Гибкие солнечные батареи — виды и свойства солнечных панелей

 

Не так давно в нашу жизнь вошли альтернативные источники питания. Наиболее распространенными и экологически чистыми считаются солнечные батареи. Их легко можно поставить на крышу и черпать электроэнергию света. Сейчас рассмотрим все особенности и нюансы подобных энергетических установок.

Кремниевые солнечные батареи

Такой тип солнечных панелей отличается в первую очередь своим материалом, который, как можно догадаться из названия, представлен кремнием. Сегодня это самые популярные батареи на рынке. Это связано с тем, что кремний сравнительно легкодоступный материал, он недорогой и при этом обладает хорошими показателями производительности, по сравнению с конкурентными видами солнечных модулей. Производят их не только из кремния, но и в том числе из моно, поликристаллов в также аморфного кремния. В чём разница?

Устройство и работа модулей

Гибкая солнечная панель устроена следующим образом: тонкая подложка покрыта кремниевым полупроводником. Толщина панели с напылением составляет не более 1 мкм. Полупроводник нагревается солнцем, в результате чего электроны перемещаются в заданном направлении. К элементам монтируют выводы и формируют батарею. Для работы такой мобильной электростанции используют солнечную энергию.

Крупногабаритные, с маленьким КПД, солнечные батареи ушли в прошлое. Современным моделям не требуется максимальное количество солнечного света, а сами конструкции стали легкими, гибкими, мобильными, их можно свернуть в трубку и взять с собой в поход.

В настоящее время аморфный кремний заменяют сульфиды и теллуриды кадмия, медно-галлиевые и индиевые диселениды, полимерные соединения.

Для повышения КПД современные технологии позволяют выпускать многослойные полупроводниковые конструкции. Каскадное строение панели дает возможность преобразовывать отраженный свет несколько раз, что доводит их работоспособность почти до кристаллических вариантов.

Несмотря на то что устройство выглядит довольно просто, для подачи тока в сеть необходимы дополнительные составляющие:

• Аккумулятор, накапливающей энергию. Он нужен при перепадах напряжения.
• Инвертор, переводящий постоянный ток в переменный.
• Система для корректировки заряда аккумулятора.

Солнечные батареи: характеристики

• Фотоэлемент. Портативные солнечные батареи способны работать на кристаллическом или аморфном фотоэлементе. Первые имеют высокий КПД (от 8 до 14%), но при этом хрупкие и тяжелые, тогда как устройства на основе аморфного фотоэлемента характеризуются низким весом, пластичностью, гибкостью, но у них и КПД, который в редких случаях достигает отметки в 8%. Понятно, что более привлекательным для туриста будет вариант с кремниевым элементом: поликристаллические батареи (синего цвета) или монокристаллические (черные). Последние стоят дороже, но имеют максимальную производительность.
• Мощность. Параметр, который определяется размером рабочей поверхности и разновидностью фотоэлемента. Чем мощнее будет устройство, тем оно дороже, поэтому при выборе того или иного варианта важно оценивать потребности, чтобы не переплачивать за воздух. Как определить оптимальную мощность портативной солнечной батареи для туриста? Исходя из следующих параметров: для зарядки одного power bank или пары смартфонов понадобится порядка 7 Вт. В два раза больше мощности потребуется для зарядки ноутбука на день. Видеокамера или фотоаппарат в зависимости от модели потребуют от 10 до 20 Вт.
• Функционал. Речь идет о комплектации устройств и возможностях. Самые простые модели способны справиться с зарядкой смартфона, другие обеспечат зарядку техники, универсальных аккумуляторов и так далее. Так как мы говорим о переносных солнечных батареях для туризма, по умолчанию подразумевается, что эксплуатироваться устройства регулярно будут в неблагоприятных погодных условиях — при повышенной влажности, в широком температурном диапазоне, в пыльной среде и прочее.
• Цена. Стоимость солнечных батарей на мировом рынке варьируется в широком диапазоне. Портативные устройства не стали исключением: цена зависит от множества факторов — это и ценовая политика компании-производителя, это и тип фотоэлемента, это и соотношение мощности с весом и габаритами, это наличие дополнительных функций. Словом, несложно найти вариант на любой вкус, цвет и кошелек.

Важно. Большой выбор хорош только тогда, когда вы точно знаете, что хотите получить в результате. Поэтому не стоит спешить: потратьте несколько часов или даже дней на анализ рынка в нужном вам направлении, сравните модели батарей между собой, чтобы суметь подобрать вариант, который устроит по всем параметрам, начиная от эксплуатационных характеристик и заканчивая стоимостью.

Монокристаллические солнечные батареи

Для производства солнечных батарей монокристаллического типа используют очищенный, самый чистый кремний. Такой вид солнечной панели выглядит как силиконовые соты, или ячейки, которые соединены в одну структуру. После того, как очищенный монокристалл затвердевает, его разделяют на супер тонкие пластины, толщиной до 300 мкм. Такие готовые пластины соединены тонкой сеткой из электродов. В сравнении с аморфными батареями, такие стоят дороже, ведь технология их производства в разы сложнее. При этом такие батареи стоит выбрать хотя бы за их высокий коэффициент полезного действия(КПД). На уровне 20%. Да, для солнечных батарей это хороший показатель.

Использование

Портативная электроника

Для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов различной бытовой электроники — калькуляторов, плееров, фонариков и т. п.

Электромобили

Для подзарядки электромобилей.

Авиация

Одним из проектов по созданию самолета, использующего исключительно энергию солнца, является Solar Impulse.

Энергообеспечение зданий

Солнечная батарея на крыше дома

Солнечные батареи крупного размера, как и солнечные коллекторы, широко используются в тропических и субтропических регионах с большим количеством солнечных дней. Особенно популярны в странах Средиземноморья, где их помещают на крышах домов.

Новые дома Испании с марта 2007 года оборудованы солнечными водонагревателями, чтобы самостоятельно обеспечивать от 30 % до 70 % потребностей в горячей воде, в зависимости от места расположения дома и ожидаемого потребления воды. Нежилые здания (торговые центры, госпитали и т. д.) должны иметь фотоэлектрическое оборудование.

В настоящее время переход на солнечные батареи вызывает много критики среди людей. Это обусловлено повышением цен на электроэнергию, загромождением природного ландшафта. Противники перехода на солнечные батареи критикуют такой переход, так как владельцы домов и земельных участков, на которых установлены солнечные батареи и ветровые электростанции, получают субсидии от государства, а обычные квартиросъемщики — нет. В связи с этим Федеральное министерство экономики Германии разработало законопроект который позволит в ближайшем будущем ввести льготы для арендаторов, проживающих в домах, которые обеспечиваются энергией, поступающей от фотовольтаических установок или блочных тепловых электростанций. Наряду с выплатой субсидий владельцам домов, которые используют альтернативные источники энергии, планируется выплачивать дотации проживающим в этих домах квартиросъемщикам.

Энергообеспечение населённых пунктов

Солнечно-ветровая энергоустановка

Дорожное покрытие

В 2014 году в Нидерландах открылась первая в мире велодорожка из солнечных батарей.

В 2016 году министр экологии и энергетики Франции Сеголен Руаяль заявила о планах построить 1000 км автодорог со встроенными ударо- и термостойкими солнечными панелями. Предполагается, что 1 км такой дороги сможет обеспечивать электроэнергетические потребности 5000 людей (без учета отопления)

.

В феврале 2017 года в нормандской деревне французским правительством была открыта дорога из солнечных батарей. Километровый участок дороги оборудован 2880 солнечными панелями. Такое дорожное покрытие обеспечит электроэнергией уличные фонари деревни Tourouvre-au-Perche. Панели каждый год будут вырабатывать 280 мегаватт час электроэнергии. Строительство отрезка дороги обошлось в 5 миллионов евро.

Использование в космосе

Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии.

Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).

Использование в медицине

Южнокорейские ученые разработали подкожную солнечную батарею. Миниатюрный источник энергии может быть вживлен под кожу человека с целью бесперебойного обеспечения работы приборов, имплантированных в тело, например, кардиостимулятора. Такая батарея в 15 раз тоньше волоса и может заряжаться, если даже на кожу наносится солнцезащитное средство.

Типы и технические характеристики солнечных батарей

На данный момент выделяют несколько вариантов, о которых речь пойдет ниже.

Что такое солнечная батарея для дома?

По сути это модули, захватывающие энергию солнца и преобразующие ее в электричество. Обычно их можно наблюдать в виде прямоугольных листов размером с шифер.

Кремниевые солнечные батареи

Это усовершенствованные элементы питания на основе аморфного кремния. К подобным видам относятся тонкопленочные кремниевые солнечные батареи.

Упомянутый выше кремний — это парообразующий гидрид. Ему можно придать разную форму. Раскалённые пары задерживаются на подложке, а обычные кристаллы не создаются. Это позволяет заметно снизить затраты на производство.

Разница между аморфным и кристаллическим кремнием

Отличие в том, что аморфным батареям не нужны прямые солнечные лучи. Они отлично собирают рассеянное освещение в тот момент пока солнце закрыто тучами.

Имея великолепную гибкость позволяют укрепить на них полупроводниковые элементы. Такие кремниевые пластины для солнечных батарей позволяют выполнять работу в ильном смоге. Или на предприятии где полно аэрозольных испарений.

На данный момент запущено уже третье поколение аморфных солнечных батарей.

Разновидности поколений:

1. Первый подобный элемент питания имел один переход. Но выдавал всего 5% КПД. Работал около 10 лет.
2. Имел один переход, но работал 20 лет. КПД стал 8%.
3. У третьего поколения КПД поднялся до 12%. Работают больше 2-х предыдущих.

Технология позволяет выполнять напыление кремния на гибкое и жесткое основание.

Солнечные батареи из аморфного кремния способны активно реагировать на слабое освещение. Используются часто на территориях где преобладает пасмурная погода.

Основные преимущества солнечных кремниевых батарей

1. Теряют мало мощности при затенении.
2. На домах их практически не видно. При желании можно тщательно замаскировать.
3. В момент повышения температуры они мало нагреваются. Перерабатывают больше электричества. У кристаллических батарея мощность при увеличении температуры снижается.
4. Производство достаточно упрощенное поэтому брак минимален.
5. Вырабатывают больше электричества в момент слабого освещения. В условиях пасмурной погоды они способны накапливать энергии на 10-20% больше чем кристаллические.

Единственный минус подобных источников питания — это КПД. Он будет немного ниже. В течение 10 лет работы их мощность понизится всего на 10%.

Перовскитные солнечные батареи

Данные элементы питания изготавливают из минерала с названием перовскит. Он способен заменить кремниевые батареи, так как более экономически выгоден. На данный момент КПД установок из этого элемента достигает 20,9%.

Он был открыт больше 100 лет назад. Иначе его называют титанат кальция. Был найден на Урале Густавом Розе еще в 1839 году.

Когда-то давно это вещество использовалось как диэлектрик для конденсаторов.

В научных кругах известно, что кремниевая пластинка обладает параметрами в 180 микрон. Перовскит же толщиной в 1 микрон способен поглощать столько же световых лучей сколько и кремний толщиной в 180 мкр.

Световой спектр у титана кальция выше. В итоге получается так что энергия, получаемая в результате действия этих пластин будет значительно дешевле.

Состав этого уникального вещества:

1. Титан.
2. Кальций.
3. Водород.

Они имеют определенное расположение в кристаллической решетке. Собирая световые лучи они быстро их поглощают. Единственная проблема заключается в том, что у них нарушается стабильность при повышении температуры. Ученым пришлось серьезно поработать над этой проблемой и в итоге вышел инновационный материал. Они создали две тандемные ячейки. Теперь можно помещать в них 2-а вещества без замыкания.

Основные преимущества

1. Стабильны к температурным колебаниям.
2. На каждой пластике имеются электроды из углерода.
3. Способны максимально отдавать электроэнергию. Подобного удалось достичь за счет добавления марганца.

На данный момент эти солнечные панели способны проработать всего 1-2 года. Но исследования по модернизации продолжают вестись. Поэтому будем надеяться, что в ближайшем будущем на свет появятся эффективные и долговечные солнечные батареи.

Складная солнечная батарея

Данный тип позволяет использовать энергию света в походах, на даче, в путешествиях, для рыбалки. Их вполне возможно поместить в рюкзак. Это позволит в любой момент воспользоваться энергией, например, для зарядки мобильника, ноутбука, планшета или еще чего-нибудь.

В продаже можно отыскать подобные батареи, состоящие из 6 модулей в каждом из которых имеется по 3 кремниевых пластинки.

Органические солнечные батареи

Это гибкие элементы, в состав которых включены органические полимеры. Их можно без проблем печатать на принтере и получать выгодный источник энергии.

Гибкая солнечная батарея может производиться в виде масштабных листов пластика. Минусом является малый коэффициент преобразования света в электрический ток.

Основные плюсы тонкопленочных солнечных батарей

1. Экологически чистые.
2. Низкая цена.
3. Можно сэкономить ресурсы, даваемые природой.
4. Низкое негативное воздействие на здоровье людей.
5. Энергетически эффективные.

Такие полимерные солнечные батареи могут быть выполнены в виде любой формы. Их можно изготавливать в форме листа шифера у которого будет сохранена текстура. В итоге потребитель получит и электричество, и защиту от осадков в одном флаконе! Так же рулонными батареями можно оснастить фонари в саду.

Поликристаллические и монокристаллические солнечные батареи

Данные элементы являются наиболее распространенными.

Монокристаллические

Они имеют множество квадратов из-за особой кремниевой решетки и их углы слегка подрезаны. При создании применяется всего 1-н кристалл. В конечном итоге получается изделие цилиндрической формы. В последующем его разрезают на тонкие пластины. Подобный вид позволяет значительно сэкономить пространство. Однотипный цвет говорит о том, что используется кремний высокого качества на 99,99%.

После первичного изготовления все детали плотно укладывают в одну панель. С боков она окружена пластиковыми барьерами. Теперь батарея готова к использованию.

Основные преимущества:

1. Работоспособны в минусовых температурах.
2. Могут проработать долго до 25 лет.
3. Обладают высоким КПД.
4. Занимают небольшую площадь.

Но производство достаточно дорогостоящее на выращивание кристаллов уходит много времени и средств.

Поликристаллические

Здесь уже используется больше одного кристалла. И выращивать ничего не нужно.

Сначала плавят кремний и ждут, когда он остынет. При охлаждении он превращается в твердое вещество. В итоге этой процедуры получаем кремниевую фигуру в виде прямоугольника. После этого выполняется нарезка. Каждая пластина будет толщиной меньше 1 мм.

Батареи, которые уже отслужили свой срок прекрасно подойдут для создания из них поликристаллического источника питания.

Созданные фотоэлементы легко наклеиваются на специальный лист. А дальше их помещают в крепкую раму, которую затем окрашивают. Так же над ней проводят процедуру герметизации.

Положительные черты:

1. С легкостью выдерживают капризы погоды.
2. Изготавливают с использованием дешевых технологий.
3. Выпускаются в разных формах.
4. Неравномерная поверхность позволяет показывать неплохой результат в неблагоприятную погоду.

Чем отличается монокристаллическая солнечная батарея от поликристаллической?

Разница между двумя модулями заключается в наличие кристаллов и сложности производства. Первые выполнить значительно сложнее, так как приходится выращивать нужные элементы. Поликристаллы же появляются в процессе нагревания и остывания. Такое отличие имеют эти пластины.

Минусы батарей имеющих монокристаллы и поликристаллы

1. КПД у поли – 17%, у моно – 22%. Для целей космоса КПД доходит до 38%.
2. Для работоспособности потребуется АКБ.
3. Очень хрупкие. Если треснет, то работать не будет.
4. Очень зависимы от погоды.
5. После 25 лет работы поли теряют 30% эффективности, моно 20%.
6. Данный продукт достаточно дорогой.

Приобретать установки на основе этих кремниевых пластин следует после тщательного обдумывания.

Прозрачные солнечные батареи

На данный момент научились создавать прозрачные источники питания. Иногда их можно заметить в виде окна с черными точками. Но на дынный момент уже встречаются элементы, которые не отличишь от стекла.

Они используют невидимый спектр лучей светила инфракрасную и ультрафиолетовую часть. Нагрев таким панелям не грозит так как они способны поглощать ИК свечение.

Их можно без проблем нанести на гибкую пленку или твердую поверхность стекла. Изготавливаются они из материала по типу пластика. Помещение освещают на 70%.

Второй вариант — это нанесение на стекло.

Солнечные батареи жалюзи

Здесь все просто! Берутся обычные кремниевые пластины и крепятся на оконные жалюзи. Если свет мешает человек слегка закрывает окна и панели, повернутые к солнцу, начинают захватывать лучи.

Гетероструктурные солнечные батареи

Это элементы питания, выполненные по технологии гетероперехода с внутренними тоненькими пленочками. Пленка эта имеет аморфный кремний. Эта технология позволяет концентрировать в центре кристалла больше энергии.

По сути это гибрид монокристаллического и пленочного типа солнечных батарей.

Основные плюсы:

1. Высокий КПД.
2. Стойкие к темным дням.
3. Очень медленно изнашиваются.
4. Лучше улавливают рассеянный свет.
5. Стабильно работают в температурных колебаниях.

Гелевые солнечные батареи

В действительности это словосочетание ошибочное, так как таких панелей не существует. Люди так говорят потому что подразумевают связку с гелевым аккумулятором. Этот АКБ способен прослужить около 10-15 лет, а для солнечной станции это очень значимо. Поэтому если у вас имеются средства, лучше всего брать именно гелевый накопитель энергии.

Советские солнечные батареи

Впервые в СССР данные элементы были установлены в Ташкенте в 1933 году. Батареи были поставлены на дома советских ученых. Испытания проводились еще в 1928 году в местной лаборатории.

Тогда 1-й рамы на квадратный метр считалось хватит на 5-6 жильцов.

Солнечные батареи Тесла

Данные элементы питания позволяют выполнить кровлю с встроенными солнечными элементами. То есть на вид это будет самая обычная крыша. Но в действительности она еще и будет генерировать электричество. Такие батареи для дома позволят значительно сэкономить финансы.

Вес солнечной батареи

Чаще всего масса зависит от состава. Обычно солнечный элемент включает в себя:

• Пластины.
• Рамки.
• И провода.

Разные модули могут выдавать определенный вес. Чаще всего он колеблется от 10 – 18 килограмм.

Сколько стоит солнечная батарея?

Для частного дома комплект в России вырабатывающий 220 в может обойтись в 100 000 рублей. Если устанавливать на крышу вы пригласите специалиста, тогда придется выложить еще несколько тысяч.

Одна солнечная батарея в зависимости от типа, фирмы производителя и мощности может стоить от 5000 – 10 000 р.

Батареи можно взять и для квартиры, но здесь придется решить куда их поставите. Есть несколько вариантов:

• На балкон.
• Крышу.
• Возле дома. Лучше этого не делать могут повредить люди, да и свет может слабо до них идти.

На данный момент можно прикупить даже дом на солнечных батареях. Просто к стоимости домика добавляйте цену комплекта батарей и все оборудования, и вы узнаете цену всего дома.

Поликристаллические солнечные панели

Для того чтобы получить поликристаллы, кремниевую субстанцию медленно охлаждают. Такой подход к технологии производства значительно дешевле чем в предыдущем типе панелей, поэтому и стоит этот вид дешевле. При этом для изготовления требуется меньше энергии, а это ещё раз благотворно действует на цену. Но чем-то же нужно жертвовать? Поэтому у таких батарей КПД ниже — до 18%. Связано такое падение коэффициента с образованиями внутри поликристалла, которые снижают эффективность. Для того ещё лучше разобраться в различиях между первым и вторым типом батарей, взгляните на таблицу:

Сравнительная таблица монокристаллических и поликристаллических солнечных панелей:

Фактор	Монокристаллы	Поликристаллы
Разница в структуре	Кристаллы направлены в одну сторону, зёрна параллельны	Кристаллы направлены в разную стороны, не параллельны
Стабильность работы	Высокая	Меньше
Стоимость	Дорогостоящие батареи	Также дорогостоящие, но дешевле
Окупаемость	2 года	до 3х лет
КПД	до 22%	до 18%
Технология производства	Совершеннее, сложнее, точнее	Проще, отсюда и низкая стоимость

Развенчиваем мифы о портативных солнечных батареях

И напоследок несколько мифов, которые не имеют ничего общего с реальностью.

• Существует мнение, что кристаллические панели по всем параметрам превосходят аморфные. В теории это так, однако на практике дела обстоят иначе: гибкие панели чаще демонстрируют лучшие показатели по сравнению с жесткими, поэтому, при выборе устройства в первую очередь нужно оценивать его параметры и уж потом тип элементов.

• Многие думают, что аморфные панели практически мгновенно выгорают, теряя за год эксплуатации 10% производительности. Не слишком понятно, откуда взялся этот миф, но это неправда: как показывают проведенные эксперименты, падение производительности аморфных панелей с течением времени скромное: за четырнадцать лет на 4%.
• Не существует никакой альтернативы портативным солнечным батареям для туриста. Сегодня многие наслышаны о возможности использовать энергию солнца, но при этом забывают об альтернативных вариантах, например, об использовании энергии ветра. При этом ветрогенератор тоже может быть портативным, правда довольно тяжелым, но для парусного катамарана сгодится. И в отличие от солнечных батарей ветрогенераторы способны работать даже ночью или при пасмурной погоде.

Потратьте немного времени на анализ рынка альтернативных источников питания, на сравнение предложений между собой, и непременно подберете вариант, который устроит по всем параметрам — батарею, способную обеспечить приемлемый уровень комфорта для туриста в путешествиях.

Аморфные солнечные панели или батареи из аморфного кремния

• Данный вид солнечных батарей можно отнести как к кремниевым (потому что материал изготовления — кремний) так и к плёночным, ведь изготовлены они по принципу производства плёночных батарей. Но всё же отличия есть.

• Здесь используются не кристаллы кремния, а так называемый силан (кремневодород). Его наносят на подложку, внутри батарей. КПД у такого вида солнечных батарей намного ниже — около 5%. Но всё не так плохо! Есть и преимущества, среди которых можно назвать: намного лучшее поглощение (в 20 раз лучше), лучше работает при отсутствии прямого солнца, когда пасмурно, эластичность панелей.

• Также бывают сочетания моно и поликристаллических панелей с аморфными. Такое сочетание позволяет соединить преимущества двух различных типов. Например, батареи лучше работают, когда солнца недостаточно для обычных кристаллических батарей.

Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов

Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры.

Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. От данного недостатка можно избавиться путём установки байпаса на каждый фотоэлемент панели. В облачную погоду при отсутствии прямых солнечных лучей крайне неэффективными становятся панели, в которых используются линзы для концентрирования излучения, так как исчезает эффект линзы.

Из рабочей характеристики фотоэлектрической панели видно, что для достижения наибольшей эффективности требуется правильный подбор сопротивления нагрузки. Для этого фотоэлектрические панели не подключают напрямую к нагрузке, а используют контроллер управления фотоэлектрическими системами, обеспечивающий оптимальный режим работы панелей.

Плёночные солнечные батареи

Плёночные панели — это следующий шаг развития источников питания на солнечной энергии. Шаг, который продиктован в первую очередь необходимостью снижения цен на производство батарей и стремлением к повышению энергоэффективности.

Установка солнечных батарей на крыше

После того как сборка солнечной батареи из набора пластин была выполнена или вы приобрели готовые модули следует произвести их монтаж на крышу.

Установка происходит в 3 этапа:

1. Выбор места.
2. Поднятие их на верх или постановка туда где желаете разместить.
3. Крепление солнечных батарей к поверхности.

Перед монтажом проследите за тем чтобы солнечные батареи не были закрыты деревьями, исходящим из трубы дымом, соседскими домиками, столбами, вышками.

Виды мест для установки солнечных батарей:

1. Крыша.
2. Стены.
3. Территория в несколько квадратных метров земли.
4. Фасады.
5. Балконы.

Зазор между фотоэлементами и кровлей должен составлять 10-15 см. Причина проста, они сильно нагреваются в процессе работы.

Батарею следует устанавливать на юг, юго-восток и юго-запад. Лучше всего поставить элемент питания на следящую за солнцем поверхность. Автомат будет постоянно направлять батарею в сторону солнца.

Угол установки солнечных батарей достаточно варьирует он находится в пределах 15-900. Но здесь все сугубо зависит от местности проживания. Например, в Европейской части России градусная кривая будет от 30-60.

Наклон так же зависит от крыши. Поэтому учитывайте это в расчетах.

На данный момент изготавливается несколько крепежных приспособлений:

1. Свободностоящие – крепятся с помощью дополнительных установок.
2. Наклонные – идеальны для скатных крыш.
3. Встроенные фотоэлектрические панели в шифер или здание. Могут выполнять двоякую функцию. Защищают и дают электричество. То есть черепица батарейка!

Тень от разных объектов может быть причиной падения КПД!

Крепежные материалы изготавливаются из металла часто из алюминия. Встречаются так же из стали и оцинкованного железа.

Пара советов по установке

1. Прежде чем монтировать следует все просчитать. Поставьте на компьютер специальную программу и выполните расчеты в ней.
2. Избегайте не аккуратного обращения с батареями. Они достаточно хрупкие. Чтобы спасти элементы зимой от осадков можно поставить снегозадержатели или рассекатели снега.
3. Не допускайте попадания влаги в АКБ.
4. Следует серьезно отнестись к креплениям конструкции. На их долю выпадает нагрузка не только от солнечных батарей, но и погодных напастей.

Из начально следует установить на крушу специальные крепления профили из алюминия. Они прикрепляются специальными зажимами к шиферу. Установка солнечных батарей может быть выполнена своими руками. Важно помнить, что полюса должны тянуть от себя два провода.

Если нет желания самостоятельно возиться с монтажом энергоустановки, тогда можно заказать это дело под ключ! Благо компаний сейчас хватает. Без проблем они поставят панели на дом, дачу, коттедж или балкон. Причем установка будет выполнена правильно по всем нормам.

Схема установки солнечных батарей для дома

После того как плоский солнечный источник питания будет полностью установлен на черепицу можно приступать к электрификации.

Выделяют два типа соединений элементов тока.

Последовательное соединение солнечных батарей

Это когда батарея идет одна за другой и положительный вывод цепляется к отрицательному.

Параллельное соединение солнечных батарей

Данное соединение так же реализуемо. Лучше всего подсоединить провода последовательно и подать их на преобразователь. Главное в этом деле соблюдать полярность.

Подключение солнечной батареи к аккумулятору схема

Все присоединение выполняется через контроллер. Только через него можно цеплять батареи к АКБ.

Поступивший ток с солнечных батарей переходит в контроллер. Далее обрабатывается и подается на нагрузку в 12 вольт. Часть его из отдельного разъема поступает на клеймы аккумулятора. С АКБ ток идет на инвертор, а после него он поступает в розетку дома. Только после такой сложной процедуры хозяин может подключить имеющиеся у него приборы. Заметьте в двух местах электричество поступает через предохранитель. Это нужно для увеличения уровня безопасности при перегрузках.

Как припаять провод к солнечной батарее?

Чтобы это сделать приготовьте следующее:

1. Олово.
2. Канифоль или кислоту.
3. Паяльник. Если дело происходит на крыше, то лучше, чтобы этот инструмент был переносным. В противном случае придется включать его в удлинитель. А это не совсем удобно.
4. Провод.

Если идет паяние кремниевой пластины следует соблюдать особую осторожность, так как она очень хрупкая.

Нагрейте паяльник и обмакните его в канифоль. Затем возьмите провод и проведите процедуру лужения. То есть нужно вымазать конец оголенного проводка в расплавившейся канифоли и затем прислонить к нему горячий паяльник с припоем. Через некоторое время олово покроет весь конец провода и только после этого его можно припаивать к пластинке. На ее контактах так же должно быть немного припоя.

Кладете провод на контакт и слегка касаетесь паяльником. Через пару секунд произойдет спайка. Все проводок припаян! Так же паяться провода более крупного сечения.

Таким образом приведенные выше схемы для соединения солнечных модулей отлично сработают в загородном доме!

Замена солнечных батарей

После того как модули придут в негодность следует выполнить их замену. Прежде всего сломанную панель следует отсоединить от креплений на крыше. Затем медленными движениями переместить ее вниз. Далее аккуратно приземлить на землю. Желательно чтобы кто-то принял у ее у вас.

Следующее действие — это либо ремонт солнечных батарей, либо утилизация. Обычно их выбрасывают на мусор и перерабатывают как обычные строительные отходы. Но с недавнего времени они стали причисляться к классу электронный мусор.

Если в вашем городе имеется специальный пункт приема, то лучше всего отнести отработанный модуль туда.

Неисправности солнечных батарей

Они могут быть по следующим причинам:

1. Разбита кремниевая пластина. В этом случае придется ее менять.
2. Нарушение контактов между соединением фотоэлементов.
3. Выход из строя диодов.
4. Слабые контакты.
5. Замыкание солнечных модулей вследствие попадания влаги или давления из вне.
6. Запотевание.
7. Плохая пайка элементов.
8. Коррозия проводников.

Если повреждена защитная прозрачная панель, ее следует в срочном порядке починить. Для это возьмите ультрафиолетовое жидкое стекло. При затвердевании оно не меняет оптические характеристики. Подобную работу можно выполнить на крыше не снимаю батарею. Чтобы акрилатный клей затвердел быстрее на него нужно посветить ультрафиолетовой лампой. Проследите за тем чтобы на поверхности перед нанесением не было грязи.

Коррозия лечится токопроводящим клеем. Убираем провода и зачищаем то место где они были прикреплены. После этого обезжирьте поверхность керосином, бензином или ацетоном и нанесите специальный клей. Теперь поврежденный электрод восстановится. Как только клей высохнет нанесите на контакт паяльником припой. Теперь защитите этот место прозрачным термо клеем.

Как проверить солнечную батарею тестером?

Сделайте визуальный осмотр и убедитесь нет ли специфических оттенков или трещин. Теперь можно протестировать данный источник питания мультиметром. Перед проверкой помните, что при замыкании ваша солнечная панель не выйдет из строя. Это значит, что можно измерять как отдельный фотоэлемент, так и все сразу. Тесты лучше всего выполнять при хорошем освещение.

Процедуры, которые нужно выполнить:

1. Сделать расчеты после измерений по формуле P = Voc * Isc * 0.78
2. Когда вольтметр будет в нулевом положении снимите показания с батареи (Voc).
3. Измерьте ток амперметром сделав короткое замыкание (Isc).

Чтобы сделать измерения нужно прибор перевести на нужное напряжение. Регулятор повернуть в левую сторону на показатель 20.

Но если источник питания способен выдавать более 20 вольт, тогда лучше поставить прибор в режим 200. Далее взять щупы и приложить к положительному и отрицательному полюсу солнечной установки. После этого на дисплее появится значение напряжения.

Применение

Устройства, преобразующие свет в электрический ток, давно нашли свое применение. Гибкие солнечные панели облегчают жизнь людей во многих сферах деятельности, от бытового уровня до космических разработок.

При архитектурной отделке домов гибкие панели монтируют на крышах и в окнах зданий. Стекло «триплекс» с функционалом солнечной генерации собирает энергию света, не нарушая прозрачность окон и создает приятный микроклимат в помещении. В комнатах, где установлены окна с триплексом, можно обходиться без кондиционера.

Подобные стекла устанавливают в учебных заведениях, торговых павильонах, на остановках общественного транспорта, его используют для уличных бассейнов и в теплицах.

Небольшой вес панелей делает их востребованными в самолетостроении, ими оснащают электрические автомобили, лодки, аэростаты. Нашли свое применение гибкие конструкции в военном деле, судостроении, кинематографе, их применяют работники полиции и МЧС.

Панели монтируются на любой поверхности, поэтому их с успехом используют в быту.

Пленочную батарею можно встретить на часах, калькуляторах, в качестве нашивок на одежде, на чехлах. Некоторые модули созданы для ношения на сумках и рюкзаках. Power bank с солнечными фотоэлементами позволяет в экспедициях и походах заряжать телефоны, планшеты, фонарики, фотоаппараты.

Фотопанели на основе аморфного кремния нашли свое применение на космических станциях, с учетом малого веса, их легко доставить на околоземную орбиту, а энергоемкость подобных конструкций в пять раз превышает кристаллические варианты. Удобно использовать солнечные панели на объемных гелиостанциях, где достаточно места для их размещения.

Плёночные батареи на основе теллурида кадмия

• Кадмий — это материал, который обладает высоким уровнем светопоглощения, открытый как материал для солнечных батарей в 70-х годах. На сегодняшний день, этот материал применяется уже не только в космосе, на околоземной орбите, но и активно используется в качестве материала для солнечных панелей обычного, домашнего пользования.

• Самой главной проблемой в использовании такого материала является его ядовитость. Однако исследования говорят о том, что уровень кадмия. который уходит в атмосферу, слишком мал, чтобы наносить вред здоровью человека. Также, несмотря на низкий КПД в районе 10%, стоит единица мощности в таких батареях меньше, чем у аналогов.

Производство солнечных модулей

Очень часто одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определённое количество фотоэлементов соединяется в так называемые фотоэлектрические солнечные модули и между стеклянными пластинами монтируется укрепление. Эта сборка может быть полностью автоматизирована.

Пятерка крупнейших производителей

Крупнейшие производители фотоэлектрических элементов (по суммарной мощности) в 2016 году.

1. Jinko Solar
2. Trina Solar
3. Hanwha QCELLS
4. Canadian Solar
5. JA Solar

Плёночные панели на основе селенида меди-индия

Тип солнечных батарей из таких материалов используют медь, индий, селен, как полупроводник. Кстати, индий — это основной, очень необходимый материал, который используется в производстве жидкокристаллических мониторов. Поэтому, оставляя такой материал для этих целей, часто используют галлий, который замещает индий по своим функциям. КПД здесь выше, чем у батарей из теллурида кадмия — около 20%.

Полимерные солнечные панели

Вид солнечных батарей, который не так давно был изобретён и начал производиться. Здесь проводниками выступают полифенилен, фуреллены, фталоцианин меди. При этом такая плёнка очень тонкая — около 100 нм. Несмотря на низкий уровень КПД, около 5%, всё же можно выделить причины, почему стоит выбирать этот тип солнечных батарей: Доступность материалов, дешевизна, отсутствие вредных выделений в атмосферу. Так что такие батареи отлично подходят потребителям, ведь обладают отличной эластичностью и экологичностью.

Срок службы солнечных батарей

По заявлениям многих производителей данные источники питания способны проработать до 25 лет. Но есть модели, которые на данный момент работают до 2-х лет. Но как правило они не получили массового потребления.

Эксплуатационное время чаще всего зависит от технологии изготовления и сторонних воздействий.

Сравнительная таблица: виды солнечных батарей и уровень КПД

Напоследок, хотелось бы сравнить коэффициенты полезного действия каждого типа солнечных батарей, но не забывайте, что помимо КПД есть много других факторов, которые могут охарактеризовать каждый тип как с хорошей, так и плохой стороны.

КПД	в процентах
Монокристаллические	17-22%
Поликристаллические	12-18%
Аморфные	5-6%
Теллурид кадмия	10-12%
Селенид меди-индия	15-20%
Полимерные	5-6%

Солнечные батареи плюсы и минусы

У каждого вида как было отмечено выше имеются свои достоинства и недостатки. В данном разделе приведем общие показатели.

Плюсы солнечных батарей

1. С территории 10 м2 можно сгенерировать до 1 квт энергии.
2. Способны проработать до 25 лет.
3. Электроэнергия поступает в дом без сбоев и отключений в отличие от традиционного электричества.
4. Не нуждаются в обслуживание. Если только зимой снег убрать. А летом протереть от пыли.
5. Процент поломки очень мал.
6. Дают бесплатную электроэнергию после окупаемости системы.
7. Доступны любому желающему.
8. Практически бесконечная энергия.
9. Экологически чистый вид электричества.
10. Работают без шума.
11. Обширная область использования.
12. Медленный износ.
13. Независимость от энергетиков.

Минусы солнечных батарей

1. Высокая стоимость.
2. Долгая окупаемость.
3. Слабая эффективность. КПД редко превышает 20%.
4. Мощность не высокая.
5. Нельзя запитать приборы с более высокой мощностью чем у самих солнечных батарей.
6. Нужно приобретать много дорогостоящего оборудования.
7. Зависят от времени суток и погодных условий.
8. Могут нагревать атмосферу над батареей.
9. Нужно накапливать энергию.
10. Чтобы получить больше тока придется занять много территории.
11. Производят только постоянное напряжение. Для переменного приходится ставить преобразователь.

Такие вот преимущества и недостатки солнечных батарей!

Что такое концентрационные солнечные модули?

Концентрационные модули помогают более эффективно использовать площадь солнечных панелей, получая экономию площади почти в два раза. Однако такая система осложнена необходимостью инсталляции механического модуля, который бы поворачивал линзы в сторону солнца. Особенно такие установки необходимы в местах, где прямое излучение солнца есть в достатке на протяжении всего года.

Где приобрести солнечные батареи для дома?

На данный момент с этим нет особой нужды заказать их можно в специализированном магазине вашего города. Да возможно там будет дорого, но зато не придется ждать. Если желаете сэкономить тогда отыскать дешевые солнечные батареи можно только в Китае. Например, на Алиэкспресс и других китайских площадках. Там же можно встретить элементы на основе перовскита.

Фотосенсибилизированные батареи

Фотосенсибилизирующий краситель опять-таки помогает оптимизировать приём солнечной энергии, но при этом солнечные панели работающие по этому принципу, скорее напоминают процесс фотосинтеза в природе. Впрочем, пока что это только концептуальная идея, не имеющая воплощения. Кто знает, может пока Вы соберётесь покупать солнечные панели, она уже будут вовсю продаваться на рынке.

Ну что, разобрались какие бывают солнечные батареи? Надеемся, эта статья поможет Вам определиться, какую батарею поставить для дома, но если после прочтения у Вас возникло ещё больше вопросов — милости просим на наш сайт, где Вы найдёте всю информацию про солнечные батареи и источники питания, работающие на солнечной энергии а также про различные виды солнечных панелей.

Солнечные батареи фото

Налог на солнечные батареи в России

На данный момент таких поборов в государстве нет и слава богу. И в будущем надеемся не появится! Особого смысла в них нет, так как тогда единицы будут покупать солнечные панели. В итоге будут большие потери у продавцов.

В действительности что бы сделать якобы бесплатное электричество за счет солнца придется здорово потратится. Приобрести аккумулятор, инвертор, сами батареи, провода и другое оборудование. В деньгах это будет более 100 000 рублей. Об окупаемости здесь говорить особо не приходится.

По идее самих солнечных элементов хватает максимум на 25 лет. Но за это время нужно будет поменять аккумулятор раза 3 точно. А это дополнительный расход. Так же может что-то из электроники выйти.

Ну а каком налоге на солнечные батареи может идти речь? Тогда об окупаемости установки можно вообще забыть.

Наоборот в некоторых странах люди имеющие солнечные электростанции еще и продают электричество государству. Для них это выгодно.

Если человек выстраивает на этом бизнес, тогда конечно налоги он должен платить.

Фильм про солнечные батареи

Короткие ответы на разные вопросы по теме

Вопросы	Ответы
Какое обозначение солнечной батареи на схеме?
Сколько энергии вырабатывает солнечная батарея?	Здесь все зависит от размера модуля, погодных условий, технологии изготовления. Поэтому однозначный ответ дать невозможно. Для примера батарея от компании SilaSolar по цене около 10 000 р на 300 квт может выдавать без нагрузки 44,8 вольт. С нагрузкой 37 V. Характеристики размера: Длина – 1956 мм. Высота – 40 мм. Ширина – 992 мм.
Сколько нужно солнечных батарей для дома 100 кв м?	Здесь нужно считать по ватам. Например, для обычной семьи максимум нужно 4 000 квт энергии в месяц. Но если у вас не так много электроприборов и вы ими пользуетесь не часто, то хватит и 2 000 квт. Теперь считаем к примеру, одна батарея за 10 тр выдает 300 квт. 7 штук дадут нам 2100 квт. И по деньгам это выйдет в 70 000 р. По сути не важно сколько квадратных метров дом, главное обеспечить его полностью солнечной энергией. А если что батареи можно поставить и возле дома.
Сколько нужно солнечных батарей для дома 50 кв м?	Смотрите предыдущий ответ.
Сколько квт дает солнечная батарея 1м2?	В среднем это за 1 час работы солнечный модуль может выдать от 50 до 120 вт.
Сколько нужно солнечных батарей для квартиры?	2 мощных батареи.
Зачем на калькуляторе солнечная батарея?	Она позволяет работать устройству в тот момент, когда его элементы питания сядут. Или их можно вытащить и продолжить работу на солнечной пластине.