Мощность и КПД солнечных батарей: 10 лучших производителей устройств. Кпд солнечных панелей


Как рассчитать мощность солнечных батарей для дома. Жми!

Невысокий КПД солнечных батарей – один из основных недостатков современных гелиосистем. На сегодняшний день один квадратный метр фотоэлемента способен вырабатывать около 15-20 % от мощности падающего на него излучения.

Такая выработка требует установку батарей больших размеров для полноценного электроснабжения. Более того, чтобы достичь необходимого выходного напряжения, панели соединяются между собой последовательно или параллельно. Их площадь при этом может достигать от нескольких квадратных метров.

КПД солнечных панелей зависит от целого ряда причин:

  • материал фотоэлемента;
  • плотность солнечного потока;
  • время года;
  • температура;
  • и др.

Давайте подробнее поговорим о каждом факторе.

Материал фотоэлемента

Виды солнечных батарейСолнечные преобразователи делятся на три вида, в зависимости от метода образования атома кремния:

  • поликристаллические;
  • монокристаллические;
  • панели из аморфного кремния.

Поликристаллические панели изготовлены из чистого кремния и отличаются сравнительно высоким КПД – 14-17%.

Монокристаллические панели менее эффективны в преобразовании солнечной энергии. Их коэффициент полезного действия около 10-12 %. Но невысокие энергозатраты на изготовление таких преобразователей делает их более доступными.

Панели из аморфного кремния (или тонкопленочные) просты и недороги в производстве, как следствие, доступны по цене. Однако, эффективность их значительно ниже, чем у предыдущих двух видов – 5-6%. К тому же элементы тонкопленочных преобразователей из кремния со временем утрачивают свои свойства.

Тонкопленочные батареи также изготавливают с нанесением частиц меди, индия, галлия и селена. Это немного увеличивает их производительность.

Работа в любую погоду

График зависимости мощности от погодных условийДанный показатель зависит от географического расположения панели: чем ближе к экватору, тем выше плотность солнечного излучения.

Зимой производительность фотоэлементов может снизиться от 2 до 8 раз. Это объясняется, прежде всего, скоплением на них снега, сокращением продолжительности и количества солнечных дней.

Важно помнить: в зимнее время следить за наклоном панелей т. к. солнце находится ниже обычного.

Условия эффективной работы

Чтобы батарея работала эффективно, нужно учесть несколько нюансов:

  • угол наклона батареи к солнцу;
  • температуру;
  • отсутствие тени.

Угол между рабочей поверхностью преобразователя и солнечными лучами должен быть близок к прямому. В таком случае эффективность фотоэлементов при прочих равных условиях будет максимальна. Чтобы увеличить КПД дополнительно к ним устанавливают систему слежения за солнцем, которая меняет наклон относительно положения светила. Но подобное встречается нечасто из-за дороговизны оборудования.

В процессе работы многие батареи нагреваются, что плохо сказывается на качестве преобразования энергии солнца в электрическую. Во избежание потерь необходимо оставлять пространство между устройством и опорной поверхностью. Это позволит потоку воздуха свободно проходить и охлаждать преобразователи.

Важно знать: необходимо протирать панели 2-3 раза в год, очищая их от пыли и тем самым увеличивая проходимость лучей солнца.

КПД фотоэлементов непосредственно зависит от количества попадающего на них солнечного света. И очень важно предусмотреть правильный монтаж преобразователей с полным отсутствием теней, падающих на рабочую поверхность. В противном случае может пострадать эффективность всей системы в целом. Как правило, батареи устанавливаются с южной стороны.

Есть батареи с 40% кпд, о них смотрите в следующем видео:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

teplo.guru

Уровень КПД солнечных панелей впервые достиг 40%

Ученые из австралийского университета Нового Южного Уэльса объявили о том, что после серии открытых испытаний в городе Сидней они смогли конвертировать солнечный свет в электроэнергию с рекордным показателем эффективности в 40%. Здесь же важно отметить, что ученые из Австралии являются одними из первых, кто начал устанавливать рекорды КПД при производстве электричества из солнечного света еще с 1989 года. На тот момент исследователям удалось добиться результатов в 20% эффективности.

Специалисты, стоящие за этим проектом, объясняют, что, несмотря на сегодняшний уровень исследований в области генерации электричества за счет фотоэлектрических систем, такой показатель эффективности, какой удалось добиться в рамках экспериментов в Сиднее, является первым в истории.

«Это самый высокий уровень эффективности производства электричества из солнечного света на данный момент», — говорит Мартин Грин, профессор и директор Центра перспективных разработок в сфере фотогальваники.

В опубликованной статье научного журнала Progress in Photovoltaics Мартин Грин и его коллеги стараются объяснить, почему их успех в повышении КПД при производстве электричества из солнечной энергии дает новые надежды на популярность этой возобновляемой энергии и почему именно она, возможно, однажды станет основным мировым источником энергии.

Ученые объясняют, что при работе над этим проектом они обратились за помощью к австралийской компании RayGen Resources и американской компании Spectrolab. Первая помогла с дизайном и монтажом системы, а вторая занималась производством солнечных панелей.

Своему успеху в повышении уровня КПД при производстве электричества из солнечного света международная команда ученых обязана новому разработанному так называемому оптическому полосовому фильтру, использовавшемуся для захвата того солнечного света, который, в свою очередь, без применения данной технологии попросту тратился бы впустую.

Как объясняет Мартин Грин и его коллеги, данный фильтр был построен специально на заказ и использовался для выборочного захвата и передачи части спектра и при этом отбрасывал те световые волны, которые не представляли интерес в рамках этой серии экспериментов. Другими словами, фотоэлектрическая система, построенная учеными, работала по принципу фокусировки солнечного света.

«Новые результаты основаны на использовании сфокусированного солнечного света и представляют особенную важность для фотоэлектрических вышек, которые в настоящий момент разрабатываются в Австралии», — комментирует Грин.

Один из разработчиков новой системы, доктор Марк Киверс, объясняет, что новый подход по сбору солнечной энергии не является сверхуникальным и при желании его можно использовать повсеместно. Здесь используются самые обычные солнечные ячейки, какие используются во всех солнечных панелях, установленных в мире. Другими словами, даже самые обычные солнечные панели можно модернизировать таким образом, чтобы они показывали аналогичные результаты эффективности, какие были показаны в рамках экспериментов в Сиднее.

hi-news.ru

эффективность панелей, мощность излучения на квадратный метр, самые эффективные

Эффективность солнечных батарей, как правило, рассчитывают с учетом КПД установки Эффективность солнечных батарей, как правило, рассчитывают с учетом КПД установки Солнечные батареи – это уникальная система, позволяющая преобразовывать солнечные лучи в электрическую и тепловую энергию. Растущий спрос на гелиопродукцию, на сегодня, обуславливается ее быстрой окупаемостью и долговечностью, доступностью теплоносителя. Но, какое напряжение способны вырабатывать солнечные батареи? О том, насколько эффективны гелиосистемы, и от чего зависит коэффициент их полезного действия – читайте в статье.

Солнечные батареи с высоким КПД: виды преобразователей

КПД солнечный батарей – это величина, которая равняется отношению мощности электроэнергии к мощности падающих на панель устройства солнечных лучей. Современные солнечные батареи обладают КПД в диапазоне от 10 до 45%. Такая большая разница обуславливается различиями между материалами изготовления и конструкцией пластин батарей.

Так, пластины солнечных батарей могут быть:

  • Тонкопленочными;
  • Многопереходными.

Солнечные батареи последнего типа, на сегодня, являются наиболее дорогими, но и наиболее продуктивными. Это связано с тем, что каждый переход в пластине поглощает волны с определенной длиной. Таким образом, устройство охватывает весь спектр солнечных лучей. Максимальный КПД батарей с многопереходными панелями, полученный в лабораторных условиях, составляет 43,5%.

Энергетики с уверенностью заявляют, что через несколько лет этот показатель возрастет до 50%. КПД тонкопленочных пластин зависит, в большей степени, от материала их изготовления.

Так, тонкопленочные солнечные батареи делятся на такие виды:

  • Кремниевые;
  • Кадмиевые.

Наиболее популярными солнечными батареями, которые можно использовать в бытовых целях, считаются установки с кремниевыми пленочными пластинами. Объем таких устройств на рынке составляет 80%. Их КПД достаточно низкий – всего 10%, но они отличаются доступностью и надежностью. На несколько процентов показатель полезного действия выше у кадмиевых пластин. Пленки с частицами селенида, меди, индия и галлия имеют более высокий КПД, который равняется 15%.

От чего зависит эффективность солнечных батарей

На КПД фотоэлектрических преобразователей влияет масса факторов. Так, как было отмечено выше, количество вырабатываемой энергии зависит от структуры панели преобразователя, материала их изготовления.

Эффективность солнечных батарей зависит от угла наклона устройства, погодных условий и, конечно же, от силы солнечного излученияЭффективность солнечных батарей зависит от угла наклона устройства, погодных условий и, конечно же, от силы солнечного излучения

Кроме того, эффективность солнечных преобразователей зависит от:

  • Силы солнечного излучения. Так, при снижении солнечной активности, мощность гелиоустановок снижается. Чтобы батареи обеспечивали потребителя энергией и в ночное время, их снабжают специальными аккумуляторами.
  • Температуры воздуха. Так, солнечные батареи с охлаждающими устройствами являются более продуктивными: нагрев панелей негативно сказывается на их способности преобразовывать энергию в ток. Так, в морозную ясную погоду КПД гелиобатарей выше, нежели в солнечную и жаркую.
  • Угла наклона устройства и падения солнечных лучей. Для обеспечения максимальной эффективности, панель солнечной батареи должна быть направлена строго под солнечное излучение. Наиболее эффективными считаются модели, уровень наклона которых можно менять относительно расположения Солнца.
  • Погодных условий. На практике отмечено, что в районах с пасмурной, дождливой погодой эффективность солнечных преобразователей значительно ниже, нежели в солнечных регионах.

Кроме того, на эффективность солнечных преобразователей влияет и уровень их чистоты. Для того, чтобы устройство могло работать продуктивно, его пластины должны потреблять как можно больше солнечного излучения. Сделать это можно лишь в том случае, если приборы чистые.

Скопление на экране снега, пыли и грязи может уменьшить КПД устройства на 7%.

Мыть экраны рекомендуется 1-4 раза в год в зависимости от степени загрязнений. При этом, для очистки можно использовать шланг с насадкой. Технический осмотр преобразовательных элементов следует проводить раз в 3-4 месяца.

Мощность солнечных батарей на квадратный метр

Как было замечено выше, в среднем, один квадратный метр фотоэлектрических преобразователей обеспечивает выработку 13-18% от мощности попадающих на него солнечных лучей. То есть, при самых благоприятных условиях, с квадратного метра солнечных батарей можно получить 130-180 Вт.

Мощность гелиосистем можно увеличивать, наращивая панели и увеличивая площадь фотоэлектрических преобразователей.

Получить большую мощность можно и, установив панели с более высоким КПД. Тем не менее, достаточно низкий (в сравнении, например, с индукционными преобразователями) коэффициент полезного действия доступных солнечных батарей является главной преградой на пути к их широкому использованию. Увеличение мощности и КПД гелиосистем является первостепенными задачами современной энергетики.

Самые эффективные солнечные батареи: рейтинг

Наиболее эффективные солнечные преобразователи, на сегодня, производит фирма Sharp. Трехслойные, мощные, концентрирующие солнечные панели имеют эффективность в 44,4%. Стоимость их невероятно высока, поэтому они нашли применение лишь в авиационно-космической промышленности.

Ознакомиться с рейтингом лучших и эффективных солнечных батарей можно самостоятельно, используя интернет Ознакомиться с рейтингом лучших и эффективных солнечных батарей можно самостоятельно, используя интернет

Наиболее доступными и эффективными являются современные солнечные батареи от компаний:

  • Panasonic Eco Solutions;
  • First Solar;
  • MiaSole;
  • JinkoSolar;
  • Trina Solar;
  • Yingli Green;
  • ReneSola;
  • Canadian Solar.

Компания Sun Power производят самые надежные солнечные преобразователи с КПД в 21,5%. Продукция этой компании пользуется абсолютной популярностью на коммерческих и производственных объектах, уступая, разве что, устройствам от Q-Cells.

КПД солнечных батарей (видео)

Современные солнечные батареи, как экологически чистые устройства преобразования энергии с неиссякаемым теплоносителем, набирают всю большую популярность. Уже сегодня девайсы с фотоэлектрическими преобразователями используют для бытовых целей (зарядки телефонов, планшетов). Эффективность солнечных установок пока уступает альтернативным способам получения энергии. Но, повышение КПД преобразователей – это первостепенная задача современной энергетики.

Добавить комментарий

teploclass.ru

КПД солнечных батарей: какова их эффективность?

КПД солнечных батарейМного путаницы сегодня существует вокруг понятия кпд гелиосистемы, что является важным критерием их стоимости. Понятие кпд солнечных батарей означает процент падающего на панель солнечного света, преобразованного в электричество, с дальнейшей возможностью использования. Разные материалы для солнечных панелей создают различный кпд, даже одинаковые компании – производители имеют различный показатель эффективности преобразования. Повышение кпд является лучшим способом снизить затраты на солнечную энергию.

КПД солнечной батареи зависит от чистоты пластин, которые используются в качестве сырья при изготовлении. Кроме того, очень важно, является ли панель монокристаллического или поликристаллического вида. Большинство крупных компаний концентрирует свои усилия именно на повышении эффективности, для сокращения расходов в беспощадном использовании солнечной энергетики.

Рассмотрим общий диапазон кпд солнечных батарей, исходя из разных типов элементов и различных технологий.

Бывают следующих видов - поликристаллического или монокристаллического кремния. Мульти-солнечные батареи имеют более низкую эффективность, чем батареи из монокристаллических элементов.

Кпд солнечной батареи может варьироваться от 12% до 20% для обычного монокристаллического кремния. В обычно устанавливаемых, расчетный кпд составляет 15% и зависит от вида исполнения самого кремния. Одни из мировых производителей постоянно повышают эффективность для того, чтобы снизить свои издержки и опередить соперников в этой конкурентной индустрии. Другие дают максимальную эффективность кристаллических солнечных элементов, используя крупные масштабы производства.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более низкую стоимость, чем монокристаллические и кпд в диапазоне 14-17%.

Тонкопленочная технология, в отличие от углерод – кремниевых материалов, имеет ряд преимуществ.

Аморфные кремниевые технологии С-Si имеют самый низкий средний коэффициент эффективности, но они наиболее дешевые.

Наибольший потенциал в повышении эффективности имеют медь-индий-галлий-сульфидные (CIGS) и кадмий - теллур (Cd-Te). Многие изготовители продвигают вперед разработку этой технологии и представляют один из наиболее высоких показателей эффективности своих моделей, увеличив его на 19%. Они достигли этого значения, используя несколько методов, в том числе – применение отражающих покрытий, которые могут захватить больше света от угла.

Если обосновывать зависимость не от материала, а от габаритных размеров, то, чем выше эффективность, тем меньше необходимая площадь рабочей поверхности батарей.

Хотя средний процент может показаться немного низким, можно легко изменить оснащение, именно при установке, с достаточной мощностью, чтобы покрыть потребности в энергии.

Факторы, влияющие на кпд солнечных массивов, включают в себя:

Ориентация поверхности монтажаКрыша в идеале должна смотреть на юг, но и качество дизайна зачастую может компенсировать другие направления.

Угол наклонаВысота и наклон поверхности может повлиять на количество часов солнечного света, полученных в среднем за день в течение года. Крупные коммерческие системы имеют системы солнечного слежения, которая автоматически изменяет угол падения луча солнца в течение дня. Обычно не используется для жилых установок.

ТемператураБольшинство панелей при эксплуатации нагреваются. Таким образом, обычно должны быть установлены несколько выше уровня крыши, для обеспечения достаточного потока охлаждаемого воздуха.

ТеньВ принципе, тень - враг солнечной энергии.При выборе неудачного дизайна при монтировании, даже небольшое количество тени на одной панели может закрыть производство энергии на всех других элементах.Перед тем, как разработать систему, проводится детальный анализ затенения поверхности крепления, для выявления возможных форм тени и солнечного света в течение года. Затем проводится другой детальный анализ, проверяющий сделанные выводы.

Обычные солнечные батареи с высоким кпд гелиосистем промышленных масштабов устанавливаются на сваи над поверхностью земли на 80см, расположены по направления с востока на запад, вдоль движения солнца, под углом 25 градусов.

solarb.ru

КПД солнечных батарей

Наука и технологии не стоят на месте в сфере использования альтернативной энергетики, а использование солнечной энергии в быту и промышленности будет дальше развиваться и совершенствоваться, пытаясь вытеснить традиционные источники энергии. К сожалению, до глобального доминирования гелиоэнергетики пока далеко и виной тому низкий КПД солнечных батарей.

Факторы влияющие на эффективность солнечных батарей

На эффективность работы солнечных батарей влияют объективные и субъективные факторы, такие как:

  • материалы, используемые в изготовлении,
  • технологии,
  • место использования (широта),
  • угол падения солнечных лучей,
  • запыленность и повреждения.

КПД солнечных батарей stronews.ru

Причем все эти факторы связаны и зависимы между собой по влиянию на КПД солнечных батарей. Но начальным фактором, который определяет КПД является себестоимость изготовления элемента солнечной батареи.

Лидеры энергоэффективности солнечных батарей

Рассмотрим лидеров в изготовлении наиболее эффективных компонентов солнечных панелей и отсортируем по их эффективности:

  • 44,7% КПД от первого из неуниверситетских научно-исследовательских институтов Германии. Результат получен для концентраторов тройного перехода слоев сложного состава полупроводника (Ga 0,35 В 0,65 P / Ga 0,83 В 0,17 As / Ge). Такие солнечные элементы сложны, не используются в жилых или коммерческих целях, потому что они очень дороги. Они используются в космической технике таких производителей, как NASA, где мало пространства.
  • 37,9% эффективности получено из однослойного модуля полупроводникового перехода (InGaP / GaAs / InGaAs). При этом результат получен исключительно для 90° нормали к Солнцу. Эти солнечные элементы также сложны и трудоемки в изготовлении, но их промышленное производство видится более перспективным.
  • 32,6% добились испанские исследователи с института (IES) и университета (UPM). Они использовали мульти-модули из концентраторов с двумя переходами полупроводников. Опять же, эти элементы еще далеки от широкого использования для коммерческих или жилых объектов.

Баланс эффективности солнечных батарей 

Есть около десятка крупнейших производителей, выпускающих солнечные батареи со сравнительно неплохим КПД и умеренной стоимостью. Ведущие компании производящие солнечные батареи при самых современных технологиях могут промышленно изготавливать солнечные элементы с эффективностью близкой к 25%. При этом хорошо налажено массовое производство модулей с КПД солнечных батарей, как правило, не превышающих показатель 14-17%. Главной причиной этой разницы в эффективности является то, что методы исследования, используемые в лабораториях, не подходят для коммерческого производства фотоэлектрической продукции и, следовательно, более доступные технологии имеют сравнительно низкие затраты в производстве, что и приводит к понижению показателя КПД в использовании.

Для этого покажем на графике зависимость стоимости готового модуля к стоимости произведенной электроэнергии для технологических серий солнечных батарей с характерными для них показателями КПД.

график эффективности КПД солнечных батарей stronews.ru

На сравнительном графике хорошо видна экономическая эффективность солнечных батарей с начальными лабораторными показателями КПД, изготовленных по разным технологиям, в отношении оптимальной стоимости произведенной электроэнергии в 6 центов за кВт-час (3,4 руб/кВт-ч).

Зарядка для телефона на солнечных батареях stronews.ruТаким образом, самые доступные и недорогие в изготовлении солнечные элементы из аморфного кремния в виде тонкой гнущейся пленки окупают себя при сравнительно небольших размерах, но экономически не эффективны при больших потребностях в электроэнергии. Они широко применяются для переносных зарядок телефонов, светильников и т. д.

Батареи из поликристаллического кремния уже становятся эффективны при применении для жилых домов и небольших теплиц.Поликристаллические батареи для домов stronews.ru

Элементы опытных солнечных электростанции изготовлены на основе монокристаллов кремния высокой степени очистки (99,999). Обладают оптимальными показателями эффективности и имеют экономически обоснованный срок окупаемости.

Монокристаллические батареи для домов stronews.ru

Новейшие научные разработки фотоэлементов, имеющие, самый высокий КПД применяются исключительно в тех отраслях науки и промышленности, где стоимость не является основным критерием выбора.

Солнечные батареи в космической промышленности stronews.ruПрименение солнечных батарей все больше входит в различные сферы нашей жизни, но к сожалению, из-за несовершенства технологии производства (и как следствие достаточного низкого КПД) при значительной стоимости не имеет широко применения.

stronews.ru

Солнечные панели с КПД 80%, работающие даже ночью?

В настоящее время максимальный КПД типичных солнечных панелей не превышает 20%. К тому же, они не могут преобразовывать солнечную энергию в электричество в ночное время, а в хмурые зимние дни их эффективность существенно снижается. Группа ученых из Национальной Лаборатории штата Айдахо во главе со Стивеном Новаком (Steven Novack) верит в то, что их новая разработка поможет преодолеть эти недостатки традиционных солнечных панелей. Как сообщает источник, господин Новак работает над созданием технологии, с помощью которой можно будет организовать сравнительно дешевое производство двухсторонних гибких солнечных панелей с КПД до 80% (!), одна сторона которых сможет работать даже ночью. Ключевым в разработке является использование специального материала, состоящего из миниатюрных наноантенн, которые позволяют «захватывать» инфракрасное излучение. Ученые уверяют, что производство такой наноткани не является сложным, но всё же перед Стивеном Новаком остаётся нерешенной серьезная проблема – преобразование света в другой вид энергии. Источник отмечает, что ученые уже работают над этим и намерены решить задачу преобразования энергии, поместив в центр каждой наноантенны миниатюрный конденсатор, больше никаких деталей пока не раскрывается. Исследователи надеются, что их задумка позволит обеспечить очень высокое по сравнению с современными панелями значение КПД. Судить о том, есть ли шанс у данной разработки когда-нибудь встать на коммерческие рельсы, могут лишь специалисты после детального ознакомления с работой группы Новака. Хочется верить, что у ученых всё получится. Материалы по теме: - Солнечные "нанобатареи" дешевле и перспективнее кремниевых; - Цены на солнечные батареи не снизятся до конца года; - Sharp: 3-слойные солнечные элементы в массы уже в 2007; - IBM: солнечные панели – из отбракованных подложек.

3dnews.ru

Рентабельность солнечных батарей, какой коэффициент полезного действия

Мощность солнечной энергии составляет порядка 1360 киловатт на один квадратный метр поверхности Земли. Приручить эту энергию люди пытались давно, но только с появлением фотоэлектрических преобразователей эти попытки стали претворяться в жизнь. Появились гигантские солнечные электростанции мощностью в сотни мегаватт. А параллельно с этими солнечными гигантами появились и индивидуальные малые электростанции. Насколько эффективны эти установки? Каков их коэффициент полезного действия? От чего он зависит? Какова рентабельность солнечных батарей, насколько велик срок окупаемости? Попробуем ответить на эти вопросы.

Вначале – о коэффициенте полезного действия

КПД гелиевого модуля представляет собой отношение значения мощности электроэнергии, вырабатываемой данным конкретным модулем к значению мощности солнечного излучения. Этот коэффициент находится в прямой зависимости от того, из какого материала изготовлена солнечная панель. На сегодняшний день основным материалом для изготовления гелиевых панелей является кремний. Из него изготавливают монокристаллические, поликристаллические модули, модули на базе аморфного кремния. Самый низкий КПД у солнечных модулей на базе аморфного кремния – не больше 12%. А самым высоким КПД обладают модули на базе монокристаллического кремния. Значение эффективности этих модулей может достигать 22% и даже 25%.

Среднее значение КПД у серийно выпускаемых солнечных батарей колеблется в пределах 18% ± 1.5%. Кремний, как известно, эффективно поглощает солнечное излучение в инфракрасной области спектра. Ультрафиолетовое и видимое излучения тратятся впустую. Для того, чтобы использовать солнечное излучение на полную мощность, разрабатываются так называемые многослойные солнечные элементы. Смысл этих разработок заключается в том, чтобы заставить фотоэлектрические преобразователи работать, поглощая максимум солнечной энергии. Самый верхний слой, к примеру, поглощает лучи только видимой части спектра, пропуская сквозь себя инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Средний слой поглощает инфракрасную часть спектра, пропуская ультрафиолет, который поглощается последним, нижним слоем.

Разумеется, это только схематичное изложение принципа работы многослойных модулей, но этого достаточно, чтобы понять перспективность этих разработок. Ведь теоретические расчеты показывают, что при определенных сочетаниях материалов эффективность солнечных модулей может достичь 87%. Но это пока только теоретически. Конструкторы, разрабатывавшие технологические линии для промышленного производства подобных модулей, столкнулись с непреодолимыми на сегодняшний день трудностями. А те опытные экземпляры, которые были уже получены, оказались по цене дороже золота.

Что касается самого КПД солнечного модуля, то существует одна основная зависимость. Чем выше КПД его, тем меньшая общая площадь гелиевых батарей необходима для генерации электроэнергии заданной мощности. Следовательно, при равных площадях отбора солнечного излучения наибольшую мощность будут вырабатывать модули с наивысшим коэффициентом полезного действия. Именно поэтому ученые всего мира работают над повышением эффективности гелиевых фотоэлектрических преобразователей. Работы ведутся по разным направлениям, но цель этих работ одна – достичь максимально возможных показателей эффективности солнечных батарей.

Так, например, английские ученые разработали технологию, повышающую КПД гелиевых элементов на 22%. На поверхности тонкопленочных ячеек, изготовленных по этой технологии, размещаются алюминиевые наношипы.

фотоэлектрический преобразовательТонкопленочный фотоэлектрический преобразователь с наношипами

Алюминий никак не поглощает солнечное излучение, а, наоборот, способствует его рассеиванию. Это увеличивает мощность излучения, приходящегося на единицу площади солнечного элемента, и, как следствие, повышает его эффективность.Немецкие специалисты получили гелиевый фотоэлектрический преобразователь, имеющий КПД, равный 44.7%. До этого рекорд эффективности принадлежал разработкам Sharp и равнялся 44.4%. Многослойный фотоэлемент немецких ученых работал в комбинации с солнечным концентратором, площадь линз которого почти в 300 раз превышала площадь самого фотоэлемента.

Многослойный преобразовательМногослойный фотоэлектрический преобразователь

Четыре слоя фотоэлемента поглощали волны всего светового диапазона от 200 до 1800 нанометров, то есть от ультрафиолетовой части спектра до инфракрасной.Другим путем пошли ученые из американского университета в Стэнфорде. Кремний преобразует в электричество только инфракрасную часть спектра, а фотоны видимой и ультрафиолетовой частей спектра, обладающие более высокой энергией, тратятся впустую, только нагревая гелиевые элементы.

Термофотоэлектрический преобразовательТермофотоэлектрический преобразователь

Американские ученые создали жаропрочный композит, позволивший создать термофотоэлектрический преобразователь. Этот композит, поглощая видимую и ультрафиолетовую части спектра, преобразует энергию фотонов в инфракрасный диапазон, приемлемый для кремния. Теоретические расчеты показали, что этим методом можно достичь эффективности порядка 80%.

КПД солнечных батарей и рентабельность домашней электростанции

Рентабельность домашней солнечной электростанции выражается отношением величины чистой прибыли, которую приносит ее эксплуатация к стоимости оборудования. Понятно, что чем выше будет прибыль, тем выше будет и рентабельность. Для того, чтобы определить этот показатель, фирмы, занимающиеся реализацией гелиевых установок, предоставляют своим потенциальным покупателям детальные расчеты, доказывающие выгоду от приобретения домашней солнечной электростанции. Однако скептически настроенный покупатель, не доверяя расчетам продавца, легко сможет произвести подобный расчет самостоятельно.

Для этого достаточно поднять квитанции за оплату электроэнергии за последние два – три года. По этим квитанциям легко проследить динамику роста стоимости одного киловатта электроэнергии. Учитывая, что эта динамика изменяться не будет и цены на электроэнергию будут повышаться, можно вычислить среднеарифметический показатель роста тарифов и подсчитать, в какую сумму выльется электроэнергия, которая будет потреблена в ближайшие пять, десять, пятнадцать лет. Эта сумма и будет отправной точкой для самостоятельного расчета рентабельности и срока окупаемости будущего приобретения.

Срок эксплуатации гелиевых батарей превышает 30 лет. Подсчитав примерную сумму стоимости электроэнергии, подобрав для себя оптимальную конфигурацию солнечной электростанции, нетрудно подсчитать, что расходы на приобретение и установку оборудования окупятся через 12 – 14 лет. Но это при условии, что будет приобретена автономная солнечная электростанция. Если же будет приобретена сетевая солнечная электростанция, то после ввода в действие «зеленого тарифа» срок окупаемости резко уменьшится, так как излишки электроэнергии будут продаваться оператору электросети.

Что же касается зависимости рентабельности гелиевых батарей от КПД, то она кроется в стоимости оборудования. Чем выше КПД одного солнечного модуля, тем большую мощность можно получить с одной и той же площади. Для электростанции понадобится меньшее количество гелиевых батарей, а значит, и цена ее будет меньше.

С вводом «зеленого тарифа», естественно, понадобится и другое оборудование. В условиях России наиболее целесообразным будет использование варианта гибридной солнечной электростанции. Стоимость ее будет выше, чем обычной сетевой или автономной. Но зато и отдача будет выше.

solarb.ru