1. Як працює сонячна батарея Види сонячних батарей і сфери їх застосування
2. Як працює сонячна батарея
3. Види сонячних батарей і сфери їх застосування
4. Сучасні перспективи розвитку сонячної енергетики

Як працює сонячна батарея

Види сонячних батарей і сфери їх застосування

Сучасні перспективи розвитку сонячної енергетики

Ось і дочекалися, що вартість електроенергії зростає і наближається у ряді регіонів до 10 рублям кВтг. Нагнітати ситуацію ми не станемо, місцями вартість ще залишається на рівні 80 копійкам за кВтг в нічний час, хоча більшості зрозуміла перспектива подальшого обмеження енергоресурсів на домоволодіння. Отже вартість енергетики буде рости. Давайте розглянемо варіант, як можна заощадити на вартості електроенергії та отримати незалежність від енергетичних компаній.

Ядерну батарейку, куплену у матросів з підводного човна і закопану в городі на глибині 10 метрів, ми розглядати не будемо, зупинимося на варіанті чистої енергії, отриманої за допомогою побутових сонячних батарей.

Чому ефективне використання і які плюси у сонячних панелей?

1. Чи не шумлять;
2. Працюють тільки від сонячного випромінювання і не вимагають іншого палива (газ, бензин, солярка, вугілля і т.д.);
3. Чи не вимагають ніякого обслуговування. Навіть часом чистити від пилу не треба - дощ і сніг добре допомагають з цим (після снігопаду при таненні або скачуванні снігу, відбувається самоочищення поверхні);
4. Термін служби більше 25 років, і це далеко не межа;
5. Отримувати моральне задоволення від того, що живеш в гармонії з природою, переробляючи 100% чистої енергії без шкідливих викидів в навколишнє середовище (пункт можна ставити на перше місце).

Однак, в умовах короткого зимового світлового дня і переважно похмурого російського клімату ККД від побутових сонячних панелей значно зменшується. Сонця немає і вироблення енергії немає. Ну, не те щоб зовсім немає, а немає тих розрахункових і очікуваних кіловат, з яких зібрана ваша система на сонячних батареях. У похмурий день ви, звичайно, отримаєте з них близько 20% від заявленої потужності. Сонячне "Паливо" буде поглинатися хмарами на решту 80%. Однак, як тільки з'явитися сонце, система збільшить свою продуктивність і буде продовжувати виробляти електроенергію в повному обсязі. Про те які можна зібрати системи на сонячних батареях краще прочитати тут .

Звичайно, використання побутових сонячних панелей це не панацея від бід пов'язаних з перебоями електрики і економією електроенергії. Але навряд чи хтось сперечатиметься з тим фактом, що простіше поставити власну сонячну електростанцію і не платити "внесок" в розмірі від 500.000 руб. за підключення до електромережі загального користування з щомісячною оплатою.

У Європі, якщо домоволодіння має власну електростанцію, то в момент надлишкової генерації електроенергії відбувається "продаж" сонячної енергії державі. Наприклад в Німеччині приватна особа, що встановила вітрогенератор на своїй, приватної землі, отримує гарантований контракт на 10 років від держави про покупку тим же державою електроенергії з фіксованими цінами. У Росії продавати таким чином електрику можливості немає, але користуватися самим можна. Поки що немає податку на вітер і сонце. Хоча в деяких країнах вже є. Наприклад, в Іспанії є податок на сонце. Однак, якщо ви хочете віддавати надлишок електроенергії в мережу безкоштовно (інших варіантів немає), то зобов'язані повідомити про це енергетичну компанію.

Повернемося до побутових сонячним панелям. Побутовими ми називаємо сонячні панелі (батареї), які можуть бути встановлені не тільки професіоналом. За своєю суттю це звичайна батарейка тільки плоска, яку скоро можна буде придбати не тільки в спеціалізованих магазинах, але і в інших магазинах роздрібної торгівлі.

Сучасні побутові сонячні батареї для дому добре зарекомендували себе в якості альтернативних джерел електроенергії. Вони прості в монтажі, надійні, не потребують обслуговування. «Паливом» для них є відновлювальна енергія - сонячне випромінювання.

Коли говорять про альтернативні види енергії, то одним з найперспективніших її варіантів бачиться енергія сонця, невичерпна і відносно доступна. Завдання тільки в тому, як перетворити її в корисну для використання форму з найменшими матеріальними витратами. Вчені планети працюють над вирішенням цього завдання вже більше двох століть, і сьогодні вже можна сказати, що сонячна енергія є конкурентоспроможною, тому як ККД побутових панелей збільшилася за останні 10 років з 7-8% до 15%, і нарівні з енергією газу, нафти і вугілля використовується в багатьох країнах.

Принцип дії сонячних батарей грунтується на фотоелектричні ефекті - перетворення сонячної енергії в електричний струм. Виробництво електроенергії таким способом - це дуже актуальна тема в усьому світі. Сонячна енергія несе в собі величезний потенціал і багато процесів на землі, в тому числі біологічні і хімічні, неможливі без її участі. Сонячна енергія так само використовується для отримання теплової, механічної і, як говорилося раніше, електричної енергії.

Малі електростанції на основі сонячних батарей можуть забезпечувати електрикою приватні будинки, підприємства, власні потреби населення, в тому числі і віддалено від інших комунікацій, а так само живити навантаження, що вимагає незалежної роботи від основної електромережі. На сьогоднішній день сонячні батареї добре зарекомендували себе в якості альтернативних джерел електроенергії. «Паливом» для них є відновлювальна енергія - сонячне випромінювання.

Як працює сонячна батарея

Деякі тверді речовини при впливі на них будь-яким видом електромагнітного випромінювання, в тому числі світового, здатні випускати електрони. Вивільнені від зв'язків, «вибиті» фотонами світла з кристалічної решітки електрони мають негативний заряд, а так звані «дірки», що залишилися після їх видалення - позитивний заряд. При створенні замкненого кола все електрони змушені будуть рухатися в одному напрямку. Цей принцип і ліг в основу створення фотоелектричного перетворювача, що трансформує енергію сонця в електричну.

Сонячна батарея складається з з'єднаних в ланцюг напівпровідникових фотоелементів, в яких «вибиті» електрони переміщаються в заданому напрямку. Першим матеріалом для виготовлення фотоелементів був селен. В даний час у виробництві сонячних батарей найпоширенішим є кремній. В якості домішок використовується бор (для пластини, яка виробляє позитивний заряд) і миш'як (для пластини, яка продукує негативний заряд). Також у виробництві сонячних батарей використовують галій, арсенід, кадмій, мідь, теллурид і інші.

Ефективність перетворювача, що визначає ККД сонячної батареї, безпосередньо залежить від електрофізичних характеристик напівпровідникового матеріалу. Фотовольтаїчний ефект в напівпровідниках може збільшуватися шляхом легування основного матеріалу домішками, зміною його хімічного складу, а також з'єднанням різних видів напівпровідникових матеріалів.

Види сонячних батарей і сфери їх застосування

Сьогодні на ринку представлені сонячні панелі в основному трьох видів: монокристалічні, полікристалічні і тонкоплівкові (аморфні).

• монокристалічні батареї

Цей вид фотоелектричних перетворювачів сьогодні найбільш затребуваний серед споживачів. Монокристалічна батарея складається з великої кількості осередків, в яких розташовуються цільні кристали, вирощені з сировини найвищого ступеня очищення. З'єднуючись разом, осередки батареї забезпечують її необхідну потужність.

Даний вид сонячних батарей добре застосовується в якості джерела енергії в сонячних електростанціях різної потужності, а також для забезпечення електроживлення різних видів устаткування і пристроїв. Вони можуть бути відмінним джерелом енергії для заміських будинків, промислових будівель і інших об'єктів. Батареї з монокристалів мають найменші габаритні розміри за рахунок більш високого (15 - 17%) ККД. Це дозволяє монтувати їх на відносно невеликих площах.

Відносним, але не безперечним недоліком таких батарей можна вважати їх вартість, яка приблизно на 10% більше, ніж у інших видів сонячних батарей. Це пояснюється досить складними і дорогими технологічними методами їх виготовлення: виробництво монокристалів - процес трудомісткий і тривалий. Але оскільки ресурс роботи цього виду сонячних батарей найвищий, до 25 років, і зниження ККД, викликані не старінням кристала, а втратою гідроізолюючим матеріалом прозорості, відбувається повільно, такі батареї швидко окупаються і вважаються найбільш вигідними з матеріальної точки зору.

• полікристалічні батареї

Інший вид фотоелектричних перетворювачів - полікристалічні, або мультикристалічні батареї, виготовлені з кремнієвого розплаву. Осередки такої батареї мають прямокутну форму, неоднорідний колір і структуру. Це пов'язано з тим, що полікристалічні батареї складаються з різнорідних кристалів кремнію і деякої кількості домішок. Стандартні полікристалічні елементи демонструють ефективність до 10 - 12%.

Полікристалічні сонячні батареї вигідно застосовувати при єдине разової економії, завдяки нижчій вартості та непоганими показниками ефективності вони добре зарекомендували себе. Такі батареї, як і монокристалічні, можна використовувати в різних областях. Вони трохи дешевше монокристалічних батарей, але, крім більш низький ККД, мають і менший термін служби.

• Тонкоплівкові сонячні батареї

Цей різновид сонячних батарей має найнижчу собівартість, оскільки їх виробництво є практично безвідходним. Тонкоплівкові батареї з аморфного кремнію виготовляються шляхом осадження на сталеву або скляну підкладку найтоншого шару напівпровідника. Існують також тонкоплівкові сонячні елементи, де замість кремнію використані сполуки міді, селену, галію і індію. Особливості конструкції дозволяють монтувати такі батареї практично в будь-якому зручному місці, оскільки наявність прямих променів сонця для них не обов'язково, вони можуть ефективно працювати і при розсіяному освітленні. Аморфні модулі можна легко інтегрувати в архітектурні конструкції, застосовуючи їх як елементи оздоблення фасаду, на вигляд вони практично не відрізняються від тонованого скла.

До істотних недоліків тонкоплівкових модулів відноситься нижчий, ніж у моно- і полікристалічних батарей, термін служби, що пояснюється більш швидким руйнуванням дуже тонкого шару кремнію під дією сонячних променів. Менший, ніж у моно- і полікристалічних батарей, і ККД тонкоплівкових панелей, в середньому він становить 5 - 6%. З цієї причини для забезпечення тієї ж продуктивності потрібен тонкоплівковий модуль більшої площі.

Сучасні перспективи розвитку сонячної енергетики

За перше десятиліття XXI століття сонячна енергетика з не має практичного значення перейшла в розряд перспективною. При середніх темпах зростання світового виробництва електроенергії 3,4%, поновлювані джерела енергії (ВДЕ) продемонстрували небувале зростання - до 60%. Це викликано як труднощами в пошуках і освоєнні традиційних джерел енергії, так і тим фактором, що подальше використання вуглеводневого палива приносить величезну шкоду довкіллю, а, отже, відбивається на якості життя людини.

Сонце - один з найбезпечніших з точки зору екології джерел енергії, воно постачає нам невичерпне енергетичний потенціал. Областями використання сонячних електростанцій можуть бути більшість галузей сільського господарства і промисловості. Пара квадратних метрів сонячної батареї здатна забезпечити електроенергією невеликий будинок. До вагомих переваг сонячних батарей відносяться їх довговічність і простота обслуговування.

За результатами дослідження, загальна потужність енергії, що генерується в Росії на сьогоднішній день складає близько 2 МВт. Це дуже скромна цифра, вона показує, що наша країна в цій області набагато відстає від європейських країн, де по суті сконцентровані всі основні енергетичні потужності електростанцій, що працюють на енергії сонця. Однак найближчі плани розвитку російської енергетики передбачають реалізацію ряду великих проектів зі створення сонячних енергоблоків. Особливо актуальними є питання розвитку сонячної енергетики для віддалених або ізольованих територіальних зон, таких, як Якутія. За підрахунками фахівців, собівартість енергії, отриманої там від сонячного генератора, всього 6 - 8 рублів за кіловат, що в 3 - 4 рази нижче, ніж собівартість кіловата енергії, виробленої дизельним генератором. У червні 2013 року в Якутії вже запущена третя сонячна електростанція лінії "Сахаенерго», побудована в селищі Дулгалах. Це перша в світі станція, розташована за кордоном полярного кола, роботу якої забезпечують сонячні батареї.

У першому півріччі 2013 року уряд Росії схвалив проекти розвитку сонячної енергетики і створення механізмів стимулювання поставок ВДЕ на оптовий ринок. До 2020 року Росія планує ввести в лад до 2 ГВт потужностей, що виробляють енергію на базі сонячних батарей.

Читайте також:

ККД сонячної батареї - що це?

Порівняння моно, полі і аморфних сонячних батарей

Сонячне опалення будинку

На початок