044 400 92 01 044 400 92 02 050 380 53 09 068 385 11 98
Мы работаем только с европейским оборудованием Soli Tek - новые технологии в фотовольтаике: гарантия 30 лет на модули Стекло/Стекло Наше предложение для тех, кто ставит СЭС для Себя Прямой импортер - 15 лет на рынке энергетического оборудования

Немного истории и современной реальности

Главная > Статьи > Немного истории и современной реальности
Немного истории и современной реальности 16.11.2016 Немного истории и современной реальности

   Солнечная батарея (модуль) — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковых устройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток, в отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя (вода, пропиленгликоль).

Солнечные батареи имеют большее значение соотношения вырабатываемой энергии к весу, чем все другие традиционные источники энергии, и являются экономически более эффективными.

 История

   Первые прототипы солнечных батарей были созданы итальянским фотохимиком армянского происхождения Джакомо Луиджи Чамичаном. 25 апреля 1954 года, специалисты компании Bell Laboratories заявили о создании первых солнечных батарей на основе кремния для получения электрического тока с КПД 4%. Уже через 4 года, 17 марта 1958 году, в США был запущен первый спутник с солнечными батареями — Vanguard 1. Спустя всего пару месяцев, 15 мая 1958 года в СССР был запущен Спутник-3, также с использованием солнечных батарей.

 Использование в космосе

    Солнечные батареи — один из основных способов получения электрической энергии на космических аппаратах: они работают долгое время без расхода каких-либо материалов, и в то же время являются экологически безопасными, в отличие от ядерных и радиоизотопных источников энергии. Однако при полётах на большом удалении от Солнца (за орбитой Марса) их использование становится проблематичным, так как поток солнечной энергии обратно пропорционален квадрату расстояния от Солнца. При полётах же к Венере и Меркурию, напротив, мощность солнечных батарей значительно возрастает (в районе Венеры в 2 раза, в районе Меркурия в 6 раз).

 Эффективность модулей в наши дни

    Мощность потока солнечного излучения на входе в атмосферу Земли (AM0), составляет около 1366 ватт на квадратный метр (см. также AM1, AM1.5, AM1.5G, AM1.5D). В то же время, удельная мощность солнечного излучения в Европе в очень облачную погоду даже днём может быть менее 100 Вт/м². С помощью распространённых промышленно производимых солнечных батарей можно преобразовать эту энергию в электричество с эффективностью 9—24 %.

    В 2009 году компания Spectrolab (дочерняя фирма Boeing) продемонстрировала солнечный элемент с эффективностью 41,6 %. В январе 2011 года ожидалось поступление на рынок солнечных элементов этой фирмы с эффективностью 39 %.

    В 2011 году калифорнийская компания Solar Junction добилась КПД фотоэлемента размером 5,5×5,5 мм в 43,5 %, что на 1,2 % превысило предыдущий рекорд.

    В 2012 году компания Morgan Solar создала систему Sun Simba из полиметилметакрилата (оргстекла), германия и арсенида галлия, объединив концентратор с панелью, на которой установлен фотоэлемент. КПД системы при неподвижном положении панели составил 26—30 % (в зависимости от времени года и угла, под которым находится Солнце), в два раза превысив практический КПД фотоэлементов на основе кристаллического кремния.

    В 2013 году компания Sharp создала трёхслойный фотоэлемент размером 4х4 мм на индиево-галлий-арсенидной основе с КПД 44,4 %, а группа специалистов из Института систем солнечной энергии общества Фраунгофера, компаний Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра имени Гельмгольца создали фотоэлемент, использующий линзы Френеля с КПД 44,7 %, превзойдя своё собственное достижение в 43,6 %.

    В 2014 году Институт солнечных энергосистем Фраунгофер создали солнечные батареи, в которых благодаря фокусировке линзой света на очень маленьком фотоэлементе КПД составил 46%. В том же 2014 году испанские учёные разработали фотоэлектрический элемент из кремния, способный преобразовывать в электричество инфракрасное излучение Солнца.

   Но, несмотря на кажущийся прорыв в области повышения эффективности кремниевых элементов, промышленное производство их пока еще не поставлено поток. Это связано с тем, что внедрению новых технологий предшествуют многолетние испытания и доработки. Не говоря о том, что масштабное производство нового продукта требует огромных инвестиций в оборудование, маркетинг, продвижение и.т.п.

  Поэтому нет смысла ждать 10-15 лет чего-то кардинально нового, когда существует отработанная десятилетиями технология выпуска стандартных солнечных модулей с КПД 15-20%. И они гарантированно прослужат заявленные сроки - не менее 25 лет.

 Факторы, влияющие на эффективность фотоэлементов

    Особенности строения фотоэлементов вызывают снижение производительности панелей с ростом температуры. Поэтому при монтаже модулей, например, на кровлю, нужнопредусматривать расстояние между панелями и поверхностью кровли в диапазоне 10-15 см. Это необходимо для более эффективного их охлаждения потоками воздуха.

  Частичное затемнение панели вызывает падение выходного напряжения за счёт потерь в неосвещённом элементе, который начинает выступать в роли паразитной нагрузки. При планировании установки модулей нужно обязательно избегать затененных участков! Будь то дымоход, высокорослые деревья, соседние здания и.т.п.

 Солнечная инсоляция (количество солнечной энергии) играет самую важную роль в эффективности солнечных модулей. При пасмурной погоде выработка солнечной панели падает примерно в три – четыре раза. В основном, такая погода держится в осенне-зимний период.

  Модули и статистика

 Одиночные фотоэлементы не вырабатывают достаточной мощности. Поэтому определенное количество фотоэлементов соединяются в так называемые фотоэлектрические солнечные модули (панели, они же батареи). Для достижения номинальной мощности, например 10 кВт, необходимо 40 панелей по 250 ватт каждая. Если соединить их друг с другом и подключить к сетевому инвертору, преобразующему постоянное напряжение модулей в переменное 220в мы получим солнечную сетевую электростанцию (СЭС). Такие станции вырабатывают электроэнергию, например, для продажи в сеть по программе «зеленый тариф» по всему миру.

 С 2014 года домашние СЭС начали активно устанавливаться по всей Украине частными домовладениями, которые  реально зарабатывают на продаже выработанной энергии по «зеленому тарифу» (закон действует до 2030 года).

 На сегодняшний день количество домашних СЭС в Украине не превышает 650 шт. Согласно статистике Госэнергоэффективности каждый год количество домашних СЭС удваивается. Но, если учитывать количество домохозяйств по всей стране, то даже десятой доли охвата их малыми СЭС мы достигнем не скоро.

Т.е. потенциал роста этого сегмента рынка в Украине просто огромный.