Солнечные батареи завод сатурн

Фотоэлектрические преобразователи

Типы и характеристики фотоэлектрических преобразователей (ФЭП):

В зависимости от конкретных условий эксплуатации выпускаются различные конструктивно-технологические модификации ФЭП:

• с полированной поверхностью;
• с алюминиевым зеркалом на тыльной стороне;
• со встроенными шунтирующими диодами.

Характеристики ФЭП в условиях АМ0

Характеристики ФЭП в условиях АМ0 (1360 Вт/м2) и Т = 28 °С

Материал	Si	GaInP2 / GaAs / Ge
Толщина ФЭП, мкм	190 ± 30	150 ± 20, 100 ± 20
Интегральный шунтирующий диод	есть	есть

На сегодняшний день ПАО «Сатурн» имеет положительный опыт продажи арсенид-галлиевых солнечных элементов организациям-заказчикам для изготовления малых космических аппаратов формата CubeSat.

Энергетические характеристики ФЭП

Тип ФЭП	Si	GaInP2 / GaAs / Ge серия 28	GaInP2 / GaAs / Ge серия 30
Плотность тока короткого замыкания, Jsc, мА/см2	41–46	16,8	17,44
Напряжение холостого хода, Uoc, В	0,61–0,63	2,667	2,685
Ток в точке макс. мощности, Jmp, мА/см2	44,0	16,1	16,82
Напряжение в точке макс. мощности, Ump, В	0,52	2,371	2,394
Ср. КПД, η, %	15,5	28,0	29,5

Температурные коэффициенты ФЭП

d Iкз / dT	мкА / см2 / °С	19,8	10,6
d Iмм / dT	мкА / см2 / °С	—	9,3
d Uхх / dT	мВ / °С	–1,92	–6,0
d Uмм / dT	мВ / °С	–2,0	–6,1
d Pмм / dT	мВт / см2 / °С	–0,068	–0,090

Радиационная стойкость ФЭП

При эксплуатации в космическом пространстве солнечные батареи и, соответственно, фотопреобразователи подвергаются воздействию радиации (радиационные пояса Земли, солнечное и космическое излучение), в результате чего происходит постепенное ухудшение их электрических характеристик. Стойкость фотоэлектрических преобразователей к воздействию радиации в наземных условиях исследуется с помощью воздействия моноэнергетического пучка электронов с энергией 1 МэВ (эквивалентный поток электронов).

Коэффициенты деградации электрических характеристик ФЭП в зависимости от воздействующей дозы (флюенса) радиации

Флюенс, эл/см2	1Е14	2,5Е14	5Е14	1Е15		3Е15		1Е16
Типы ФЭП	Si	GIP GaAs Ge	GIP GaAs Ge	Si	GIP GaAs Ge	Si	GIP GaAs Ge	Si
Jsc	0,915	0,99	0,99	0,794	0,96	0,737	0,87	0,674
Uoc	0,845	0,96	0,95	0,777	0,93	0,744	0,90	0,693
Jmp	0,931	0,97	0,95	0,797	0,94	0,738	0,84	0,642
Ump	0,839	0,96	0,94	0,763	0,93	0,725	0,90	0,664
Pmp	0,781	0,95	0,92	0,608	0,88	0,535	0,76	0,426

Для защиты ФЭП от агрессивного воздействия космического пространства применяется стекло марки К-208, легированное церием, толщиной (100 + 20) мкм. Размер стекла на 0,2 мм больше размера ФЭП.

В зависимости от требований конкретного проекта на стеклянные пластины наносятся специальные покрытия:

Источник

О предприятии

Акционерное общество «Сатурн» было организовано в 1964 г. и функционировало как многопрофильное предприятие по разработке и производству химических и физических источников тока, датчиковой и преобразовательной аппаратуры, электрохимических генераторов и изделий электротехники специального и общепромышленного назначения.

В конце 80-х – начале 90-х годов окончательно сформировался профиль предприятия как разработчика солнечных и аккумуляторных батарей для космических аппаратов (далее – СБ и АБ для КА), контрольно-измерительной аппаратуры для этих изделий. За годы своего существования АО «Сатурн» оснастило солнечными и аккумуляторными батареями более 1200 космических аппаратов, эксплуатирующихся на всех типах орбит.

Гарантируемые сроки службы СБ и АБ – 15 лет на геостационарной и 7–10 лет на низкой околоземной орбитах (далее – ГСО и НОО).

Статус предприятия

АО «Сатурн» включено в перечень основных акционерных обществ, в отношении которых Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос» осуществляет единую государственную политику (Постановление Правительства Российской Федерации № 440 от 12.05.1998 г.) и является стратегическим предприятием (распоряжение Правительства РФ от 20.08.2009 г.№ 1226-р).

Система менеджмента качества (СМК) АО «Сатурн» функционирует при разработке, производстве, испытаниях и сопровождении в эксплуатации солнечных, никель-водородных и литий-ионных аккумуляторных батарей для систем энергопитания орбитальных средств и наземных энергоустановок, контрольно-проверочной аппаратуры и средств специального технологического оснащения для производства батарей и соответствует требованиям ГОСТ Р ИСО 90001-2015, Положений РК-11-КТ, РК-11, РК-98-КТ, РК-98, РК-88, государственных стандартов.

Экспертная комиссия АО «Центр сертификации ракетно-космической техники» ежегодно проводит плановый инспекционный контроль Системы менеджмента качества АО «Сатурн». По результатам планового инспекционного контроля составляется Акт, согласно которому сертифицированная Система менеджмента качества АО «Сатурн» функционирует результативно и экспертная комиссия рекомендует подтвердить действие сертификата соответствия СМК требованиям нормативной документации.

Основные направления деятельности

Основными направлениями деятельности предприятия являются:

• разработка и производство солнечных элементов и батарей космического применения;
• разработка и производство никель-водородных, литий-ионных аккумуляторных батарей для космических аппаратов различного назначения и других областей применения;
• разработка и производство контрольно-испытательного оборудования;
• развитие гражданского сектора: солнечные водонагревательные установки, концентраторные гелиосистемы;
• планируется запуск производства литий-ионных аккумуляторных батарей для авиационных двигателей, которые используются для запуска двигателя и в случае аварий.

В настоящее время деятельность АО «Сатурн» направлена на решение задач по разработке и изготовлению солнечных и аккумуляторных батарей для космических аппаратов (модулей) в следующих областях:

Источник

Солнечные батареи

Разработкой и изготовлением солнечных элементов и батарей космического назначения предприятие занимается с 1971 года. За эти годы изготовлено более 1200 батарей суммарной площадью 20 000 м2.

Солнечные батареи (далее – СБ) производства ПАО «Сатурн» эксплуатируются на всех типах околоземных орбит и в условиях дальнего космоса. Предприятие является участником многих космических программ, в частности: «Ресурс-ДК», «Гонец-Д», «Молния», «Экран», «Электро-Л», «Фобос-Грунт», «Спектр», «Orbcomm», «ГЛОНАСС», «Луна-Глоб», «Луна-Ресурс», «Интергелиозонд», «Экзомарс», «Резонанс» и других.

Панель СБ КА «Спектр-Р» (Si)

Фрагмент СБ КА «Ресурс ДК» (Si)

Панель СБ КА «ГЛОНАСС» (Si и GaAs)

СБ КА «Orbcomm» (GaAs)

БФ для КА «Аист-2Д»

Разработка и производство солнечных батарей

При производстве продукции
ПАО «Сатурн» активно применяет современные технологии.

На предприятии ведутся работы по проектированию, изготовлению и испытаниям солнечных батарей, включая фотоэлектрические преобразователи (ФЭП).

ПАО «Сатурн» владеет собственной технологией производства кремниевых ФЭП. Для их изготовления используется бездислокационный монокристаллический кремний р‑типа, легированный бором и выращенный методом Чохральского с ориентацией [100], удельным сопротивлением 12 Ом·см + 35% (7,8–16,2 Ом·см).

На предприятии организован полный производственный цикл многокаскадных солнечных элементов GaInP/GaAs/Ge, включающий:

• эпитаксиальное наращивание структур GaInP/GaAs/Ge методом МОСVD;
• постростовые операции;
• контрольно-измерительные процедуры.

Характеристики солнечных батарей

• солнечные батареи изготавливаются на всех типах каркасов (сетчатых, струнных, пленочных, сотовых, металлических);
• в конструкции солнечных батарей используется ряд оригинальных конструктивно-технологических решений, защищенных патентами;
• солнечные батареи имеют высокие показатели эксплуатации как в космосе, так и в наземных условиях;
• удельно-массовые и ресурсные характеристики солнечных батарей соответствуют современному мировому уровню.

Характеристики солнечных батарей для геостационарных орбит (h=36 000 км)

Параметр СБ	СБ на основе кремниевых ФП	СБ на основе GaInP / GaAs/Ge ФП
САС * , лет	15	15
КПД (АМО, 28 °C), %	15,5	28,0
Удельная мощность ** , Вт/м 2
Начало САС	182 / 178	315 / 309
Конец САС	96 / 101	247 / 252
Удельная масса, кг/м 2	1,35 / 1,25	1,6 / 1,6

«Арктика-М», «Луч-5», «Аист-2Д».

САС – срок активного существования (в космическом пространстве).

В числителе приведены данные для каркасов со струнной или пленочной подложками, в знаменателе – для сотовых каркасов. Удельные мощности приведены к площади панели.

Источник

Обзор солнечных панелей российского производства

Россия сравнительно мало выпускает солнечных панелей, и доля производства энергии за счёт солнца, в России также мала. Тем не менее, производство панелей существует и, вероятно, следует ждать его увеличения в связи с санкциями.

Россия экспортирует свою продукцию (солнечные панели) в Германию и Чехию. Это несколько странно, поскольку Россия также импортирует аналогичную продукцию из стран: Германия, Китай, Тайвань, Таиланд. Можно было бы подумать, что более всего импорт из Китая, но источник утверждает, что это не так, больше всего импорт из Германии.

Перечислим российские компании, выпускающие солнечные батареи (данная информация взята из разных источников, возможно предприятия переименовались или закрылись):

1. Москва, Зеленоград: ЗАО «Телеком-СТВ».
2. Москва, Зеленоград: ООО «СоларИннТех».
3. Краснодар: ООО «Солнечный ветер».
4. Москва: московское предприятие ОАО «Всероссийский НИИ электрификации хозяйства» (ОАО «ВИЭСХ»).
5. Краснодар: ОАО «Сатурн».
6. Рязань: ООО «Солэкс».
7. Рязань: ОАО «Рязанский завод металлокерамических изделий».
8. Москва: НПП «Квант».

Производство технического кремния:

1. Усолье-Сибирское Иркутской области: Nitol Solar (компания Нитол), проект Сибирский кремний (РУСАЛ и РосНано).
2. Новочебоксарск, Чувашия: Химпром.
3. Волгоград: Волгоградское ОАО Химпром.
4. Абакан, Хакасия: Абаканский завод полупроводниковых материалов (АЗПМ).
5. Железногорск, Красноярский край: Железногорский завод полупроводникового кремния на базе ФГУП «Горно-химический комбинат».
6. Ленинградская область: ПОЛИСИЛ, международный проект Балтийская Кремниевая долина.

Кое-что сохранилось на Украине и в Казахстане.

Фирмы-производители

Солнечная батарея от фирмы “Квант”

«Квант» (Москва). Эта фирма выпускает солнечные панели, в том числе и для космоса.

Данная фирма производит солнечные панели на основе трёхкаскадного аморфного кремния. Её изделия могут работать при температурах от -40 до +75 градусов Цельсия.

Это важный показатель, поскольку с повышением температуры производительность солнечных панелей уменьшается. Поэтому обычно верхний предел большинство производителей указывает в 60 градусов.

«Квант» выпускает модели солнечных батарей серии: БСА (складные), ЭПС.

Мощность батарей БСА: от о.642 Вт, при напряжении 3.4 В до 15.408 Вт, при напряжении 20.4 В. Напряжение холостого хода несколько выше. Кроме того, чем мощнее панель, тем сильнее ток она выдаёт.

Мощность панелей ЭПС: 50 и 100 Вт при напряжении 12.5 В. На основе этих батарей созданы различные устройства.

Коэффициент полезного действия панелей у данной фирмы превышает девятнадцать процентов. А на некоторых моделях достигнут коэффициент полезного действия в двадцать пять – тридцать процентов.

Стоимость – порядка 90 рублей за ватт.

«Солнечный ветер» (Краснодар). Фирма производит солнечные батареи на основе монокристаллического кремния.

Выпускаются модули мощностью от 5 до 160 Ватт, но можно заказать модуль и на 200 Ватт. Коэффициент полезного действия у данных моделей невелик – от 12 до 20 процентов, в зависимости от покрытия. Производятся также двухсторонние панели.

Напряжение на панелях для серии ФЭМ (двухсторонние) составляет 12, 20 и 24 вольта, но это не на любую мощность. Серия ТСМ (выпускается в Зеленограде) выдаёт напряжения 17, 19 и 34 вольта.

Солнечная батарея от фирмы “Сатурн”

«Телеком-СТВ» (Зеленоград). Фирма выпускает солнечные панели мощностью от 30 до 250 ватт серии ТСМ (напряжения: 16.6; 17; 19; 17.5; 30; 31; 34; 36; 38 вольт). Коэффициент полезного действия у них составляет от 24 до 26 процентов, что неплохо. Они могут быть также гибкими и двухсторонними.

Солнечные батареи серии ФСМ могут иметь мощность 300 ватт. Максимальное напряжение у таких панелей: 18; 19; 24; 30; 36; 37; 38 вольт.

«Рязанский ЗМКП» (Рязань). На сайте компании представлены два модуля с коэффициентами полезного действия от 12 до 70% (сравнительно мало). Мощность от 200 до 240 ватт для напряжений 28-29 вольт. Вторая панель выдаёт мощность от 105 до 145 ватт и напряжение от 20 до 22 вольт.

«Хевел» (Новочебоксарск). Компания занимается как производством солнечных панелей, так и строительством солнечных электростанций. Мощность выпускаемых солнечных панелей 120 ватт, а выдаваемое напряжение 100 вольт.

«Сатурн» (Краснодар). Предприятие готовить солнечные панели, в том числе и для космоса. Для геостационарной орбиты выпускаются панели с коэффициентом полезного действия 15,5 и 28%. Удельная мощность 180 и 310 ватт на квадратный метр (соответственно).

«СоларИннТех» (Зеленоград). Данная фирма выпускает солнечные модули марки Sunways для домов.

Панели выдают мощность в 30 ватт и напряжением 18 вольт. Стоит 2200 рублей. Температура эксплуатации от минус сорока до плюс восьмидесяти пяти градусов Цельсия.

Коэффициент представленных панелей, в зависимости от модели, составляет пятнадцать и двадцать процентов.

Обзор батарей, выпускаемых в России

В России выпускается довольно широкий спектр солнечных батарей. Они могут иметь различное назначение, в том числе, выпускаются они и для космоса.

Модули выдают довольно широкий спектр напряжения и мощностей, что позволяет их использовать для питания многих бытовых приборов и ламп. Если этого будет недостаточно, то их можно соединять параллельно и последовательно, повышая, тем самым либо мощность, либо напряжение.

Конструктивно модули могут быть односторонними, двухсторонними, гибкими, складными, тонкоплёночными.

Солнечные батареи, выпускаемые в России, имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия. Как правило, он ниже двадцати процентов, но существуют фирмы, которые выпускают солнечные панели с более высоким КПД. Следует однако отметить, что в стационарном варианте КПД не столь критический параметр.

Рынок солнечной энергетики

Как говорит статистика, рынок солнечной энергетики развивается весьма быстро. Начиная с 1990 года, за двадцать лет производство солнечных элементов увеличилось в пятьсот раз. Согласно прогнозам, за десять лет, начиная с 2008 года, производство солнечных элементов возрастёт в два с половиной раза, а суммарная мощность используемой солнечной энергии возрастёт в пять раз.

Несмотря на сказанное, доля солнечной энергетики среди возобновляемых источников энергии невелика, всего пять процентов. К возобновляемым источникам нужно отнести геотермальные источники, гидроэлектростанции, леса, ветряные электростанции.

Наиболее мощными из них и широко распространёнными сегодня являются гидроэлектростанции. Помимо описанных разрабатываются принципиально иные способы добычи возобновляемой энергии: получение энергии с использованием водорослей (где-то свет, а где-то электричество или водород), использование разности температур в солёной воде (а возможно солёности, или в других случаях) и прочее.

Солнечные панели на МКС

Солнечные панели используются на космических аппаратах. В космосе трудно добыть энергию, солнечные батареи там очень востребованы. На Земле солнечные панели (и не только панели) используются для создания электростанций. С каждым разом они становятся всё мощнее.

Как писалось выше, подхода два: преобразования солнечной энергии непосредственно в электричество и преобразование солнечной энергии предварительно в тепло. Довольно распространённым элементом солнечные панели являются в, так называемых, ЭКО-домах и просто домах. Там их располагают на крышах.

Также, в подобных домах используют накопление тепла от солнца. Достаточно сказать, что если на улице температура около нуля, то, благодаря, лишь солнцу, в доме можно получить температуру восемнадцать-двадцать градусов Цельсия. И это будет круглые сутки.

В последнее время стали широко распространяться осветительные приборы, заряжающееся от солнца (используют солнечные панели). Это стало возможным с переходом на энергосберегающие лампы (лампочки). Такие установки используют в городах для освещения улиц. Но и в быту подобные устройства также применяются. Традиционно, в быту, солнечные элементы используются для подзарядки калькуляторов.

Кроме этого, солнечные панели могут устанавливаться на самолётах, автомобилях и яхтах с целью получения электроэнергии для двигателя, или как дополнительной энергии.

Политика государств также заслуживает внимание. Неизвестно, как сейчас, но в две тысячи десятом году на Украине предлагалось ввести льготы для тех потребителе энергии, которые используют солнечные батареи или иные возобновляемые источники. Аналогичная политика ведётся и в других странах.

Лидерами в производстве солнечной энергии являются страны: Китай, США, Франция, Италия, Германия, Япония.

Мировые производители солнечных батарей

Лидером в производстве кремния и солнечных батарей на протяжении последнего десятилетия является Китай. Однако его доля несколько спадает, если в две тысячи седьмом году на него приходилось шестьдесят восемь процентов мирового производства, то в две тысяча четырнадцатом году его доля упала до пятидесяти восьми процентов.

Если рассматривать производство солнечных панелей, то после Китая следуют страны: Япония, Тайвань, Германия.

Приведём список компаний, лидирующих в выпуске кремния для солнечных батарей:

1. Южная Корея: Dow Chemical Corporation (DCC).
2. США: Globe Metallurgian.
3. Бразилия: Cia Brasileira Carbureto de Cal-cio (CBCC), Camargo Correa Metais SA.
4. Германия: Eckart Gmbh and Co.
5. Испания: Sdad Espanola de Carburos Metalicos SA.
6. Норвегия: Elkem A/S silicon Metal Division.

Отзывы и цены

Леонид, г. Иркутск. “По возможностям солнечных батарей скажу следующее. Я купил четыре панели со стороной тринадцать сантиметров. Я ими заряжал сотовый телефон, положив их на подоконник. Чтобы зарядить на одно деление, потребовалось три дня. Чтобы зарядить полностью разряженный телефон, потребовалось бы несколько недель, наверное. Тут конечно, надо учесть, что стекло не полностью пропускает свет, да и тени ложатся, а кроме того панели частично закрытыми оказались, но, всё равно, долго как-то.”

Артем, г. Самара. “По поводу рязанского завода, что упоминается выше, то я им недоволен. Я недоволен не тем, что линейка продукции небольшая, а тем, как ведётся научная работа, качество диссертаций порой очень низкое (у школьников подготовка бывает лучше, чем у кандидатов наук!).”

В России, если цены, представленные на сайтах, актуальны, стоимость одного ватта на солнечной батарее составляет от 74 до 90 рублей. За рубежом, если верить сотруднику фирмы «Квант», стоимость одного ватта приблизилась к 1.2-1.3 евро. Таким образом, за рубежом стоимость солнечных батарей чуть ниже.

Если предположить, что такие цены были и в прошлом году, то стоимость панелей за рубежом была заметно ниже российских расценок, но сегодня это не так заметно.

Источник