Солнечные панели как рулон

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

Разработана солнечная пленка стоимостью $10 за 1м²

Ученые из австралийского Университета Ньюкасла приступили к финальной стадии испытаний пластиковой пленки с напечатанными солнечными модулями. Разработка, например, поможет обеспечить электроэнергией дома в зоне бедствий, когда времени на создание инфраструктуры нет. За счет дешевизны и небольшой массы элементы можно будет транспортировать даже в самые удаленные регионы.

Разработанная австралийскими учеными технология позволяет печатать солнечные модули на прозрачной пластиковой пленке. Для этого используется обычный метод печати и электронные чернила. Полученные солнечные пленки мало весят, а за счет гибкости их можно устанавливать на объектах нестандартной формы.

Толщина активного слоя в такой пленке сравнима с одной тысячной толщины человеческого волоса. После нанесения слоев модули покрывают дополнительным слоем пластика, который защищает панели от повреждений.

В интервью ABC News профессор Университета Ньюкасла Пол Дастур заметил, что разработка предназначена для регионов, переживших стихийные бедствия. «Обычно для получения электричества включат дизельный генератор, а топливо привозят отдельно. Представьте, что можно будет по первому требованию печатать тысячи километров легких солнечных панелей и тут же их устанавливать», — рассказал Дастур.

Ученый также обратил внимание на разницу в массе между кремниевыми солнечными модулями и пластиковой пленкой. По его оценкам, 1000 м² кремниевых панелей весит, как три африканских слона. А 1000 м² пленки весит всего 100 кг. Благодаря этому модули будет проще транспортировать в развивающиеся страны.

Австралийские ученые уже покрыли пленкой университетскую крышу площадью 100 м². Покрытия такой площади достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией половину потребностей одной семьи. Исследователи хотят проверить, как долго прослужат панели, и насколько эффективно они будут собирать солнечную энергию.

Через три года ученые собираются выпустить свою разработку на рынок. По словам Дастура, покрытие подойдет не только для крыш, но и для стен, окон, поверхности автомобилей, палаток и других временных конструкций. При масштабном производстве создание одного метра солнечной пленки обойдется в $10, что сопоставимо со стоимостью коврового покрытия.

Источник

В Корее создали солнечную панель, которую можно свернуть в рулон

Корейские инженеры создали солнечные панели, которые можно свернуть в рулон или изогнуть так, как это требуется конструкцией. Это поможет не только упростить транспортировку подобных панелей, но и облегчить их внедрение в такие устройства, как автомобили, телефоны, и даже в одежду. О разработке пишет журнал Advanced Science.

Инженеры из Пусанского национального университета в Корее разработали прототип солнечных элементов, которые можно полностью складывать. В последние годы гибкие солнечные элементы находятся в тренде научных разработок. Обычно их делают из тонкопленочных материалов, таких как графен , диселенид вольфрама или селенид галлия, индия (CIGS), нанесенных на гибкие подложки — полимеры или даже бумагу. В результате получается солнечный элемент, который можно до некоторой степени сгибать.

Но пока они не могут полностью сложиться пополам, не сломавшись. Хотя многие электронные устройства уже освоили эту способность: например, смартфоны Samsung Galaxy Fold, которые могут открываться и закрываться, как книга.

«В отличие от просто гибкой электроники, складные устройства подвержены гораздо более жестким деформациям, с радиусом складывания всего 0,5 мм», — говорит профессор Иль Чон, автор исследования. — «Это невозможно с обычными ультратонкими стеклянными подложками и прозрачными проводниками из оксида металла, которые можно сделать гибкими, но никогда не складными».

Чтобы решить эту проблему, исследователи обратились к проводящим пленкам из однослойных углеродных нанотрубок. Они внедрили эту пленку на подложку, а затем легировали ее оксидом молибдена, чтобы улучшить ее проводимость.

Исследователи смогли сделать солнечный элемент толщиной всего 7 мкм, который мог складываться до радиуса всего 0,5 мм. Элемент смог выдержать без поломок более 10 000 циклов складывания. Они, конечно, также неплохо работали и как солнечные элементы, демонстрируя эффективность преобразования энергии 15,2% и прозрачность 80%.

Источник

Чем так хороши гибкие солнечные панели?

Возможность использования неиссякаемых источников энергии представляет собой стремительно развивающееся, перспективное направление, поэтому гибкие солнечные панели весьма востребованы как для обслуживания домов, так и в качестве транспортируемых и мобильных устройств. Помимо того, что они представляют собой экологически чистый вариант получения электричества, важно, что они не такие хрупкие, как обычное гелио-оборудование.

Устройство и принцип работы

Гибкие солнечные батареи функционируют благодаря такому явлению, как фотовольтаика. Здесь нужно понимать, что свет действует не только как волна, он также представляет собой поток частиц, именуемых фотонами. Непосредственно процесс получения электричества в результате трансформации энергии фотонов называется фотовольтаикой.

Примитивные прототипы солнечных модулей в современном понимании были разработаны еще в середине прошлого века, с тех пор они претерпели существенные внешние и функциональные изменения. Но в любом случае фотоэлектрический эффект является заслугой полупроводников. Ими называют особый сегмент материалов, отличающихся строением атома. Вариации n-типа обладают лишними электронами, в то время как полупроводники р-типа характеризуются нехваткой электронов в атомах. Фотоэлемент образуется в результате комбинирования двух типов исходных веществ, в тандеме эти материалы становятся базой двухслойного изделия.

Солнечные модули образуются из отдельных фотоэлементов, изначально конструкции имели жесткую форму с укрепленной металлической рамой. Со временем изделия стали облегчать, что и привело к разработке гибких солнечных батарей – они мягче и надежнее прототипов.

Панели функционируют по следующему принципу:

1. N-слой принимает солнечные лучи, контактирующие с поверхностью фотоэлемента.
2. В результате взаимодействия фотонов с атомами полупроводника у последних «выбиваются» избыточные электроны.
3. Частицы, получившие свободу, перемещаются к р-слою, присоединяются к атомам с недостатком электронов.
4. В итоге взаимодействия нижний слой становится анодом, а верхний катодом.
5. Продуцируется постоянный ток, он приспособлен для зарядки аккумулятора.

Как выглядят гибкие солнечные панели

Полупроводники – это дорогие материалы, чаще всего для гибких солнечных модулей применяют селен, кремний. Постоянный ток преобразуется в переменный, который могут потреблять привычные электроприборы. Чтобы изделия получались легкими и тонкими, пленочные вариации оснащают полимерным напылением в тандеме с алюминиевыми проводниками.

Области применения

Технологии, основанные на гибких солнечных элементах, широко востребованы на космических объектах, при обустройстве зданий, в обслуживании портативной электроники, в авиа- и автомобилестроении. Панели могут быть задействованы для доставки электричества в промышленные и жилые объекты. Гелиосистема может служить основным источником энергии, также ее внедряют в качестве дублирующей, вспомогательной схемы.

Производители предлагают портативные зарядные устройства – компактные гибкие солнечные батареи, которые удобно носить с собой. Представляет интерес одно из их практичных воплощений – модуль с базой в виде дорожного полотна, защищенного от ударов. В персональных проектах изделия монтируют на корпусах яхт и катеров, крышах автомобилей.

Плюсы и минусы

Мягкое исполнение выигрывает у аналогов по следующим пунктам:

• небольшой собственный вес;
• эластичность;
• универсальность;
• экологичность;
• компактные размеры;
• высокая производительность;
• экономичность;
• комфортность эксплуатации.

Важность физических параметров и габаритов обуславливается тем, что при доставке электроэнергии в полноценный жилой или производственный объект используется много панелей. Если каждая из них будет толстой, тяжелой, крупной, возникнут сложности при установке, придется дополнительно усилить каркас сооружения. В итоге это повлечет дополнительные расходы. Компактные, легкие гибкие солнечные батареи не представляют собой опасность для кровельного настила, они не оказывают влияния на распределение несущей нагрузки.

Кремниевые вариации характеризуются высокой производительностью, они перерабатывают в электричество, в среднем, 20% солнечного излучения. Аморфные экземпляры не так остро реагируют на пасмурную погоду, по сравнению с жесткими конструкциями: последние в не солнечные дни выдают только 10% потенциальной мощности, эластичные модули работают на 50% от номинальной производительности.

Гнущиеся изделия позволяют полноценно использовать площадь кровли, имеющей неровный рельеф, например, черепичной. Универсальную продукцию с одинаковым удобством можно монтировать на фасад или крышу объекта. При этом она сохраняет достоинства жестких каркасных панелей – возможность использования неограниченного ресурса солнечного света, экологическую чистоту решения.

Нельзя забывать о недостатках технологии, в частности, о необходимости ее дальнейшего совершенствования. Моно- и поликристаллические жесткие решения все еще опережают ее по производительности.

Считаются уязвимостью следующие факторы:

• долгий срок окупаемости;
• при монтаже приходится докупать дорогостоящее вспомогательное оборудование;
• высокая стоимость продукции;
• беззащитность перед атмосферными проявлениями.

Существенным минусом является небольшой эксплуатационный ресурс мягкого решения: быстро изнашиваются тонкое напыление и фольга, гарантийный срок, в среднем, составляет 3 года.

Критерии выбора

Определяющим фактором служат климатические условия: длина солнечных дней, их количество. Жителям регионов с малой освещенностью подойдут панели из микроморфного кремния – они не нуждаются в точном ориентировании, по суммарной годовой мощности опережают прочие тонкопленочные вариации. В северных районах востребовано текстурированное стекло.

Критерием выбора гибких солнечных панелей является длина солнечных дней

Важно, чтобы мощность модуля соответствовала потребностям используемых электроприборов. Необходимо найти не только оптимальный участок для размещения изделий, но и резервную площадку, позволяющую впоследствии нарастить мощность.

Качество и длительность эксплуатации, а также стоимость продукции зависят от базового материала, номинальной производительности, типа конструкции и параметров фотоэлемента. На профильном рынке востребованы как иностранные, так и заслужившие доверие отечественные бренды – последние оптимально приспособлены к климатическим условиям региона.

Заслуживают внимания гибридные панели, генерирующие электрическую и тепловую энергию.

Инструкция по монтажу гибких солнечных батарей

Первым шагом становится масштабное планирование, включающее в себя проектирование системы на основе расчета необходимой мощности.

Расчет количества панелей

В основу проектирования закладывают следующие данные:

• суточную интенсивность использования энергии;
• емкость задействованных аккумуляторов;
• общую номинальную производительность фотоэлементов;
• количество модулей.

Легче всего определиться с потреблением электроэнергии: достаточно посчитать запросы всех эксплуатируемых электроприборов, необходимые данные указываются на их маркировке. В соответствии с полученным значением приобретают инвертор – устройство, добывающее из постоянного тока переменный с заданным параметром частоты. Прибор подбирают с запасом минимум 0,5 кВт.

Следующий шаг – расчет аккумуляторных батарей исходя из того, какая получилась суммарная мощность потребителей с учетом 40% минимального их заряда. Количество солнечных панелей определяют, ориентируясь на регион и приоритетные модели оборудования.

Особенности размещения

При проектировании следует помнить, что гелиосистемы при нагревании рабочих компонентов функционируют менее эффективно. В частности, летом, когда панели раскаляются, они продуцируют меньше энергии, чем зимой – в холодные месяцы в солнечные дни фотоэлементы улавливают больше света для дальнейшей его переработки.

Размещение гибких солнечных панелей

С учетом того, что положение солнца в течение дня меняется, модули монтируют универсально – с южной стороны, наклонив не более чем на 40 градусов.

Последовательность монтажа

Гибкие солнечные панели в рулоне доступны для самостоятельного монтажа. В зависимости от климатических особенностей региона их размещают поверх кровельного пирога, на отдельно стоящих вспомогательных сооружениях, на фасаде объекта, притом решения можно комбинировать.

Чаще всего монтаж гелиосистемы производится на крыше. В тех случаях, когда конфигурация и габариты кровли не способствуют надежному размещению модулей, возводят вспомогательный каркас и на него крепят панели. Подобные проекты увеличиваются по стоимости, но они оптимальны, если крыша труднодоступна, имеет сложный рельеф. Фасад в качестве локации для модулей рационален в тех случаях, когда крыша имеет недостаточную площадь. Модули становятся элементом дизайнерской схемы, выполняют роль дополнительного украшения объекта.

Фотоэлектрические элементы покрываются с изнаночной стороны слоем липкой субстанции смолянистого происхождения. Для монтажа необходимо удалить с панели защитную пленку, чтобы можно было ее приклеить на выбранном участке. Площадку предварительно качественно зачищают и промывают. В процессе установки изделий не нужны специализированные элементы, обязательным требованием является лишь соблюдение мер безопасности. Следует придерживаться предлагаемой производителем схемы подключения компонентов, чтобы была соблюдена их последовательность.

Особенности эксплуатации

В руководстве от производителя, инструкции по эксплуатации гибкой солнечной батареи прописываются не только технические аспекты монтажа комплекса оборудования, также указываются правила дальнейшего обслуживания гелиосистемы. Вне зависимости от типа мягких панелей можно привести общие рекомендации:

• важно поддерживать чистоту поверхности модулей. Грязь, следы жизнедеятельности птиц, листья, снег, пыль негативно скажутся на производительности схемы в целом. Любой налет и инородные тела становятся препятствием для работы фотоэлементов, они улавливают меньше солнечных лучей, что приводит к снижению эффективности решения;
• солнечная станция должна быть изолирована от высоких насаждений, деревьев, неустойчивых сооружений. Отделившиеся при сильном ветре ветки или фрагменты, отлетев, способны повредить модули, снизится работоспособность последних, их эксплуатационный ресурс;
• в периоды сильных снегопадов необходимо использовать защитные стенды, важно вовремя предотвращать образование наледи.

Чтобы производительность и эффективность функционирования панелей держалась на заявленном разработчиком уровне, необходимо создать условия с оптимальным углом наклона. Во время очищения поверхности от грязи и снега следует действовать аккуратно, чтобы исключить риск повреждения тонкого верхнего слоя рабочих элементов.

Источник