Тончайшие эластичные солнечные батареи япония

Созданы сверхтонкие солнечные батареи, которые можно крепить на одежду

Много ли у вас гаджетов, которые вы постоянно носите с собой? Наверняка помимо смартфона у большинства есть как минимум фитнес-браслет или умные часы, планшет и еще что-нибудь. И каждый этот прибор необходимо заряжать, что делает устройства не такими уж и мобильными. Но, согласитесь, было бы здорово, если бы мы лишь положили смартфон в карман — и он начал бы заряжаться. В будущем такое вполне возможно благодаря группе ученых из Токио, которые создали самые тонкие и в то же время эластичные солнечные батареи.

Разработка японских ученых из Riken-Toray Industries Inc. представляет собой по сути обычные солнечные панели, за тем лишь исключением, что их толщина составляет 3 микрометра, они спокойно переносят растяжение и сжатие, могут без проблем крепиться на ткань и любую другую поверхность, а также выдерживают температуру до 100 градусов Цельсия. Эффективность преобразования энергии составляет примерно 10%, что гораздо выше, чем у любого аналогичного устройства, имеющегося на рынке. По словам одного из авторов проекта Такао Сомия, их солнечные батареи имеют низкую себестоимость, и разработчики ожидают «высокий спрос на эту технологию».

Помимо создания «зарядных устройств из одежды», элементы питания можно использовать и для других нужд. Например, закрепить на палатке, что обеспечит пользователей электроэнергией на природе вдали от цивилизации. Несмотря на довольно хорошие показатели, устройство все еще находится на самом раннем этапе разработки и не лишено недостатков. Например, батареи быстро разрушаются под воздействием воды и кислорода, но японские инженеры планируют справиться с этой проблемой в течение ближайшей пары лет.

Источник

Гибкие солнечные панели. Выбор из 6 лучших вариантов

Среди альтернативных источников энергии для частного использования одним из наиболее перспективных вариантов признаны солнечные панели. Это обусловлено разнообразием предложений на рынке, практичностью, простотой построения автономных систем электроснабжения для частных и даже многоквартирных домов.

Гибкие солнечные батареи и жесткие конструкции – разница в технологиях и характеристиках

В сфере солнечных панелей наметилась жесткая конкуренция между:

• С одной стороны – традиционными поликристаллическими и монокристаллическими батареями в исполнении на жесткой раме;
• С другой – гибкими панелями на базе аморфного кремния, полиморфными и полимерными солнечными элементами.

У каждой из групп есть собственные достоинства и недостатки.

Жесткие моно- и поликристаллические кремниевые батареи с 30% и 53% рынка соответственно, пока, безусловно, лидируют. Для такого положения дел есть веские основания:

Именно по этой причине спрос на моно-/поликристаллические солнечные батареи продолжает расти, заинтересованность в них частных покупателей уже практически достигла уровня покупок предприятиями.

Взрывной рост этого спроса сдерживают несколько факторов:

Свои особенности есть и у каждой из разновидностей гибких панелей.

Виды и свойства гибких солнечных панелей

Сегодня разрабатываются и выпускаются несколько принципиально разных видов гибких солнечных батарей. Они отличаются используемыми материалами и технологиями, что, в свою очередь определяет как характеристики, так и особенности монтажа и эксплуатации.

Аморфные панели (элементы из аморфного кремния)

Аморфные гибкие солнечные панели создаются на базе элементов из аморфного кремния (a-Si). Такое название получил гидрид кремния, образующийся в результате распада силана или кремневодорода (SiH4) под воздействием электрического разряда.

Соединение превосходит кристаллический кремний по коэффициенту поглощения – для полного поглощения солнечного излучения достаточно слоя толщиной 0.5-1 мкм по сравнению со 100-300 мкм для кремниевых кристаллов.

Кроме того, достаточно низкая температура осаждения (порядка 150 о С) позволяет формировать пленки необходимой для фотовольтатики толщины не только на металлической или стеклянной, но и на полимерной основе, причем сделать этот процесс непрерывным.

Еще одно достоинство технологии – дешевизна сырья, поскольку для получения кремневодорода не требуется высокая степень очистки кремния. Это позволяет использовать в производстве отходы предприятий металлургической отрасли, поступающие на утилизацию кремниевые солнечные батареи и другие дешевые источники.

Из серьезных недостатков технологии следует выделить:

1. Ускоренную деградацию пленок под воздействием ультрафиолета и высокой температуры, что снижает срок службы панелей до 3-5 лет. Бороться с ним можно применением защищающих от УФИ ламинирующих пленок и применение в конструкции эффективных теплоотводов.
2. Относительно низкий по сравнению с кристаллическим кремнием коэффициент конверсии, что снижает КПД батареи в целом и требует значительного увеличения площади панелей для обеспечения необходимой потребителям мощности генерации. В настоящий момент единственный путь повышения эффективности – совершенствование технологий.

Поколения аморфных солнечных панелей

Сегодня на рынке можно найти устройства уже трех поколений аморфных солнечных модулей.

• 1 поколение создавалось сразу после разработки технологий. Панели характеризовались невысоким коэффициентом преобразования менее 5% и сроком службы порядка 3-5 лет.
• 2 поколение представлено максимально широко (более 70% продаваемых аморфных панелей относятся именно к нему). Их КПД вырос до 8-9%, а срок эксплуатации продлен до 10 лет.
• 3 поколение – наиболее совершенные аморфные батареи. Значительные средства, инвестированные в разработку, позволили получить панели со сроком службы свыше 15 лет и коэффициентом конверсии на уровне 12%, что всего на 20-30% уступает серийным образцам поликристаллических батарей.

Источник

Гибкие солнечные панели: характеристики и особенности применения

В канале «Солар-Ньюс» мы разговариваем про солнечную энергетику. Если вам также близка эта тема, подписывайтесь на канал, делитесь записями со своими друзьями и пишите комментарии. Это крепко поможет каналу и идеям возобновляемой энергетики продвинуться в России

Содержание:

1. Что такое гибкие солнечные панели?
2. Отличительные характеристики гибких солнечных панелей
3. Строение и принципы работы гибких панелей
4. Преимущества гибких солнечных элементов
5. Недостатки гибких солнечных элементов
6. Как правильно выбрать солнечную панель?
7. Особенности применения гибких аморфных панелей

Гибкие солнечные панели представляют собой перспективные устройства, с помощью которых можно обеспечить мобильное или стационарное электроснабжение каких-либо объектов, в том числе и вашего умного дома. Подобные приспособления относятся к возобновляемым источникам энергии, приобретающим особое значение сегодня. Обыкновенные солнечные батареи имеют высокую стоимость и жёсткую конструкцию, что ограничивает область их применения.

Что такое гибкие солнечные панели?

Стандартные виды монокристаллических или поликристаллических солнечных панелей состоят из кремниевых пластин. Они обычно имеют толщину до 200 микрометров, что немного толще человеческого волоса. Чтобы сделать «гибкую» солнечную панель, эти кремниевые пластины должны быть нарезаны шириной всего в несколько микрометров. Использование этих ультратонких кремниевых пластин дает солнечным панелям множество уникальных свойств, в том числе гибкость для некоторых моделей.

Гибкие солнечные панели из ультратонких кремниевых элементов существуют уже давно. Совсем недавно исследования в Массачусетском технологическом институте сменились достижениями в области органических солнечных батарей. Вместо использования кремния в качестве основы для солнечных элементов, исследователи нашли способ использовать органические материалы с электродами графена. До сих пор ограничивающим фактором гибкости панели была хрупкость типичных электродов, но из-за прозрачности и гибкости графена этот метод может привести к более тонким, более гибким и более стабильным солнечным панелям в будущем.

Отличительные характеристики гибких солнечных панелей

Гелиомодули гибкой разновидности обладают рядом особенностей, которые делают их популярными среди большого числа людей. Подобные приспособления характеризуются:

• Тонкой и податливой структурой, которая даёт возможность применять их для установки на нестандартных поверхностях.
• Повышенным уровнем продуктивности. Благодаря подобному свойству гибкие солнечные панели часто используются на крупных гелиокомплексах.
• Возможностью использования даже в облачную погоду. Таким образом, можно ощутимо увеличить производительность.

Если ваша крыша не выдерживает большой нагрузки традиционных солнечных панелей из-за конструктивных проблем, легкие гибкие панели, такие как тонкая пленка, могут стать отличным решением, которое не нарушит структурную целостность вашего дома.

Строение и принципы работы гибких панелей

При сборке солнечных панелей объединяются две разновидности полупроводников — полупроводник n-типа, полупроводник p-типа. Каждая панель состоит из множества объединённых между собой фотоэлементов. Специфическая конструкция определяет принцип функционирования, который основан на понятии фотовольтаики. Оно предполагает преобразование фотонной энергии в электрическую. Благодаря этому функционирование солнечных панелей заключается в следующем:

• Свет попадает на фотоэлемент с одной стороны.
• Фотоны сталкиваются с атомами проводника, высвобождая лишние электроны.
• Свободные (отрицательно заряженные) частицы перемещаются в сторону другого слоя с недостаточным числом частиц.
• В результате производится ток, заряжающий подсоединенные к солнечным панелям аккумуляторы.

Для создания полупроводников применяют такие материалы, как селен, кремний и т. д. Чаще всего панели имеют напыление из полимеров, проводники из алюминия, что позволяет добиться легкости конструкции.

Преимущества гибких солнечных элементов

Популярность солнечных панелей обусловлена следующими положительными сторонами:

• Надёжностью. Специализированная конструкция позволяет предохранить изделия от механического разрушения, а также воздействия влаги. Благодаря небольшому весу и большой площади панель остаётся невредимой даже при падении с высоты нескольких метров, более того, большинство конструкций оборудовано защитными чехлами.

• Легкостью. Она ощутимо облегчает монтаж солнечных батарей, а также их транспортировку и перемещение без использования какой-либо техники.
• Экологичностью. Для изготовления панелей применяются специализированные материалы, которые не способны нанести вред здоровью человека или окружающей среде.
• Простотой эксплуатации. Чтобы использовать солнечные батареи, не нужно обладать специальными знаниями, навыками.
• Поскольку гибкие панели могут иметь удобную форму их можно легко установить на менее традиционные конструкции, такие как навесы для автомобилей.
• В финансовом отношении гибкие панели уменьшат стоимость установки вашего солнечного блока. Гибкие / тонкопленочные панели требуют меньших трудозатрат при установке, и они намного более портативны и просты в обращении, чем обычные панели, которые могут быть громоздкими и тяжелыми и требовать мощных систем монтажа на крыше.

Недостатки гибких солнечных элементов

Помимо перечисленных выше положительных сторон, солнечные батареи имеют и недостатки, в число которых входит:

• Наиболее распространённым недостатком для тонкоплёночных или гибких солнечных панелей является их более низкая эффективность, чем у классических панелей. Сегодня показатели эффективности для средних монокристаллических или поликристаллических панелей колеблются между 15 и 20 процентами. Тонкопленочные солнечные панели, с другой стороны, обычно предлагают эффективность от 11 до 13 процентов. Этот показатель эффективности означает, что вам понадобится больше солнечных панелей для выработки того же количества энергии, что может стать препятствием для некоторых солнечных проектов с ограниченным пространством на крыше для установки.
• Падение производительности в слишком жаркую погоду. В такой ситуации панель сильно нагревается, что и провоцирует снижение всех рабочих показателей.
• Непродолжительный срок службы, который редко превышает 3–4 года.

Как правильно выбрать солнечную панель?

Чтобы правильно выбрать солнечные панели, необходимо обращать внимание на климатические условия, в которых предполагается их использовать. Приобретать подобные источники энергии лучше всего для использования в сухой и солнечной местности, так как это положительно будет влиять на производительность и рентабельность.

Ещё необходимо принимать во внимание процентный показатель потребностей в тепле. Отдавать предпочтение стоит тем панелям, которые способны покрыть от 40 до 80% . Если производительность будет ниже, то система солнечных панелей обойдется дорого и не оправдает себя во время использования.

Прежде чем выбрать гибкую панель запишите для себя короткий чек-лист ответов на вопросы

1. Сколько энергии (мощности) вам нужно?
2. Как вы измеряете систему и рассчитываете фактическую мощность, которая вам нужна?
3. Какой у вас бюджет?
4. Нужно ли размещать панель в определённом месте?
5. Это постоянная или временная установка?

Не стоит забывать и про мощностные потребности объекта, который предполагается снабжать энергией посредством солнечных панелей. Если правильно подобрать их с учетом этого фактора, то появится возможность полностью покрыть мощностные затраты при внезапном отключении основного источника электроэнергии.

Особенности применения гибких аморфных панелей

Тем, кто впервые использует подобные панели, необходимо ознакомиться с особенностями их применения. Важным моментом является использование подобных приспособлений в холодное время года. В этот период имеет место короткий день, поэтому электричества, собранного панелями, не хватает для функционирования всех приборов. В такой ситуации остаётся пользоваться аккумуляторами, которые заряжаются в более благоприятные дни.

Рациональнее всего использовать подобные приспособления в южных районах, где солнце светит дольше и чаще. В любом случае устанавливать панели необходимо универсально. Это значит, что монтировать их требуется с южной стороны под углом от 35 до 40 градусов. Подобное расположение позволит обеспечить максимально эффективное функционирование в течение всего дня.

Благодаря своей долговечности и мобильности, гибкие солнечные панели лучше всего подходят для небольших солнечных проектов на поверхностях, таких как большие лодки, яхты, микроавтобусы для путешествий, где они могут испытывать физический износ, который не может возникнуть на стационарной крыше. Их долговечность в сочетании с уменьшенным весом гибких панелей делают их идеальными для этих небольших мобильных солнечных проектов, которые не требуют большого количества энергии.

Другие новости на сайте Solar-News.ru

Для развития канала нам важна ваша поддержка, подписывайтесь на канал и ставьте лайки.

Вероятно, вам также понравятся следующие материалы:

Источник