Фотоэлектрический элемент солнечной панели

Преимущества солнечных панелей

В последнее время все более популярными становится солнечный фотоэлектрический модуль. Это устройство было создано с учетом всех современных технических достижений. Поскольку оно не содержит никаких мобильных деталей, то особого обслуживания и ремонта не требуется. Важным преимуществом солнечных панелей является абсолютная бесшумность и экологическая чистота.

Солнечный фотоэлектрический модуль

Технология изготовления

Солнечные батареи или фотоэлектрические модули изготавливаются из различных монокристаллических или поликристаллических панелей, еще совсем недавно появились аморфные солнечные модули. В качестве материала для них используется кремний. Благодаря подобной технологии изготовления данные панели имеют довольно высокий коэффициент полезного действия, который может достигать 25%. При этом стоимость таких батарей является относительно невысокой. Современные фотоэлектрические солнечные модули имеют достаточно большую длительность эксплуатации. Они могут выдерживать пиковую механическую нагрузке до 250 кг/м2. Каждая солнечная батарея является частью общей функционирующей фотоэлектрической системы.

Принцип работы

Каждая система состоит из большого количества элементов, принцип действия которых основывается на внутреннем фотоэффекте, который имеет место в полупроводниках. Его толщина находится в пределах 0,2-0,3 мм. Эти преобразователи изготовлены из кремния с различными добавками, которые используются для создания механизма с р-n-переходом. Получаемую энергию можно использовать либо напрямую в виде постоянного тока, или же заряжать с ее помощью аккумуляторные батареи для последующего применения. Кроме того, ее можно преобразовывать в обычный переменный ток со стандартным напряжением.

Виды фотоэлектрических панелей

На сегодняшний день выделяют два основных типа солнечных батарей:

• автономные устройства;
• модули, соединенные между собой электрической сетью.

Во втором случае, при избытке электроэнергии она подается в сеть и накапливается в аккумуляторе. Благодаря накопленной энергии, можно будет обеспечивать работу устройства даже при отсутствии солнечного света. Например, если взять несколько фотоэлектрических модулей суммарной мощностью на 100-150 ватт, то вместе с ними можно использовать аккумулятор на 100 ампер/час. Подобное устройство позволит обеспечить энергией не только освещение дома, но и работу различных бытовых приборов, таких как телевизор, холодильник или поливальный насос. Такие солнечные батареи помогут обеспечить снабжение целого дома в автономном режиме, используя для этого лишь излучение солнца.

Поэтому сейчас можно увидеть все более популярные мобильные домики, оснащенные системами автономного солнечного электроснабжения. Благодаря этому они могут не зависеть от стационарной электрификации. Если вы установите такие батареи на своем доме, то можно будет навсегда забыть об оплате за электроэнергию. Конечно, перед использованием этих панелей нужно тщательно рассчитать эффективность и экономичность этого метода в каждом конкретном доме.

Солнечный фотоэлектрический модуль для фасадов

Фотоэлектрические модули также используются для фасадов. Для этого фасадное стекло заменяется солнечными панелями аморфного типа, которые могут быть прозрачными и непрозрачными. Эти приборы, установленные на фасаде, смогут обеспечивать вас бесплатным электричеством не менее 20 лет подряд. Тем более что современные батареи могут генерировать энергию, как при прямом излучении солнца, так и в облачные дни. При этом подобный вариант отделки фасада не будет портить вентиляцию здания. Поэтому с точки зрения экономичности и технических факторов, использование фотоэлектрических батарей является целесообразным. Если вы закажете такие панели оптово, то тогда можно будет получить хорошую скидку. В результате, эти солнечные элементы окупятся уже через несколько лет.

Положительные качества солнечных фотоэлементов

Таким образом, панели на солнечных элементах являются экологически чистыми и максимально экономичными. Если объединить в одну сеть достаточное количество элементов, то их хватит для бесплатного обеспечения энергией любого жилого дома. При этом мощные панели отличаются более высокой стоимостью, чем обычные электростанции. Однако за счет длительного эксплуатационного периода и получения бесплатной энергии из солнечного излучения, фотоэлектрические панели быстро окупаются.

Основные преимущества солнечных панелей по сравнению с другими источниками энергии:

• длительный срок эксплуатации более 20-25 лет;
• отсутствие необходимости в регулярном обслуживании;
• экологически чистая работа;
• удобство установки даже в отдаленных труднодоступных местах;
• модульная компоновка;
• быстрая окупаемость;
• возможность интеграции с обычными электрическими сетями.

Фотоэлектрический модуль: факторы, влияющие на эффективность

Существует ряд факторов, которые напрямую влияют на эффективность фотоэлектрической панели.

Правильная ориентировка на стороны света

Традиционно считается, что фотоэлектрический модуль, должен быть ориентирован посередине между юго-восточным и юго-западным направлением. Наиболее удачной можно считать ориентировку на юг, в то время как северного направления стоит избегать. Читать: Актуаторы в системе слежения солнечных батарей.

Правильный угол наклона

Лучше всего размещать панель под наклоном, чтобы получить больше света. Эксперты считают, что угол наклона должен колебаться в пределах 20-90°. За счет минимального наклона можно добиться наиболее удачной естественной очистки модуля от загрязнения. В наших широтах наиболее оптимальный угол наклона должен находиться в диапазоне от 30 до 60°. Считается, что угол расположения должен соответствовать широте региона при южном расположении. При направленности на восток и запад оптимальная широта может быть несколько другой.

Уровень затененности

Устанавливая фотоэлектрический модуль следует располагать его так, чтобы его не затеняли рядом стоящие здания или деревья. Даже небольшая тень от дерева будет способствовать существенному снижению эффективности работы устройства.

Источник

Солнечные элементы и их виды

Солнечные элементы – это части батарей, которые генерируют электрический ток. Появились они сравнительно недавно, в XIX веке, и только сейчас их начали использовать в качестве недорогого, но эффективного способа добычи энергоресурсов. Принцип работы солнечных батарей довольно прост. Ими можно оснастить жилое или нежилое помещения. Существуют различные виды данных элементов питания. Разберем их более подробно.

Элементы солнечных батарей

Зачастую энергия солнечной панели используется для дома и его нужд. Вырабатываемого электрического тока достаточно для двухэлементной бойлерной системы, холодильника, телевизора и прочих бытовых приборов.

Солнечные лучи – это экологически чистое «топливо». Ведь в процессе работы модуль солнечной батареи не выделяет обилие вредных выхлопов, углекислый газ и не расходует невосполнимые природные ископаемые.

Стоит понимать, что солнечные батареи складываются из множества модулей. И то, что мы видим на крыше зданий или на стенах, является только частью системы.

Из чего состоит солнечная система электроснабжения:

1. Солнечные ячейки, складывающиеся в панели. Это те видимые нам батареи, которые крепятся на крышу или стены.
2. Аккумулятор. Данный элемент в системе необходим для накапливания лишней энергии, например, в ясный день. В пасмурную погоду, когда батареи работают не на полную мощность, ток на бытовые нужды берется из АКБ.
3. Контроллеррегулирует заряд аккумулятора, подсказывает владельцу системы, что заряда недостаточно или слишком много. Излишнее напряжение губительно для аккумулятора.
4. Преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор) необходим для работоспособности бытовых приборов. Ведь не все из них способны работать на постоянном потоке заряженных частиц.

Подключая солнечные модули, необходимо уже изначально определиться с местом их расположения, видом, количеством бытовой техники, необходимостью контролера АБК.

Стоит понимать, что такая системы является наборной, и вы с легкостью можете установить еще не один солнечный модуль.

Принцип работы солнечных батарей

Человечество научилось получать энергию из ископаемых, потоков воды и порывов ветра, дошли и до применения световых лучей. Существуют даже солнечные модули, которые поглощают невидимый инфракрасный спектр и работают ночью. Всепогодные батареи эффективны в пасмурную погоду, туман, дождь.

Принцип работы любой батареи – преобразование лучей солнца в электрический импульс.

Зачастую солнечные модули работают на кристаллах кремния, и этому есть объяснение. Данный металл чувствителен к воздействию лучей, он недорог в добыче, а КПД батарей составляет 17-25%. Кристалл кремния при попадании на него солнечных лучей образует направленное движение электронов. При средней площади батареи 1-1,5 м² можно достичь на выходе напряжение в 250 Вт.

В настоящее время применяется не только кремний, но и соединения селена, меди, иридия и полимеров. Но широкого распространения они не получили, даже несмотря на КПД в 30-50%. Все потому, что они очень дороги. Для электрификации обычного дачного или загородного дома отлично подойдет кремниевая фотоэлектрическая панель.

Виды солнечных батарей

Такие аккумуляторы постоянно видоизменяются. Эта область модифицируется и подвергается инновационным решениям.

Именно поэтому существует много видов солнечных панелей.

Монокристаллические

Данные батареи обладают хорошим КПД. Каждая ячейка являет собой отдельный кристалл кремния. Поверхность батареи слегка выпуклая, насыщенного синего цвета. Фотоэлектрические панели этого типа имеют самую высокую цену, которая обуславливается сложностью технологии. Ведь все кристаллы развернуты в одном направлении.

Необходимо будет дополнительное оборудование, которое будет разворачивать комплекс панелей в зависимости от положения Солнца на горизонте. Из-за необходимости прямых лучей такие элементы устанавливают на хорошо освещенных участках или возвышенностях.

Средний срок эксплуатации – 25 лет.

Поликристаллические (multi-Si)

Солнечные модули данного вида обладают неравномерно насыщенным синим цветом из-за разной направленности кристаллов кремния. Они дешевле монокристаллических аналогов, обладают хорошим КПД, их не нужно разворачивать к солнцу. В пасмурную погоду или облачность они показывают лучшие результаты, нежели вышеописанный вид.

Средний срок эксплуатации без потери качеств – 15-20 лет.

Аморфные (полимерные солнечные батареи)

В данном случае используются не цельные кристаллы, а гидрид кремния. Его наносят на твердую или гибкую подложку. Преимуществами является низкая стоимость. К тому же, полимерный солнечный элемент можно нанести на любую гибкую подложку. Значит, вы можете по максимуму использовать скат крыши, неровные поверхности.

Фотоэлектрическая структура полимерного кремния позволяет поглощать свет даже рассеянный. Аморфные солнечные батареи выгодно ставить в условиях севера, короткого светового дня, в областях с агрессивными атмосферными условиями.

Существуют и другие, более редкие разновидности.

Органические

Эти солнечные батареи только изучаются. Активные разработки появились в последнем десятилетии, поэтому достоверных данных насчет гарантированного срока эксплуатации у производителей нет. Солнечный элемент использует органическую основу – соединения углерода.

Некоторые виды солнечных панелей данного строения обладают хорошим КПД, они пластичны, экологичны, просты в утилизации и значительно дешевле кремниевых аналогов.

Безкремниевые

Изготовлены на основе редких металлов. Вместо кремния применяются соединения теллура, селена, меди, индия. Данные металлы редкие и дорогие, поэтому стоимость батарей очень высокая. Однако панели этого типа могут работать в широком температурном диапазоне.

Сравнение КПД батарей разного типа

Разновидность панели	Максимальное значение КПД
Монокристаллические	20-25%
Поликристаллические	15-20%
Аморфные	6-7% (в некоторых случаях до 15%)
Органические	12-15%
На основе редких металлов	10-20%, в зависимости от применяемого металла. Некоторые панели могут выдавать до 40%

Как подобрать солнечную панель?

Как видите, типы солнечных батарей различны.

Подбирать устройство необходимо, исходя из многих факторов:

• степени освещенности территории;
• климата;
• площади помещения;
• количества бытовых приборов;
• финансового бюджета;
• площади крыши;
• возможности пользования стационарными электросетями;
• отдаленности от населенного пункта.

Естественно, если вы собираетесь поставить солнечные панели на дачу, где проводите время только летом, стоит побеспокоиться о безопасности вашего имущества.

Если у вас длинный световой день, хорошо освещаемая территория, то отдайте предпочтение моно- и поликристаллическим моделям. В холодных широтах приобретайте поликристаллические или полимерные фотоэлементы.

Виды подключения

Вы уже купили фотоэлементы для солнечных батарей, АКБ и все остальные составляющие. Осталось определиться с типом электроснабжения вашего жилища. Они бывают:

1. Автономные. В данном случае ваш дом питается только от солнечных батарей и никак не связан с общей электрификацией.
2. Смежные. Панели подключаются в общую сеть. Если бытовые приборы потребляют небольшое количество энергии, то стационарная сети не используется, ток берется из аккумулятора. В случае превышения потребностей электричество расходуется и из общей сети. Стоит учитывать, что без сети сами по себе батареи работать не будут.
3. Комбинированные похожи на смежные. Но в данном случае излишек электроэнергии, получаемый панелями, идет не в аккумулятор, а в общую сеть.

Какую систему и панели выбрать, решать только вам. Перед покупкой проконсультируйтесь у нескольких специалистов, ведь такие системы приобретаются не на один год. При правильном подключении они будут радовать вас долгое время.

Источник