Пленочные солнечные батареи что это

Тонкопленочные солнечные батареи

Тонкопленочные батареи используют в разных областях: для частных солнечных электростанций и промышленных гелиоустановок.

Они делятся на 2 вида:

Разница состоит в материале, из которого они изготовлены. Основным сырьём для производства первого является кремний. И они занимают большую часть международного рынка альтернативной энергетики.

Однако технологии совершенствуются. Специалисты сходятся во мнении, что будущее за тонкопленочными модулями, которые стоят значительно меньше.

Принцип работы не отличается от других. Также главная роль принадлежит фотоэлектрическим элементам, выполняющим работу полупроводника. Но у этого вида фотоэлементы состоят не из кремния, а из других материалов. Это:

• теллурид кадмия,
• медь,
• галлий,
• индий,
• селенид,
• аморфный кремний,
• либо органические элементы.

Технология производства: на тонкую (обычно полимерную) подложку распыляют полупроводниковые соединения на основе элементов. Сверху их покрывают защитным слоем.

КПД сегодня в среднем 5%, однако, модули на основе меди-галлия-индия достигают КПД порядка 20%.

Преимущества

Одна из разновидностей – «гибкие» панели.

Гибкость

Малая толщина (менее 1 мкм) и хорошая гибкость. Благодаря этому можно размещать на любых поверхностях, даже сильно искривленных.

Солнечные модули способны хорошо поглощать рассеянный свет, что повышает их суммарную выработку электроэнергии на 10-12% при использовании в больших гелио-станциях по сравнению с другими, обладающими идентичными характеристиками.

Легкость

Гибкие модули имеют малый вес. Поэтому при монтаже не возникает каких-либо затруднений. Некоторые обладают полупрозрачностью. А значит, их можно устанавливать даже на стекла домов, автомобилей и т.д. При этом часть света будет проникать внутрь, а часть – преобразовываться в электроэнергию.

Ударопрочность

Они ударопрочны и выдерживают практически любые погодные условия. Ничего не произойдёт во время града, сильного дождя и снегопада. Гибкие выдержат и удар об землю.

Кроме этого панели из тонкой пленки хорошо зарекомендовали себя при работе в странах с жарким климатом, они способны выдерживать большие температуры, не снижая своей эффективности.

Эстетичность

Еще одно немаловажное достоинство – они имеют прекрасный вид. Ими можно украсить крышу или любую другую поверхность, заделать все имеющиеся неровности и шероховатости.

Они эффективно работают и в крупных энергосистемах, имеющих мощность 10-15 кВт. Они экологичны и просты в эксплуатации.

И для многих главное их достоинство в стоимости. Сегодня цена на аморфные батареи начинается от 6 тыс. руб. Импортные на основе меди, индия, галлия стоят порядка 13 тыс. руб.

Недостатки

Для выработки определенной мощности вам потребуется установить данный вид на большую площадь, чем тех же кристаллических. Кроме этого, они могут при очень высоких температурах нагреваться и снижать уровень КПД. Также для их эффективной работы в крупных гелиостанциях требуется покупка и установка высоковольтных инверторов и контроллеров.

Меньший срок службы

Тонкопленочные пока уступают батареям из кристаллов. В среднем они служат порядка 20-25 лет. Но если первое поколение имело срок всего 8 лет, то третье поколение уже достигло 20-23 лет. За годы службы (порядка 15-20 лет) эффективность падает в среднем на 40%.

Где применяют? В походных условиях (их легко установить на крыше палатки, небольшой лодке и т.д.), можно зарядить телефон, ноутбук, фонарик, приготовить еду и сделать другие необходимые вещи с помощью электричества. Также успешно применяют для установки на частных домах.

Активно используют их и в жару, и в мощных гелиостанциях. Также они применяются в тех местах, где встречается повышенная пыльность с преобладанием в атмосфере множества инородных частиц.

Для продления службы необходимо придерживаться простых правил:

• следует несколько раз в год проводить очистку поверхности от скопления пыли, грязи, мусора. Не следует размещать панели в труднодоступных местах, чтобы облегчить себе процесс уборки.
• зимой следует очищать от наростов снега, которые не дают правильно работать.
• в некоторых регионах целесообразно будет установить ветрозаградительные конструкции для улучшения эффективности панелей.

Что касается срока окупаемости, в среднем она составляет 7-10 лет в зависимости от интенсивности использования, региона применения, правильности монтажа и других факторов.

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

Реальное применение тонкопленочных солнечных батарей

Солнечные электростанции пока не используются повсеместно, на то есть ряд причин, описанных в этой статье (откроется в новом окне). Тонкопленочные солнечные батареи в ряду новейших технологий пока не стали модными и не используются повсеместно, т.к. имеют больше недостатков, чем достоинств, но рассмотрим обе стороны.

В чем разница

Принципиальная разница состоит в используемых материалах. Для достижения отличительных параметров тонкопленочных солнечных батарей нужно использовать полупроводники из селенида меди-индия, а также теллурида кадмия. Принцип действия точно такой же, как в поликристаллических и монокристаллических фотоэлементах с той разницей, что наносить указанные полупроводники можно на пленку. Пленка гнется и скручивается в отличие от классических солнечных панелей.

Достоинства

1. Полупрозрачность. Классические (поликристаллические и монокристаллические) солнечные панели полностью непрозрачные. Аморфные тонкопленочные батареи могут быть выполнены таким образом, чтобы заменить окно в доме, пропуская часть света, а часть преобразовывая в электричество.
2. Легкость. Батареи выполненные на пленке легче классических в несколько раз, что дает больше свободы в монтаже, упрощает операции с ними.
3. Гибкость. Тонкопленочные батареи теоретически можно изгибать в любой плоскости без потери работоспособности.
4. Ударопрочность. Пленка не разбивается от падения при монтаже, от града и остается работоспособной в самых экстремальных условиях.

Недостатки

1. Низкий КПД. Если не рассматривать лабораторные образцы, а оценивать реальные показатели выпускаемых моделей, то на выходе получим КПД не выше 4%, что в три раза меньше такого же у поликристаллического фотоэлемента.

Важно. При использовании полупрозрачных фотоэлементов коэффициент снижается до смешных 2% и от одного окна вы вряд ли сможете даже зарядить свой смартфон.

Сравнение цен пленочной и кремниевой солнечной панели

Мифы и реальность

Пока технология изготовления пленочных солнечных батарей не составляет реальной конкуренции поли/монокристаллическим аналогам. Прежде всего из-за дороговизны используемых материалов. Тем не менее, на ТВ, в сети и среди розничных продавцов бытует несколько мифов о чудо свойствах этой технологии.

• Тонкопленочные солнечные батареи могут работать в пасмурную погоду. Отчасти это правда, но правда и в том, что любые солнечные панели работают в пасмурную погоду, выдавая при этом меньшую силу тока или вольтаж, в зависимости от модели. Пленочные так же точно снижают свою производительность.
• Пленочные батареи не снижают производительность при нагреве. Это откровенное вранье. Снижение производительности гораздо сильнее поли/монокристаллических аналогов. Поэтому при монтаже таких панелей следует обязательно предусмотреть возможность вентиляции их задних стенок.
• Дешевле. На самом деле дороже (см. недостаток 2)
• Могут принимать любую форму. Здесь правда, только вот толку, как показывает практика, от этого никакого. Панели располагаются в плоскости для достижения максимального эффекта.
• Можно свернуть в трубочку и тогда свет будет поступать на них почти весь день. Действительно такое «сенсационное» изобретение приносит прирост в производительности меньше, чем использование той же площади аналогичных батарей в плоском виде.

Схема работы цилиндрического модуля

Область применения

Как показывает практика, использовать гибкие солнечные панели целесообразно только в походных условиях. Гораздо проще развернуть холст с пленочными солнечными панелями на крыше палатки или трейлера, чем возить с собой жесткую конструкцию, на сборку которой нужно время. Популярны также переносные электростанции для зарядки телефонов и фонарей во время путешествия.

Ввиду низкого КПД сфера применения солнечных батарей очень ограничена. Применение в качестве стационарной солнечной электростанции возможно, но только при наличии больших свободных площадей.

Видео о пленочных батареях

Типичный рекламный сюжет, где диктор рассказывает чудеса о пленочных солнечных батареях, предполагая КПД в 10%, забывая, что таких результатов пока смогли добиться только в лабораторных условиях, но никак не в промышленных образцах. Ролик будет интересен тем, кто хочет знать, как реклама пытается обмануть нас.

Источник