Новые солнечные панели – Топ 10 солнечных панелей российского производства

recyclemag.ru

Солнечные батареи нового поколения (фото и видео)

Как же все-таки появились солнечные батареи нового поколения? Разберемся по порядку. Уже почти 150 лет прошло с того момента, когда была установлена физическая возможность непосредственного преобразования солнечного света в электрическую энергию на основе p-n-перехода. А в начале прошлого века ученные установили, что от нашего дневного светила постоянно поступает около 1.5 КВт на 1 м2 земной поверхности. Соответственно, в экваториальной зоне – больше, а на полюсах – меньше.

Позже, во второй половине ХХ века президент Украинской АН В. В. Вернадский, анализируя развитие земного разума, предсказал, что человечество в ближайшие 1.5 столетия безальтернативно перейдет на солнечную энергетику, когда:

• ощутит на себе настоящую цену экологии;
• технически решит проблему преобразования «дарованной» световой энергии в дешевую электрическую.

Исследования по вопросу непосредственного преобразования световой энергии в электрическую никогда не прекращались. Но человечество вплотную занялось этим лишь тогда, когда вышло в космос. Первые солнечные батареи, на высокую цену которых внимания не обращали, на искусственных спутниках Земли имели КПД порядка 10%. Но, следует отметить, в вакууме поток фотонов атмосфера не уменьшает.

ОГЛАВЛЕНИЕ

• Проблема дороговизны
• Дорогая «солнечная» электроэнергетика сегодня
• Перспективы развития в ближайшие годы

Проблема дороговизны

Совсем не так давно (5 лет тому назад) себестоимость 1-го КВтч электроэнергии, которая производилась в Америке при помощи солнечных батарей, составляла от 0.25 до 0.8 $. Львиную долю в ней составляли затраты на производство высокотехнологического основного оборудования, которые устанавливались на таких электростанциях. Причина такого состояния вещей крылась в том, что:

1. Полупроводники, используемые в батареях, должны быть практически 100-процентной чистоты и однородности. Разумеется, их производство не может быть дешевым.
2. Светоприемные площади очень чувствительны к уменьшению интенсивности потока фотонов. Мощность полупроводниковых элементов генерирующего устройства мгновенно падал даже от набежавшей на Солнце тучи. Они уменьшали генерацию и нарушали тем самым синхронную работу всей батареи. Поэтому полупроводниковое устройство нельзя было подключать к потребителю электроэнергии без промежуточного звена – аккумуляторов большой емкости, что тоже удорожало основные фонды.
3. КПД солнечных батарей, созданных с использованием кристаллического кремния, не превышал 15%. А при загрязнении светоприемной поверхности он падал еще ниже.
4. Конструкции солнечных батарей на основе кремниевых полупроводников довольно жесткие. Поэтому для установки солнечной генерации требовались ровные, свободные площади, а это тоже стоит денег.

Ныне не существует такого человека на Земле, который бы не понимал того, что запасы органического топлива, в конце концов, исчерпаются, и что атомная энергетика является ему далеко не безопасной для экологии альтернативой. Поэтому во всем мире прилагаются колоссальные усилия, чтобы солнечную генерацию электроэнергии сделать дешевой и конкурентно способной.

Дорогая «солнечная» электроэнергетика сегодня

Первым делом ученые, занятые в исследованиях проблем солнечной энергетики, обратили свои силы на создание полупроводников на основе композитных материалов, чтобы:

• повысить КПД фотоэлементов;
• сделать их конструкции, собранные в батареи, более пластичными;
• сделать фотоэлементы чувствительными к свету инфракрасного спектра солнечного излучения, плотность потока которого на много меньше подвержен колебаниям.

Новые фотоэлементы Semprius

загрузка…

И новые фотоэлементы, которые представил Semprius в 2014 году, выдают КПД около 44%. Эти изделия имеют многослойную внутреннюю структуру, чтобы более полно преобразовывать плотный световой поток, сконцентрированный линзами Френеля, в электроэнергию. Недостатками таких батарей новейшего поколения является то, что:

• управление ими очень усложнено, с которым справляется специальная компьютерная система;
• они эффективно работают в условиях высокой и стабильной освещенности;
• цена фотоэлементов значительно выше классических однослойных кремниевых фотоэлементов.

По другому пути пошла российская фирма «Хевел». Их новые изделия созданы на основе микроморфного кремния. Они значительно дешевле кристаллических полупроводниковых элементов. Хотя они имеют более низкое КПД, зато они выдают стабильное напряжение даже при низкой освещенности, А сборки солнечных батарей с фотоэлементов с микроморфного кремния настолько легкие, что их можно монтировать даже без рам.

Солнечные батареи с применением нанотехнологий

Невшатльский исследовательский центр электроники (Швейцария) разработал новый фотоэлемент с использованием нано технологии нанесения слоев микроскопической толщины на кремниевую основу. Это позволяет увеличить КПД батарей на 15% за счет улавливания невидимых инфракрасных лучей. То есть, даже обыкновенное нагревание кремния фотоэлементов является источником производства электроэнергии. К тому же сами изделия имеют прекрасный эстетичный вид, цвет кровельной черепицы, и довольно конкурентную цену, чтобы служить дополнительным источником тепла в частном доме.

Нью-Йоркская фирма «Lux Capital» усиленно работает несколько в ином направлении. Ее специалисты создали гибкую солнечно-батарейную пленку на основе полимерных композитов. Практичная выгода нового вида сборок фотоэлементов очевидная:

• для их монтажа может быть использована любая поверхность;
• они преобразуют в электричество и видимый свет, и инфракрасный;
• их можно использовать в бытовых условиях.

Пока что КПД таких новых пластиковых солнечных батарей составляет 4 – 6%, но, как утверждают представители фирмы, следующее поколение изделий от «Lux Capital» будет демонстрировать КПД на уровне 30%.

Перспективы развития в ближайшие годы

Общеизвестно, что изделия, которые выходят на рынок, являются результатом работы ученых в предыдущие, иногда – далекие, годы. Но наука ныне быстро развивается. И в лабораториях находятся многие разработки, которые дадут завтра, может быть, такие плоды, что потребители через 10-15 лет забудут, что существовала такая себе тепловая и атомная электроэнергетика.

1. Ныне во всех деталях изучаются во многих лабораториях мира перовскиты (титаниты кальция). Это обширный класс минералов с кристаллической структурой. Только в 2009 году была выявлена их способность преобразовывать свет в электроэнергию. Но уже сегодня КПД солнечных батарей с пирокситовыми фотоэлементами составляет порядка 20%. При этом стоимость производства изделий с титанитов кальция значительно ниже, чем производство их с кремния.

Недостатком пирокситов состоит в том, что они содержат свинец, который при малейшей влажности образует токсичные соли. Поэтому, до тех пор, пока не удастся устранить этот недостаток, пирокситовые батареи на рынок не попадут.

2. Полвека тому назад Жорес Алферов исследовал полупроводниковые структуры. За свою деятельность он получил Нобелевскую премию, но практическое применение его труды начали находить только сегодня.

Оказывается, что можно нанести слой кремния толщиной в 2 микрона на стекло, чтобы изделие превратилось в дешевый фотоэлемент, который способен преобразовывать свет в электричество с более высоким КПД, чем чистый кристаллический кремний.

3. Проводятся активные исследования примесей, при добавлении которых в структуру кремний улучшает свои физическое свойство образовывать p-n-переход с более высокой электрической разностью потенциалов. Исследуются селен, теллуриды, медь, кадмий, галлий, мышьяк и многие другие элементы и минералы. Со специально подобранными примесями кремний может становиться не таким чувствительным к перепадам светового потока.

electricvdele.ru

Солнечные батареи нового поколения — полный обзор видов.

20 лет назад электричество, добытое из солнечной энергии, казалось нам просто фантастикой. Но уже сегодня солнечными батареями уже никого не удивишь.

Жители стран Европы давно поняли все преимущества солнечной энергии, и теперь освещают улицы, обогревают дома, заряжают различные приборы и т.д. В этом обзоре речь пойдет солнечных батареях нового поколения, созданных для облегчения нашей жизни и сохранения окружающей среды.

Содержание:

Типы СБ

Сегодня насчитывается более десяти видов солнечных устройств, которые используются в той или иной отрасли. Каждый вид имеет свои характеристики и эксплуатационные особенности.

Принцип работы кремниевых солнечных батарей: на кремниевую (кремниево-водородную) панель попадает солнечный свет. В свою очередь, материал пластины изменяет направление орбит электронов, после чего преобразователи дают электрический ток.

Эти устройства можно условно поделить на четыре вида. Ниже рассмотрим их подробнее.

Монокристаллические пластины

Отличие этих преобразователей в том, что светочувствительные ячейки направлены только в одну сторону.

Это дает возможность получать самый высокий КПД — до 26%. Но при этом панель должна все время быть направлена на источник света (Солнце), иначе мощность отдачи существенно снижается.

Другими словами, такая панель хороша только в солнечную погоду. Вечером и в пасмурный день такой вид панелей дает немного энергии. Такая батарея станет оптимальной для южных районов нашей страны.

Поликристаллические солнечные панели

Пластины солнечных панелей содержат кристаллы кремния, которые направлены в разные стороны, что дает относительно низкий КПД (16-18%).

Однако главным преимуществом этого вида солнечных панелей — в отличной эффективности при плохом и рассеянном свете. Такая батарея все равно будет питать аккумуляторы в пасмурную погоду.

Аморфные панели

Аморфные пластины получают путем напыления кремния и примесей в вакууме. Слой кремния наносится на прочный слой специальной фольги. КПД подобных устройств достаточно низкий, не более 8-9%.

Низкая «отдача» объясняется тем, что под действием солнечных лучей тонкий слой кремния выгорает.

Практика показывает, что после двух-трех месяцев активной эксплуатации аморфной солнечной панели эффективность падает на 12-16%, в зависимости от производителя. Срок службы таких панелей не более трех лет.

Преимущество их в низкой стоимости и возможности преобразовывать энергию даже в дождливую погоду и туман.

Гибридные солнечные панели

Особенность таких блоков в том, что в них объединены аморфный кремний и монокристаллы. По параметрам панели похожи на поликристаллические аналоги.

Особенность таких преобразователей в лучшем преобразовании солнечной энергии в условиях рассеянного света.

Полимерные батареи

Многие пользователи считают, что это перспективная альтернатива сегодняшним панелям из кремния. Это пленка, состоящая из полимерного напыления, алюминиевых проводников и защитного слоя.

Особенность ее в том, что она легкая, удобно гнется, скручивается и не ломается. КПД такой батареи составляет всего 4-6%, однако низкая стоимость и удобное использование делает такой вид солнечной батареи очень популярной.

Совет специалистов: чтобы сэкономить время, нервы и деньги, покупайте солнечное оборудование в специализированных магазинах и на проверенных сайтах.

Новые разработки

С каждым днем технологии стремительно развиваются, и производство солнечных моделей не стоит на месте. Предлагаем ознакомиться с последними новинками на рынке солнечных систем.

Солнечная черепица

Дабы не испортить эстетику кровли дома и при этом получать бесплатную энергию солнца, можно рассмотреть вариант с покупкой солнечной черепицы. Этот отделочный материал состоит из достаточно прочного корпуса и встроенных фотоэлементов.

Кровельное покрытие вырабатывает достаточно энергии, которую можно использовать в бытовых условиях. При использовании такого материала-оборудования можно питать отдельно выделенную электросеть или сбрасывать электроэнергию в общую сеть.

В любом случае общие затраты на электроэнергию снижаются.

Лидером по производству солнечной черепицы является компания из России — «Инноватикс». Вот уже более десяти лет она продает высококачественные отделочные материалы со встроенными фотоэлементами.

Интересно, что такую черепицу тяжело отличить от обычного кровельного материала даже при близком расстоянии.

Преимущества солнечной черепицы:

1. Полупроводниковый материал, который используется при соединении фотоэлементов, сократили в 4 раза.
2. Инновационная система фокусировки солнечного света позволяет получать в 5 раз больше энергии.
3. Средний срок эксплуатации солнечной черепицы составляет 20 лет.
4. Относительно небольшой вес черепицы не имеет негативного давления на кровлю.
5. Прочность солнечной черепицы позволяет ее использовать при любых погодных условиях. Черепица спокойно выдерживает град и другие осадки.
6. Простота креплений позволяет надежно устанавливать черепицу в самые короткие сроки.

Солнечное окно

Буквально три года назад на рынке солнечных технологий появилась новая разработка американских конструкторов из «Pythagorus Solar Windows». Суть инновации в том, чтобы использовать оконное стекло в качестве панели, добывающей солнечную энергию.

Подобные панели по полной используют в высотках европейских городов. Это позволяет существенно экономить электроэнергию.

Технология солнечных окон представляет собой использование фотоэлементов в виде кремниевых полос, встроенных между стеклами. Помимо того, что окна будут вырабатывать дополнительную электроэнергию, в дополнение окно будет защищать комнату от перегрева, задерживая солнечный свет. Внешне солнечные окна похожи на привычные жалюзи.

Другой производитель солнечных окон «Solaris Plus» предлагает использовать специальные стекла, обработанные специальным кремниевым напылением. Полосы будут преобразовывать солнечные лучи в электроэнергию, которая будет питать АКБ через полупрозрачные проводники.

Гибридные фотоэлементы

В 2015 году американскими конструкторами были разработаны гибридные фотоэлементы, позволяющие преобразовывать электроэнергию не только из солнечного света, но и тепла. Суть конструкции заключается в применении фотоэлементов из кремния и полимерной пленки «PEDOT».

Фотоэлемент фиксируется с пироэлектрической пленкой и соединяется с термоэлектрическим оборудованием, способным преобразовывать тепло в электрический ток.

Тестирование новой гибридной технологии показало, что новая термическая пленка способна вырабатывать в 10 раз больше электроэнергии, чем стандартная солнечная панель.

Системы на основе биологической энергии

Исследования, проводимые специалистами из университета Кембриджа, пока не дали конкретных результатов в области разработки солнечных систем нового поколения, преобразовывающих биологическую энергию (фотосинтез). Последние результаты показали КПД менее 0.4 %.

Но разработки не останавливаются, а ученые обещают, что в ближайшем будущем получать энергию от биологических солнечных систем.

Варианты таких батарей впечатляют:

1. Лампа дневного света, работающая от обычного лесного мха.
2. Электростанции в виде больших листьев.
3. Панели из растений для домашнего пользования.
4. Мачты из растений, из которых будут добывать электроэнергию и многое другое.

Надеемся на то, что в скором будущем гелиосистемы нового поколения будут использоваться по максимуму. Это даст возможность обеспечить электроэнергией каждый дом на планете, без вреда для окружающей среды.

Смотрите видео, в котором рассказывается о солнечных батареях нового поколения:

abisgroup.ru

Солнечные батареи нового поколения

В последние годы человечество широко использует солнечные батареи в качестве альтернативного источника энергии. Используемые сегодня керамические фотоэлементы в системах преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, постоянно совершенствуются с целью увеличения КПД. Кроме того, традиционные панели, которые не всегда вписывались в дизайн экстерьера постепенно уходят в прошлое, а на смену им приходят новые дизайнерские конструкции.

Содержание:

1. Солнечная черепица
2. Солнечные окна
3. Гибридные солнечные элементы
4. Солнечные батареи на основе квантовых точек
5. Солнечные батареи на базе биологической энергии

Солнечная черепица

Чтобы не испортить внешний вид дома, необходимо использовать солнечную черепицу с интегрированными фотоэлементами. Такое кровельное покрытие способно совмещать свои основные функции, связанные с защитой жилища с выработкой электроэнергии, которая может использовать для бытовых нужд. При использовании для кровли солнечной черепицы имеется возможность сбрасывать излишки получаемой электроэнергии в общую электросеть, таким образом, уменьшая собственные затраты.

На современном рынке самым известным зарубежным производителем является английская компания«Solar Slate», которая выпускает высококачественные кровельные изделия с встроенными фотоэлементами, которые даже при близком расстоянии невозможно отличить от стандартного покрытия.

Уверенно себя чувствует на рынке и российская компания «Инноватикс», которая производит черепицу с встроенными фотоэлементами мощностью 6, 8 и 10 Вт. Причем отличительными особенностями изделий является следующее:

• Количество используемого при производстве полупроводникового материала уменьшено в 4 раза;
• Специальная оптическая система позволила достичь четырехкратной концентрации солнечного излучения.

Такие конструкторские новшества позволили снизить стоимость изделий. И на сегодня цена солнечной черепицы от отечественного производителя приблизительно в 3 раза ниже зарубежных аналогов.

Основные достоинства любой солнечной черепицы:

• Длительный срок эксплуатации, который может составлять более 20 лет;
• Малый вес панелей, что не утяжеляет кровельную конструкцию;
• Высокая прочность и устойчивость к неблагоприятным атмосферным явлениям.

Монтаж солнечной черепицы не сложен. Важно, что панели с фотоэлементами полностью совместимы со стандартными изделиями и могут устанавливаться в нужном месте кровли, полностью сочетаясь с общим покрытием.

Видео “солнечная черепица”:

Солнечные окна

Не так давно на рынке использования солнечной энергии появились инновационные разработки, предполагающие использование оконных стекол в качестве солнечных батарей. Американская компания «Pythagorus Solar Windows» предложила устанавливать фотоэлементы непосредственно в стеклопакетах.

Такие модули оптимально использовать в городских высотках, которые требуют больших затрат электроэнергии. При этом нет возможности покрывать ее расход, используя традиционные солнечные батареи в связи с малой площадью кровли.

Технология предусматривает установку тонких полос кремниевых фотоэлементов непосредственно между стеклами в стеклопакетах. В этом случае они не только будут вырабатывать электроэнергию, но и защищать внутренние помещения зданий от перегрева, блокируя солнечные лучи. По внешнему виду такие окна напоминают открытые жалюзи, поэтому не перекрывают вид из окна.

Другие разработчики предлагают для окон использовать стекла со специальным полупрозрачным покрытием. Такой слой является активным и преобразует световое излучение в электрическую энергию, которая аккумулируется в специальных полупрозрачных проводниках.

Видео на английском:

Гибридные солнечные элементы

Сегодня учеными разработан гибридный солнечный элемент, который позволяет для выработки электроэнергии использовать не только световое излучение, но и тепло. В конструкции такой панели фотоэлемент соединен с полимерными пленками. Сегодня в процессе самых оптимальных характеристик ученые экспериментируют с различными материалами.

Наиболее эффективным показал себя чистый полимер с хорошей проводимостью под названием PEDOT. Такая пленка покрывается тонкопленочным солнечным элементом и устанавливается на специальную пироэлектрическую тонкую пленку и термоэлектрическое устройство. С помощью данных компонентов производится преобразование тепловой энергии в электричество.

Экспериментальным путем было установлено, что нагреваясь под солнечными лучами, такое устройство может собирать в 20 раз больше энергии в сравнении со стандартными солнечными модулями.

Видео “новые гибридные солнечные батареи” (на английском):

Солнечные батареи на основе квантовых точек

Группой ученых университета Торонто был создан принципиально новый материал, который позволяет преобразовывать солнечное излучение в электрическую энергию. Принцип его изготовления основан на использовании полупроводниковых наночастиц, которые имеют название квантовые точки.

Взвесь полупроводниковых наночастиц легко может наноситься на любую поверхность, подобно аэрозоли. Такой инновационный подход существенно снижает стоимость производства солнечных батарей, а, следовательно, предполагает уменьшения стоимости солнечной энергии.

Результаты исследований показали, что новый материал позволит создать высокоэффективные системы преобразования светового излучения в электрическую энергию.

Солнечные батареи на базе биологической энергии

Группа ученых Кембриджского университета уже в течение нескольких лет занимается разработкой солнечных батарей нового поколения, работающих на базе биологической энергии от фотосинтеза растений. К сожалению, пока не удалось достичь значительного прорыва в этой области, и КПД от таких систем зафиксирован на уровне 0,1 %. Но, тем не менее, такие разработки заслуживают внимания в связи с низкой затратностью и простотой внедрения.

Сегодня учеными разрабатываются уникальные концепции биологических солнечных батарей. К примеру, среди вариантов имеются:

• Лампы, источником питания для которой является мох;
• Колонии «зеленых мачт» из быстрорастущих растений, которые могут стать украшением любого города;
• Отдельные панели для домашнего использования;
• Офшорные электростанции, напоминающие по внешнему виду листья кувшинок.

Солнечные батарее нового поколения позволят в недалеком будущем использовать в максимальном количестве солнечную энергию. Это позволит обеспечить электроэнергией самые отдаленные места на планете и заменить традиционные источники электроэнергии экологически чистыми и возобновляемыми.

Это интересно: