Что такое пленочные солнечные батареи

Достоинства тонкопленочные солнечные батареи и недостатки, цена, характеристики

Установив солнечные устройства, в том числе тонкопленочные солнечные батареи, человек становится независимым от централизованной подачи электроэнергии и растущих постоянно тарифов, тем самым экономится бюджет.

Обзор

Сегодня батареи солнечные тонкопленочные помимо классической установки на крышах, можно использовать вместо остекления. Модули такие отличаются разнообразным цветовым решением, что позволяет зданиям придавать неповторимый внешний вид.

Вырабатывая тонкопленочными батареями энергия может быть использована для бытовых нужд.

Стекло закаленное, покрывающее фотоэлементы, имеет большую механическую прочность, чем обычное, и более безопасно. Поэтому верхние этажи домов во многих странах, а также лоджии и балконы остекляются именно им.

Помимо этого, оно обеспечивает достаточно хорошую прозрачность, гарантирующую высокую эффективность даже при рассеянном свете, т.е. они не только выглядят эстетично, но и экономят бюджет.

За непрозрачную батарею заплатить придется порядка 9 тысяч рублей, за цветную прозрачную частично (20%) -16 тысяч.

Но, в наши дни тонкопленочные солнечные батареи не получили такого широкого распространения, как их кристаллические братья. Причины кроются в их больших габаритах и низком КПД.

Тем не менее, специалисты считают, что будущее гелиоэнергетики именно за ними.

Они ссылаются на такие достоинства тонкопленочных батарей:

• низкая себестоимость;
• небольшая разница в КПД;
• постоянное повышение стоимости кристаллических аналогов.

К тому же технология тонких пленок считается наиболее надежной. Уже сегодня разработано несколько видов батарей тонкопленочных, называемых также «гибкими», для создания которых применяют:

• кремний аморфный;
• кадмия теллурид/сульфид;
• диселениды медно-индиевые и медно-гелиевые.

Основные преимущества

Этот вид солнечных панелей тонкопленочных имеет много отличий от аналогов кристаллических:

• малая толщина, не превышающая 1 микрона;
• отличная гибкость, позволяющая монтаж панели производить на всевозможные криволинейные поверхности, включая цилиндрические;
• сохранение параметров в рассеянном свете, что позволят увеличить общую выработку электроэнергии, в сравнении с поли- и монокристаллическими панелями, на 10, а в отдельных случаях на 15 процентов;
• небольшая себестоимость производственного процесса, следовательно, и невысокая стоимость готового изделия;
• высокоэффективное функционирование в энергосистемах мощностью более 10 кВт и в условиях высоких температур;
• значительные показатели оптического поглощения солнечного спектра, превышающий кристаллический более, чем в 20 раз;
• стабильность мощности выходной продолжительное время- надежность;
• безвредность для окружающей среды, поскольку в них низкая доля использования кремния – 1/000 от применяемого в кристаллических аналогах;
• короткий период окупаемости за счет большой энергоотдачи;
• небольшой вес, упрощающий монтаж;
• ударопрочность. При монтаже нередки падения, но пленка остается работоспособной.

Недостатки

К ним относят:

• большие размеры при одинаковой с кристаллическими панелями мощности (больше последних в 2,5 раза);
• в высоковольтных электросистемах присутствие контроллеров и инверторов является обязательным.

Применение

Использование данного типа тонкопленочных панелей солнечных достаточно разнообразно:

• в областях, где в течение года большое количество пасмурных дней;
• в гелиостанциях большой емкости;
• в регионах с жарким климатом.

Устройство

Триплексы из закаленного стекла, в которые помещают тонкопленочные солнечные батареи, являются для последних надежной защитой. Фотопленка находится под высокопрочным стеклом, которое отличается высокой прозрачностью и одновременно прозрачностью. Такое же решение применяется в области автомобилестроения, производства триплексов светодиодных, архитектуре, где зарекомендовало себя с лучшей стороны.

Рекомендуем:

• Работа солнечных батарей ночью и в пасмурную погоду
• Монокристаллические солнечные панели: сравнение с аналогами, достоинства, цена — ТОП-6
• Goal Zero Nomad 14 Plus: обзор солнечной панели, внешний вид, устройство, достоинства и цена

О технологии

Для изготовления тонкопленочной солнечной конструкции напыляют на гибкую подложку (обычно полимерную) полупроводниковые соединения.

Вначале пользовались для этого исключительно аморфным кремнием. Но, не устраивал низкий КПД фотоэлементов был– порядка 4-5%.

После появления селениды и теллуриды — инновационных материалов, удалось добиться более высокого показателя КПД — до 12%.

Материалы

Но наиболее перспективным на данное время считают тонкопленочные солнечные устройства, изготовленные на основе селенида медиа-галлий-индиевого. После поочередного или одновременного распыления этих материалов, фотоэлементы обрабатывают селеновыми парами.

Серьезную трудность представляет нанесение на всю поверхность (достаточно большую) равномерного покрытия.

Метод вакуумирования

Способ предусматривает использование вакуумных камер или электронных пушек для осаждения из пара диселендов.

В принципе, использовать можно любые подходы, например, ионное распыление, но все методы имеют свои сложности, такие как образование пленки как на подложке, так и на внутренней поверхности камеры. Другая сложность связана с поставками индия, активно применяемого для изготовления плоскопанельных мониторов.

У таких устройств КПД может превышать отметку 20%.

Хотя активно развиваются панели этого типа, их востребованность невелика и не превышает 2%.

Большую популярность завоевали пленки, в изготовлении которых используется кадмия теллурид, Их КПД 16% (против 18%). Большой популярностью пользуются батареи аморфно-кремниевое. Их КПД удалось увеличить до 10%.

Способ суспензии

В производстве тонкопленочных солнечных батарей ведущими специалистами используется несколько способов для нанесения диселенидов. Наиболее распространенным является применении суспензированных оксидов металла.

Изменяя концентрацию и вязкость суспензии получают, так называемые, «чернила», которые корректируются под конкретную технологию (от трафаретного нанесения до струйного осаждения).

В качестве подложки также могут выступать разные материалы — фольга металлизированная, стекло, даже пластик. КПД применения материала при этом очень большой – 90%, а производство во много раз дешевле вакуумирования.

Достоинством метода является равномерный и однородный слой напыления, а недостатком – низкий, в сравнении с вакуумированием, КПД – 16% (против 18%).

Стоимость

Недорого тонкопленочные солнечные батареи купить можно в интернет-магазинах, адреса которых приведены в таблице:

Видео: Cолнечные модули на базе тонкопленочной технологии

Автор и редактор обзоров по гаджетам и новой техники. Ведет работы по написанию свежих рейтингов к публикациям, проверки достоверности и актуальности информации уже опубликованных статей. Отвечает на вопросы в комментариях, пишет на авто темы.

Источник

Тонкопленочные солнечные батареи

Солнечные технологии в энергетике не стоят на месте. В свете того, что полезные ископаемые истощаются, особенно те из них, которые идут на выработку электроэнергии, требуются новые, альтернативные источники пополнения запасов электроэнергии. Такая ситуация, лишний раз, подстегивает ученых всего мирового сообщества активнее действовать. Практически, каждый год происходят модернизации и усовершенствования существующих источников энергии. Разрабатываются абсолютно новые материалы, например гелий-теллур. Одним из последних изобретений в этой области являются тонкопленочные солнечные батареи.

Такие тонкоплёночные технологии призваны максимально снизить материальные затраты на изготовление солнечных модулей. Так как подобные разработки появились сравнительно недавно, результаты их испытания и выявление недостатков и достоинств до конца не изучены. Но те опытные образцы, которые отлично работают в настоящее время, показывают впечатляющие результаты.

Тонкопленочные источники: материалы для изготовления

Тонкопленочные солнечные батареи могут быть выполнены из следующих материалов:

• аморфный кремний,
• сульфид кадмия,
• индий,
• галлий,
• кристаллический кремний.

Производных данных материалов очень много и все они используются в производстве батарей. Из-за большого объема сульфидов и оксидов изучение их способностей в области солнечной энергетики затруднено, но работы ведутся во всех направлениях.

Тонкоплёночные батареи уникальны тем, что имеют необычную в данной области особенность – вырабатывать электрическую энергию при отсутствии прямых солнечных лучей. Это означает, что в пасмурный или короткий зимний день, солнечные батареи на подобной основе могут вырабатывать до 15% энергии сверх положенной нормы. Это не только позволяет таким батареям обойти стандартные солнечные элементы, а полностью обогнать их в своем развитии. К тому же тонкоплёночные солнечные батареи открывают дорогу подобным модулям в уникальных туманных районах нашей планеты и в местах, где пасмурная погода составляет основной процент всех метеоусловий. К тому же тонкоплёночные солнечные элементы могут найти свое применение в местах с повышенной запыленностью и увеличенным наличием микрочастиц в воздухе.

Преимущества и недостатки солнечных устройств

Существенным недостатком уникальных батарей в том, что их площадь в 2-2,5 раза больше стандартных кремниевых поликристаллических модулей. Имея не очень высокий КПД, тонкоплёночные солнечные батареи не выгодно использовать в компактных системах. Благодаря этому недостатку, основное применение такого типа модулей лежит в области больших световых установок мощность более 10-15 кВт.

Плюсы

Что же заставляет людей использовать тонкоплёночные солнечные батареи в быту?

Есть несколько ответов на этот вопрос:

• доступность данного источника энергии,
• бесперебойная работа, особенно в солнечных странах,
• автономность, то есть применение в любом месте не зависимо от наличия сопутствующих факторов,
• абсолютная экологичность такого типа добычи энергии, по сравнению с устоявшимися источниками,
• постоянно уменьшающаяся стоимость комплектов подобных модулей, в связи с постоянными усовершенствованиями,
• неумолимо растущий КПД батарей, помогает им составлять конкуренцию стандартным источникам энергии,
• абсолютная доступность для любого человека, так как установка подобных устройств не требует никакого согласования, а в некоторых странах влечет за собой дополнительные государственные субсидии, поощряющие жителей пользоваться экологически чистыми источниками.

Многим может показаться, что установка солнечных модулей под силу исключительно состоятельным людям, но это далеко не так. Не приходится спорить, что начальный этап потребует немалых вложений на покупку и обустройство жилища такими источниками бесплатной энергии. Но, по прошествии некоторого времени, экономия начнет давать свои результаты, а если учесть фактор постоянного повышения стоимость электроэнергии, предстоящая выгода может превзойти все ожидания.

Экономия электроэнергии не заканчивается на электроприборах. Установив водяные коллекторы, которые помогут сэкономить до 70-80 % электричества на нагреве воды и отоплении, можно получить довольно достойные результаты работы. Установив солнечные батареи достаточной мощности, можно существенно пополнить семейный бюджет сэкономленными средствами в зимнее время. Дело в том, что в такие холодные времена достаточно большое количество энергии уходит на обогрев жилища. Применяя водяные коллекторы, любые солнечные батареи, даже тонкоплёночные, принесут свои плоды.

Минусы

Стоит упомянуть и о недостатках батарей, так как данный источник имеет их предостаточно.

К ним можно отнести:

• многие доступные солнечные батареи имеют небольшой уровень КПД,
• любые элементы подобного типа требуют постоянного наблюдения и ухода, чтобы не снижалась производительность всего комплекса,
• высокая температура снижает выработку электроэнергии, а при отсутствии охлаждающих элементов в комплектах установки модулей, этот вопрос становится достаточно актуальным,
• негативное влияние времени на мощность установок, так как со временем кристаллы перестаю выдавать первоначально заявленное количество энергии,
• высокая стоимость всей схемы.

Перспективы маломощных батарей

Тонкопленочные световые модули в последнее время совершенствуются многими исследовательскими лабораториями. К сожалению самый большой КПД таких элементов менее 15%. Основное применение этого направления лежит в области бытовых приборов, так как им вполне достаточно того количества энергии, которые вырабатывают подобные батареи.

Со временем, тонкопленочные элементы могут получить шанс встать в одну шеренгу с поликристаллическими солнечными батареями, но для этого у них должны быть свои, индивидуальные положительные моменты, например, сокращение сроков умирания батарей или неприхотливые условия эксплуатации. Если маломощные батарея смогут выровнять баланс затрачиваемых на их приобретение материальных средств и выдаваемого электричества, то у таких батарей может быть своя область применения, которая найдет своего потребителя.

Источник