Солнечные панели

СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ ДЛЯ ДОМА

Возросший дефицит ископаемого топлива, а также отрицательное влияние продуктов его сгорания на окружающую среду, подтолкнуло современного человека к поиску альтернативных источников энергии. Одним из таких источников является СОЛНЦЕ. В отличие от ископаемого топлива, Солнце – это неиссякаемый источник энергии. Главной задачей разработчиков солнечных панелей (или солнечных батарей), является максимально эффективное преобразование солнечной энергии в электрическую. Насколько же перспективно использование энергии Солнца? Приведем такой пример: в США (штат Калифорния) солнечные электростанции мощностью 354 МВт работают с 1980 года, что позволяет сэкономить до 2-х миллионов баррелей нефти в год.

Солнечная электростанция – это фотоэлектрическая система, состоящая из нескольких солнечных панелей-модулей, аккумулятора, регулятора разряда-заряда аккумулятора и инвертора.

Солнечные электростанции, основным компонентом которых являются солнечные батареи, предназначены для производства и накопления солнечной энергии. Благодаря своим электрическим свойствам, наиболее популярны фотоэлектрические панели. Работают такие панели по следующему принципу: солнечный свет попадает на элементы солнечных панелей, постоянный ток проходит через преобразователь, который преобразует его в переменный ток. Переменный ток может непосредственно использоваться потребителями и, при наличии в системе резервных батарей, накапливаться. Фотоэлектрические модули (панели) изготавливаются из кристаллического кремния. Широкое использование кремния для изготовления панелей объясняется тем, что это второй (после кислорода) по распространенности элемент в земной коре.

Кремниевые солнечные панели (солнечные батареи) делятся на:

• панели из монокристаллического кремния;
• панели из поликристаллического кремния;
• панели из аморфного кремния.

Панели на основе монокристаллического кремния отличаются высоким КПД (в среднем 15%), т.е. наиболее эффективно преобразовывают солнечную энергию в электрическую. Стоят они дороже панелей из поликристаллического кремния.

Солнечные панели для дома (цена которых меняется постоянно), КПД панелей изготовленных на основе поликристаллического кремния составляет в среднем 11%. Меньшая стоимость таких панелей объясняется более простой технологией получения поликристаллического кремния.

Самой недорогой по сравнению с первыми двумя является технология получения аморфного кремния. Солнечные батареи на основе некристаллического кремния отличаются более коротким сроком эксплуатации, а также низким КПД.

В настоящее время имеются в наличии солнечные модули мощностью от 6.0 до 150 Вт. Для увеличения мощности возможно объединение нескольких модулей.

Солнечные панели производят электричество даже без попадания прямых солнечных лучей и поэтому их так же называют солнечные электрические панели. Однако угол наклона солнечного света, изменяющийся в зависимости от времени года, влияет на эффективность работы фотоэлектрических модулей. Поэтому, если нет возможности изменения положения модуля, при установке выбирается оптимальный угол наклона.

Некоторые заводы производят двухсторонние солнечные модули, преобразующие энергию света с фронтальной и тыльной стороны. Это позволяет увеличить объем получаемой энергии на 15-20% с заданной площади.

Ниже приведем список отечественных производителей и разработчиков фотоэлектрических панелей:

• Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ)
• АО ВИЭН (при ВИЭСХ)
• Научно-производственное предприятие "Квант"
• НПФ "Кварк"
• ОАО "Ковровский механический завод"
• НПО Машиностроения
• ФГУП "НИИПП"
• ЗАО "ОКБ завода "Красное Знамя""
• АООТ Правдинский опытный завод источников тока "Позит"
• ОАО "Рязанский Завод Металлокерамических приборов"
• OOO "Солнечный ветер"
• ООО "СОВЛАКС"
• ОАО "Сатурн"
• НПФ "Санэнеджи"
• ЗАО "Телеком -- СТВ"
• Центр ФТИ им. Иоффе
• АО "Элма"

Мировыми лидерами по производству фотоэлементов являются Q-Cells (Германия), First Solar (США), Suntech Power (Китай), Sharp (Япония).

Панели солнечных батарей

Небольшие гибкие солнечные батареи, изготовленные на основе аморфного кремния, преобразуют достаточно мощности для подзарядки мобильных телефонов, ноутбуков и других мобильных устройств. Они уступают по мощности кристаллическим кремниевым модулям, но незаменимы в походных условиях. Такие батареи компактны, их можно складывать и сворачивать в рулон. Российские разработчики также предлагают гибкие солнечные батареи, которые продолжают работать даже в результате серьезных механических повреждений.

Новшеством в производстве солнечных панелей (солнечных батарей) является использование нанотехнологий. Это – метод напыления краски, состоящей из фоточувствительных наночастиц. Краска наносится на подложку солнечной батареи. Такой метод обойдется производителям и потребителям значительно дешевле. А если изобрести способ распыления самой подложки и других элементов батареи, то станет возможным нанесение краски непосредственно на крыши домов. КПД таких моделей невелик (всего 1%), но производители уверены, что усовершенствовав разработку, можно будет увеличить КПД до 10% (технология Брайана Крогеля из университета Техаса в Остине).

Учеными физико-технического института им. Иоффе в Петербурге разработали новый тип фотоэлектрических модулей с применением наногетероструктур. КПД таких модулей составляет 37-45%. Принцип действия такого модуля заключается в следующем: попадая на поверхность линзы Френеля, солнечное излучение концентрируется на небольшом по площади высокоэффективном солнечном элементе. Россия планирует вложить в проект более 5 миллиардов рублей, за счет привлечения иностранных инвесторов.

Компания «SHARP» также создала солнечную батарею с использованием нанотехнологий. Это - тончайшая пленка от 1 до 3 мкм. Батареи площадью в две визитные карточки и мощностью 2,6 Вт достаточно для подключения велосипедного фонаря. Мощность рассчитана на солнечные панели для дома.

Однако, несмотря на все преимущества использования солнечной энергии, налаживание массового производства солнечных панелей на сегодняшний день невозможно. Причиной этого является дороговизна и неоправданность массового внедрения. Разработчики считают, что главным недостатком, снижающим эффективность действия солнечных батарей, является силиконовая поверхность, используемая в большинстве солнечных панелей. По мнению специалистов, увеличить энергоэффективность солнечных батарей помогут нанотехнологии. К созданию солнечных батарей с использованием современных нанотехнологий подключились даже такие нефтяные гиганты как Shell, открывший филиал по производству солнечных панелей, и British Petroleum, заключивший договор с технологическим институтом Калифорнии по использованию нанотехнологий в производстве фотоэлементов.