame celé zaťaženie. Po prvé, systém je týmto spôsobom bezpečnejší. Za druhé, ak sa vyskytnú problémy, je jednoduchšie určiť jeho zdroj (prepálenú poistku).

Veda a technika nezostávajú stáť v oblasti využívania alternatívnych energií a využívanie slnečnej energie v každodennom živote a v priemysle sa bude naďalej vyvíjať a zlepšovať, pričom sa pokúsi nahradiť tradičné zdroje energie. Globálna nadvláda slnečnej energie je bohužiaľ ešte veľmi vzdialená a dôvodom je nízka účinnosť solárnych panelov.

Faktory ovplyvňujúce účinnosť solárnych panelov

Účinnosť solárnych panelov je ovplyvnená objektívnymi a subjektívnymi faktormi, ako napríklad:

• materiály použité pri výrobe,
• technológie,
• miesto použitia (zemepisná šírka),
• uhol dopadu slnečných lúčov,
• prašnosť a poškodenie.

Navyše všetky tieto faktory súvisia a závisia jeden na druhom, pokiaľ ide o ich vplyv na účinnosť solárnych panelov. Počiatočným faktorom, ktorý určuje účinnosť, sú však náklady na výrobu solárneho článku.

Vedúci predstavitelia účinnosti slnečnej energie

Zvážte lídrov vo výrobe najefektívnejších komponentov solárnych panelov a zoraďte ich podľa ich účinnosti:

• Účinnosť 44,7% z prvého neuniverzitného výskumného ústavu v Nemecku. Výsledok bol získaný pre koncentrátory trojitého prechodu vrstiev komplexnej polovodičovej kompozície (Ga 0,35 V 0,65 P / Ga 0,83 V 0,17 As / Ge). Takéto solárne články sú komplexné, nepoužívajú sa na obytné ani komerčné účely, pretože sú veľmi drahé. Vo vesmírnej technológii ich používajú výrobcovia ako NASA, kde je priestor obmedzený.
• Účinnosť 37,9% sa dosahuje z jednovrstvového polovodičového spojovacieho modulu (InGaP / GaAs / InGaAs). V tomto prípade bol výsledok získaný výlučne pre 90 ° kolmých na Slnko. Výroba týchto solárnych článkov je tiež náročná a časovo náročná, ale ich priemyselná výroba sa zdá byť sľubnejšia.
• 32,6% dosiahli španielski vedci z inštitútu (IES) a univerzity (UPM). Používali viac modulov z dvojkrídlových polovodičových uzlov. Opäť tieto položky nie sú ani zďaleka široko používané v komerčných alebo obytných aplikáciách.

Rovnováha účinnosti solárnych článkov

Existuje asi tucet najväčších výrobcov, ktorí vyrábajú solárne panely s relatívne dobrou účinnosťou a nízkymi nákladmi. Popredné spoločnosti vyrábajúce solárne články s najmodernejšími technológiami môžu priemyselne vyrábať solárne články s účinnosťou takmer 25%. Súčasne je dobre zavedená hromadná výroba modulov s účinnosťou solárnych článkov, spravidla nepresahuje 14-17%. Hlavný dôvod Rozdiel v účinnosti spočíva v tom, že metódy výskumu používané v laboratóriách nie sú vhodné na komerčnú výrobu fotovoltaických výrobkov, a preto dostupnejšie technológie majú relatívne nízke výrobné náklady, čo vedie k zníženiu účinnosti použitia.

Za týmto účelom ukážeme na grafe závislosť nákladov na hotový modul od nákladov na elektrickú energiu vyrobenú pre technologické série solárnych článkov s ich charakteristickými ukazovateľmi účinnosti.

Porovnávací graf jasne ukazuje ekonomickú účinnosť solárnych článkov s počiatočnými laboratórnymi ukazovateľmi účinnosti, vyrobenými podľa rôzne technológie, vo vzťahu k optimálnym nákladom na vyrobenú elektrinu 6 centov za kWh (3,4 rubľov / kWh).

Najľahšie dostupné a lacné solárne články vyrobené z amorfného kremíka vo forme tenkého ohybného filmu sa však v relatívne malých rozmeroch samy zaplatia, ale v prípade vysokých požiadaviek na výkon nie sú ekonomicky efektívne. Široko sa používajú pre nabíjačky prenosných telefónov, žiarovky atď.

Polykryštalické kremíkové batérie už začínajú byť účinné v obytných budovách a malých skleníkoch.

Prvky experimentálnych slnečných elektrární sú vyrobené na báze vysoko čistých kremíkových monokryštálov (99 999). Majú optimálne ukazovatele výkonnosti a majú ekonomicky odôvodnené obdobie návratnosti.

Najnovší vedecký vývoj fotobuniek, ktoré majú najvyššiu účinnosť, sa používa výlučne v tých odvetviach vedy a priemyslu, kde náklady nie sú hlavným kritériom výberu.

Používanie solárnych článkov je stále viac zahrnuté v rôznych oblastiach nášho života, ale bohužiaľ, kvôli nedokonalosti výrobnej technológie (a v dôsledku dostatočne nízkej účinnosti), pri značných nákladoch, nie je široko používané.

Moderní vedci, ktorí sa zaoberajú slnečnými systémami, medzi sebou neustále vedú diskusie o účinnosti solárnych článkov. Toto je jedno z hlavných kritérií, na základe ktorých sa hodnotí ich účinnosť a úroveň výkonnosti. Pretože náklady na premenu slnečnej energie na elektrickú energiu sú pre panely stále vysoké, výrobcovia sa obávajú, ako ich zefektívniť.

Je známe, že asi 20% z celkového radiačného výkonu Slnka, ktoré dopadá na batériu, sa generuje na 1 m² plochy prvkov. V tomto prípade hovoríme o najpriaznivejších klimatických a poveternostných podmienkach, ktoré nie sú vždy tak. Preto na zvýšenie indikátora musíte nainštalovať veľa solárnych panelov. Nie je to vždy výhodné a náklady sú veľmi drahé. Preto musíte pochopiť, aké účelné je využitie týchto alternatívnych zdrojov energie a aké sú perspektívy do budúcnosti.

Účinnosť batérie je teda množstvo potenciálu, ktorý skutočne vytvára, udávané v percentách. Na jeho výpočet je potrebné rozdeliť výkon elektrickej energie na výkon slnečnej energie dopadajúcej na povrch solárnych panelov.

Teraz je toto číslo v rozmedzí od 12 do 25%. Aj keď v praxi, vzhľadom na počasie a klimatické podmienky, nevystupuje nad 15. Dôvodom sú materiály, z ktorých sú solárne články vyrobené. Kremík, ktorý je hlavnou „surovinou“ na ich výrobu, nemá schopnosť absorbovať UV spektrum a môže pracovať iba s infračerveným žiarením. Bohužiaľ, kvôli takémuto nedostatku strácame energiu v UV spektre a nevyužívame ju na zisk.

Vzťah účinnosti s materiálmi a technológiami

Ako fungujú solárne panely? Podľa princípu vlastností polovodičov. Svetlo, ktoré na ne dopadá, produkuje vyrazené častice elektrónov nachádzajúcich sa na vonkajšej obežnej dráhe atómov. Veľký počet elektrónov vytvára potenciál elektrického prúdu - v podmienkach uzavretého okruhu.

Na zabezpečenie normálneho výkonu nebude jeden modul stačiť. Čím viac panelov, tým efektívnejšia práca radiátory, ktoré dodávajú elektrickú energiu batériám, kde sa bude hromadiť. Presne z tohto dôvodu účinnosť solárnych panelov závisí aj od počtu nainštalovaných modulov ... Čím viac ich je, tým viac energie zo Slnka absorbujú a ich indikátor výkonu sa stáva rádovo vyššie.

Je možné zlepšiť účinnosť batérie? Takéto pokusy urobili ich tvorcovia a viackrát. Východiskom zo situácie v budúcnosti môže byť výroba prvkov pozostávajúcich z niekoľkých materiálov a ich vrstiev. Materiály sú usporiadané tak, aby moduly mohli absorbovať odlišné typy energie.

Ak napríklad jedna látka pracuje s ultrafialovým spektrom a druhá s infračerveným spektrom, účinnosť solárnych článkov sa výrazne zvyšuje. Ak uvažujete na úrovni teórie, potom sa ukazovateľ asi 90% môže stať najvyššou účinnosťou.

Typ kremíka má tiež veľký vplyv na účinnosť akejkoľvek slnečnej sústavy. Jeho atómy je možné získať niekoľkými spôsobmi a všetky panely na základe toho sú rozdelené do troch typov:

• polykryštály;
• položky z.

Na výrobu solárnych článkov sa používajú monokryštály, ktorých účinnosť je asi 20%. Sú drahé, pretože majú najvyššiu účinnosť. Náklady na polykryštály sú oveľa nižšie, pretože v tomto prípade kvalita ich práce priamo závisí od čistoty kremíka použitého na ich výrobu.

Prvky na báze amorfného kremíka sa stali základom pre výrobu tenkých vrstiev. Technológia ich výroby je oveľa jednoduchšia, náklady sú nižšie, ale účinnosť je tiež nižšia - nie viac ako 6%. Rýchlo sa opotrebúvajú. Preto sa na zlepšenie ich životnosti do nich pridáva selén, gálium, indium.

Ako docieliť, aby solárny panel fungoval čo najefektívnejšie

Výkon akéhokoľvek slnečného systému závisí od:

• ukazovatele teploty;
• uhol dopadu slnečných lúčov;
• stav povrchu (musí byť vždy čistý);
• poveternostné podmienky;
• prítomnosť alebo neprítomnosť tieňa.

Optimálny uhol dopadu slnečných lúčov na panel je 90 °, to znamená rovný. Už existujú solárne systémy vybavené unikátne zariadenia... Umožňujú vám sledovať polohu hviezdy vo vesmíre. Keď sa zmení poloha Slnka voči Zemi, zmení sa aj uhol sklonu heliosystému.

Konštantné zahrievanie prvkov tiež neovplyvňuje ich výkon najlepším spôsobom. Pri premene energie dochádza k vážnym stratám. Preto medzi slnečnou sústavou a povrchom, na ktorom je nainštalovaný, by mal byť vždy ponechaný malý priestor ... Vzduchové prúdy, ktoré ním prechádzajú, budú slúžiť ako prirodzená metóda chladenia.

Čistota solárnych článkov - je tiež dôležitým faktorom ovplyvňujúcim ich účinnosť. Ak sú silne znečistené, zachytávajú menej svetla, čo znamená, že sa znižuje ich účinnosť.

Tiež správna inštalácia hrá veľkú úlohu. Pri montáži systému nesmiete dovoliť, aby na neho padal tieň. Najlepšia strana, na ktorú sa odporúča ich nainštalovať, je juh.

Ak prejdeme k poveternostným podmienkam, môžete súčasne odpovedať na populárnu otázku, či solárne panely fungujú v oblačnom počasí. Ich práca samozrejme pokračuje, pretože elektromagnetické žiarenie vychádzajúce zo Slnka dopadá na Zem vo všetkých ročných obdobiach. Výkon (účinnosť) panelov bude samozrejme výrazne nižší, najmä v regiónoch s množstvom daždivých a zamračených dní v roku. Inými slovami, budú vyrábať elektrickú energiu, ale v oveľa menších množstvách ako v regiónoch so slnečným a horúcim podnebím.

Niečo o šampiónoch v účinnosti

Rekordman z hľadiska účinnosti v solárnych systémoch na tento moment Uvažuje sa o nemeckých batériách. Boli vytvorené v Ústave slnečnej energie. Fraunhofer. Ich základom sú fotobunky pozostávajúce z niekoľkých vrstiev. Spoločnosť Sojtek ich od roku 2005 aktívne zavádza do oblasti masovej spotreby.

Samotné prvky nie sú hrubé viac ako 4 mm a slnečné svetlo sa na ich povrch sústreďuje pomocou špeciálnych šošoviek. Vďaka nim sa ľahké častice premieňajú na elektrickú energiu a účinnosť je až 47%.

Druhé miesto zaslúžene obsadili panely vytvorené použitím fotobuniek z troch vrstiev spoločnosti. "Ostrý"... Sú to tiež solárne panely s vysokou účinnosťou, aj keď o niečo menej - 44%.

Tri vrstvy predstavujú tri látky: fosfid india (gália), arzenid gália a arzenid india (gália). Medzi nimi je umiestnená dielektrická vrstva, ktorá sa používa na dosiahnutie tunelového efektu. Pokiaľ ide o zaostrovanie svetla, to sa získava použitím známej Fresnelovej šošovky. Koncentrácia svetla sa dosiahne až na úrovni 302-krát a potom vstúpi do trojvrstvového polovodičového prevodníka.

Samozrejme, taký záznam o účinnosti môže byť len ťažko dostupný širokému spektru spotrebiteľov. Mimochodom, majiteľom spoločnosti je Elon Musk, slávny americký miliardár Slnečné mesto... Nie je to tak dávno, v roku 2015, spoločnosť Musk vyvinula „spotrebiteľskú“ verziu solárnych článkov s účinnosťou presahujúcou 22%.

Vývoj a početné laboratórne experimenty sa vykonávajú dodnes. Môžete si byť istí, že takéto technológie majú veľkú budúcnosť - ako ekologický alternatívny zdroj energie.

Najúčinnejšie solárne panely pre domácnosť dnes nie sú niečím výnimočným a novým, ale iba skvelým alternatívnym zdrojom energie. Ale čím viac zariadení tohto druhu sa objaví na trhu, tým častejšie si ľudia kladú otázku: ktorý by ste si mali vybrať? Ktorý solárny panel je najúčinnejší? Ale pre každého tento koncept znie, ako keby bol iný, pretože je charakterizovaný množstvom individuálnych potrieb, a o tom budeme hovoriť ďalej.

Na začiatku by hlavná otázka nemala znieť „Aké sú najúčinnejšie solárne panely?“, Ale „ Kde je optimálna kombinácia ceny a kvality?„Napríklad na streche vášho domu alebo firmy je voľný priestor, na ktorý môžete umiestniť asi tucet solárnych panelov, a vy sami stojíte pred možnosťou: kúpiť zariadenia s prvou triedou energetickej účinnosti, tj. „A“, alebo dať prednosť lacnejším, ale menej efektívnym panelom triedy „B“? Odpoveď vás možno prekvapí, ale druhá možnosť bude vo väčšine prípadov vhodnejšia. Jednoducho povedané, našou hlavnou úlohou teraz je určiť, ktorý zo zdrojov slnečnej energie je v danej situácii najvýhodnejšie použiť.

Modely energeticky najefektívnejších solárnych panelov

• Ostré... Ukazovateľ účinnosti pre modely tejto spoločnosti je 44,4%. Spoločnosť Sharp je považovaná za absolútneho svetového lídra v oblasti solárnych panelov. Tieto zariadenia sú dosť komplikované, solárne moduly sú tu trojvrstvové, výrobcovia strávili niekoľko rokov vývojom technológie pre ich tvorbu, počas tohto obdobia vykonali veľa výskumov a testovania vlastných produktov. Existujú aj ďalšie zjednodušené modely. Niektoré technológie panelov Sharp poskytujú účinnosť 37,9%, čo je tiež veľa. Cena zariadení je nižšia kvôli tomu, že nepoužívajú technické zariadenia na sústredenie slnečného svetla na modul.
• Panely Španielskeho výskumného ústavu (IES)... Účinnosť ich práce je 32,6%. Takéto moderné solárne panely s vysokou účinnosťou sú zariadenia s dvojvrstvovými modulmi, náklady na takýto zdroj energie sú v porovnaní s predchádzajúcim výrobcom nízke, ale pre bežné obytné budovy je stále príliš drahý a nejakým spôsobom bezvýznamný.

V skutočnosti môže tento zoznam pokračovať dlho, berúc do úvahy stále lacnejšie modely s klesajúcim indexom účinnosti. Všetko však zostáva štandardné: vysoká účinnosť - zodpovedajúca cena a nízka účinnosť - je lacná. Stáva sa, že celkom nenáročné modely sú ponúkané za smiešnu cenu, všimnete si to pri výbere, ale vráťme sa k našej téme.

Slávne spoločnosti na výrobu solárnych modulov

Existuje názor, že dnes sa štúdiu prevádzky solárnych panelov venuje čoraz menej času a do popredia sa dostáva štúdium určitých solárnych článkov, ktoré sú hlavnými komponentmi akejkoľvek alternatívnej batérie. Ale to je bod, ktorý nikoho nebude zaujímať o panely so slabými solárnymi modulmi, na to si v prvom rade dáva pozor väčšina kupujúcich. Na dlhodobo etablovanom trhu týchto rovnakých modulov už boli určení lídri, stojí za to ich spomenúť.

1. Budeme jedným z prvých, kto si stiahne zariadenia s účinnosťou 36%, vyrába ich spoločnosť Amonix, ktorého výrobky sú k dispozícii takmer v každom obchode s tovarom tohto druhu. Na domáce účely sa takéto moduly od spoločnosti Amonix zvyčajne nepoužívajú, pretože sa vyrábajú pomocou špeciálnych koncentračných zariadení.
2. Nemôžete prejsť okolo solárnych modulov s energetickou účinnosťou 21,5%, ich výrobcom je známa americká značka. Slnečná sila, ktorý je na trhu už nejaký čas. Do určitej miery sa tomuto podniku podarilo vytvoriť akýsi rekord v účinnosti. Napríklad Sun Power SPR-327NE-WHT-D bol po testovaní v teréne zvolený najlepšie. Výrobky tejto spoločnosti navyše obsadili ďalšie dve pozície v rebríčku zoznamu najlepších.
3. Pripomeňme si tiež tenkovrstvové moduly s účinnosťou 17,4% - výrobok z Q-bunky... Zariadenia tejto nemeckej spoločnosti v určitom okamihu prestali byť obľúbené a žiadané, spoločnosť Q-Cells skrachovala, ale potom ju kúpila kórejská spoločnosť Hanwha a dnes moduly značky opäť naberajú na obrátkach, pokiaľ ide o predaj.
4. Pokračujeme ďalej, teda k solárnym modulom s menšou účinnosťou. 16,1% nám dáva zariadenia od Prvé solárne, sú vyrábané na základe špeciálnej kadmium-tellurickej transformácie. Spotrebiče tohto typu nie sú inštalované na obytných budovách, ale to nijako neovplyvňuje obrat spoločnosti a je veľmi široké. First Solar je na americkom trhu obľúbenejší: samotná spoločnosť pochádza z USA. Moduly tejto značky sa používajú v mnohých odvetviach, takže spoločnosť má vynikajúce obraty a získala univerzálne uznanie, pretože vytvára skutočne spoľahlivý produkt.
5. Ako posledný z príkladov tu budú solárne moduly s účinnosťou 15,5% od spoločnosti s názvom MiaSole... Zariadenia tejto značky sú uznávané ako najlepšie medzi flexibilnými modulmi. Áno, tento typ prispôsobeného zariadenia je niekedy jednoducho potrebný na inštaláciu do určitých štruktúr.

Keď hľadáte vysokovýkonné solárne panely do domácnosti alebo veľkej výrobnej dielne, zamerajte sa nielen na pomer cena / kvalita, ale aj na značku. Výrobcom, ktorí sa osvedčili ako najlepší, by sa v takýchto vážnych veciach malo dôverovať. Ak nie ste odborníkom na montáž a inštaláciu solárnych panelov, potom bez ohľadu na to, ako starostlivo pristupujete k výberu, nie je možné skúmať každý model z hľadiska pevnosti, trvanlivosti, ekonomiky a ďalších parametrov, takže je lepšie dôverovať názvu.

K dnešnému dňu bolo tiež vykonaných mnoho experimentov, ich výsledky vám môžu určite pomôcť. Pri hľadaní solárnych panelov sa riaďte aj svojimi vlastnými potrebami a solventnosťou - nie je potrebné inštalovať zariadenie na obytnú budovu, ktorej vývoj bol vytvorený pre NASA.