Фотоелектричні панелі та їх типи
Альтернативними способами виробництва електроенергії люди цікавляться давно. Використання сонячної енергії стало одним з методів отримання струму з природних джерел.
Модуляція світла, що надходить від сонячних променів, здійснюється за рахунок фотоелементів, які зроблені з напівпровідників. Одиничний кремнієвий фотоелемент дає потужність не більше 2 Вт. Такої кількості енергії зовсім недостатньо, тому окремі елементи з’єднують у фотоелектричні модулі, а з них складають сонячні батареї. При використанні сонячної енергії необхідно орієнтуватися на створення батарей великої площі, тому що їх коефіцієнт корисної дії становить 10-15% (рідше – 20%). Наприклад, в Каліфорнії (США) створена найбільша в світі система, що виробляє до 5 мегават електроенергії, яка потрібна для забезпечення внутрішніх потреб великого приватного господарства.
У 1976 році 1 кіловат електрики, отриманої за допомогою фотоелектричних модулів, коштував 50 доларів. До 2000 року ціновий показник знизився в 10 разів, проте як і раніше він залишається досить високим порівняно з вартістю енергії, що виробляється на атомних і гідроелектростанціях. Основним сектором, де затребувана сонячна енергія і монтуються системи, здатні його уловити, є місця, віддалені від прокладки традиційних електричних мереж або ті, де неможливо регулярно забезпечувати безперебійне живлення.
Модуль каркасного типу передбачає панельний конструктив, розміщений в алюмінієвому каркасі. Сонячний генератор складається з герметично закритих світлових елементів, поміщених в скляну плиту. У блоці терміналів знаходяться електричні контакти, за допомогою яких здійснюється підключення окремого модуля.
Типи фотоелектричних панелей
Монокристалічні сонячні батареї передбачають використання кристалічного кремнію. Серединою модуля є сонячні елементи, які зверху і знизу закриваються плівкою-герметиком. Вона запобігає потраплянню вологого повітря на сонячний елемент, в результаті чого може відбутися окислення і вихід з ладу останнього. Етиленвінілацетатна плівка ЕВА, застосовувана досі, залишає бажати кращого, оскільки через деякий час втрачає прозорість. У цьому напрямку ведуться розробки по всьому світу, проте в промислових масштабах дослідники поки нічого не запропонували.
Монокристалічні панелі з напругою 12 В можуть виконувати безліч корисних функцій. Відносно невеликі за зовнішніми параметрами, вони стануть у пригоді на відпочинку: з їх допомогою можна зарядити мобільний телефон, ліхтарик або іншу дрібну техніку, якщо немає можливості під’єднати її до стаціонарного джерела живлення.
У кількості декількох штук вони легко впораються з зарядкою будь-якого побутового приладу. Все дуже просто: інвертор миттю перетворить сонячну енергію в змінний струм згідно стандарту в 220В. На дачі сонячні панелі допоможуть включитися в роботу холодильнику, телевізору, пральній машинці, електроплиті, бензопилі і будь-якому іншому інструменту.
Візуальна відмінність цього виду панелей – зернистий візерунок, обумовлений сукупністю великої кількості яскраво-синіх кристалів. При виробництві панелей з полікристалів використовується кремній середнього очищення і відсутня технологічна стадія витягування, тому витрати на виготовлення виходять меншими порівняно з монокристалами. Полікристали мають квадратну форму з причини прямокутної конфігурації заготовок. Колір їх неоднорідний, що пояснюється сукупністю неоднакових кремнієвих елементів та вмістом домішок.
«Сильними сторонами» полікристалів є більш доступна для споживача ціна, а також поліпшена можливість акумуляції денного світла у похмурі дні.
3. Тонкоплівкові конструкції
Сонячні батареї можуть містити фотоелектричні модулі Дабл. У них використовується плівковий аморфний кремній а-Si разом з плівкою та кремній підвищеної прозорості μc-Si. Сутність цієї технології наступна: аморфний кремній бере участь у перетворенні енергії, одержуваної з видимої частини спектру, а мікроплівка працює з інфрачервоним випромінюванням. У порівнянні з одноплівковою конструкцією аморфна технологія сприяє зростанню потужності на цілих 50%, а розміри модуля при цьому залишаються незмінними!
Коефіцієнт оптичного поглинання денного світла у аморфного кремнію в 20 разів вище, ніж у кристалічного. Тому досить використовувати його шар товщиною в 0,5-1 мікрон. А для досягнення такого ж світлопоглигнаючого показника у кристалічного кремнію потрібний виріб товщиною в 300 мікрон. Економія фінансових коштів очевидна!
Для тонкоплівкового кремнієвого фотоелемента застосовують силан (кремневодень) – він наноситься шаром в 100 разів більш тонким, ніж фотокристалічний кремній. Термін експлуатації таких батарей значно нижчий за ті, що виготовлені з чистого кремнію, що пояснюється вигорянням від сонячної радіації тонкої плівки фотоелемента.
Компанія «Теплоціль» рекомендує ці модулі, тому що вони можуть використовуватися і при недостатньому ступені освітленості, коли небо закрите хмарами, і навіть у погану погоду. Тонкоплівкові сонячні батареї показують хороші результати в країнах з надміру спекотним кліматом, а також за наявності розсіяного світла.
Сонячні батареї: переваги
- Для якісного функціонування фотоелектричних модулів абсолютно не потрібне спекотне, південне сонце – досить звичайного денного світла.
- Сонячні батареї, змонтовані на даху приватного будинку, дозволять зменшити на 30-40% щомісячну оплату за комунальні послуги, які сьогодні вже недешеві. Крім того, з’являється можливість створити незалежне джерело енергії, яке допоможе у разі збоїв у подачі енергії чи локальних обривів електромереж.
- Соціальні норми споживання енергії передбачають використання мінімальної місячної кількості за найнижчими розцінками. За перевитрату доводиться доплачувати значні суми, що розраховуються за вищими тарифами. А своє джерело енергії дозволить не виходити за рамки соціального мінімуму.
Висновки:
Кремнієві пластини стали основною сировиною для виготовлення сонячних фотомодулів. Існує чимало інших матеріалів, які здатні накопичувати і зберігати теплову енергію сонця значно ефективніше. Проте їх виробництво у промислових масштабах і для застосування у приватному порядку буде коштувати набагато більше. Крім того, кремній відрізняється простотою при обробці, а технологія виготовлення пройшла вже не одну стадію удосконалення. Тому організувати випуск кремнієвих модулів не становить труднощів ні з дослідницької, ні з технічної точки зору.
Залежно від особистих потреб та можливостей ви можете вибрати сонячні панелі монокристалічні, полікристалічні або тонкоплівкові. Вони можуть встановлюватися на покрівлю, стіни або в будь-якому зручному, сонячному місці (що найчастіше і робиться).