Защитная пленка для солнечных панелей

Ученые запатентовали новый вид защитной пленки для солнечных батарей

Этот вид был получен после большой серии научных экспериментов, сообщили в пресс-службе вуза.

Солнечная энергетика — экологически чистая альтернатива традиционным видам топлива. Потребность в новых устройствах, способных преобразовывать энергию солнца в электричество постоянно растет. Однако их эффективность все еще оставляет желать лучшего, а поэтому ее повышением занимаются многие исследователи.

Молодые ученые ЮУрГУ Илхом Махсумов и Евгений Сироткин под руководством доктора технических наук Ирины Кирпичниковой создали голографическую пленку, которая повысит эффективность работы фотоэлектрических систем в условиях жаркого климата. Такой эффект достигается за счет защиты солнечных модулей от перегрева и повышения вырабатываемой ими энергии при помощи увеличения концентрации солнечных лучей.

Большинство фотоэлектрических модулей спроектированы так, что наиболее эффективно они работают в стандартных условиях, то есть при освещенности, равной 1000 Вт/м2 и температуре воздуха — плюс 25 градусов С. Однако на открытом воздухе в реальных условиях эксплуатации модуль, как правило, работает при более высокой температуре, что приводит к снижению генерируемой мощности и сокращению срока службы.

— Наша голографическая пленка на основе призматических концентраторов (призмаконов) содержит голографические линзы бесконечно малых размеров,- пояснила Ирина Кирпичникова. — Сверху она покрыта ультратонким слоем напыления из редкоземельных металлов. Этот слой отражает инфракрасное излучение и пропускает видимое излучение. Внутренняя структура голографической пленки выполнена в виде миниатюрных пирамид — призматических концентраторов, способных эффективно улавливать световые лучи и концентрировать их на поверхности солнечного модуля. Это решение увеличивает эффективность солнечных модулей даже при пасмурной погоде.

Принцип работы голографической пленки заключается в том, что часть спектра солнечного излучения (инфракрасные лучи) отражается от металлизированного верхнего слоя пленки, предотвращая его перегрев. Зато видимая часть спектра концентрируется, вне зависимости от угла падения солнечных лучей.

Эта пленка может применяться на любых органических и неорганических фотоэлектрических элементах, на фотоэлектрических панелях, солнечных тепловых панелях, на источниках освещения, на светоотражающем материале, используемом на дорожных знаках.

Простое и экономичное решение позволяет увеличить выработку электроэнергии, не допускает перегрева устройств и в целом способствует повышению эффективности их работы, отметили в вузе.

Источник

Защитная пленка для солнечных панелей

С целью создания солнечных панелей с лучшей эффективностью маленькая компанияпод названием «Genie Lens Technologies» разработала полимерную пленку, которая может быть прикреплена к поверхности солнечных батарей для улучшения их эффективности.

Компания утверждает, что эффективность может вырасти на 10 процентов к применению только прозрачных наклеек на фронт. Это своего рода ноу-хау в отрасли альтернативных источников энергии.

Наклейка, получившая название «Fusion», на самом деле является полимерной пленкой с тиснением микроструктур для лучшего изгиба входящего света.

Пленка позволяет активировать вещества в солнечных панелях для поглощения большего количества света и конвертировать его в электричество. К преимуществам можно отнести то, что панели очень дешевые по себестоимости и могут снизить цену одного ватта солнечной энергии.

Тонкие «ловушки» света со встроенными полупроводниковыми материалами генерируют электричество из солнечных лучей. Пленка также перенаправляет входящий свет так, что он движется по поверхности материала, что повышает его шансы быть поглощенным.

Испытания в «NREL» доказали, что пленка увеличивает мощность солнечных панелей в среднем от 4 до 12,5 процентов.

Источник

Какими бывают стекла для защиты солнечных батарей

Cовременные фотоэлектрические панели представляют собой сложную многослойную конструкцию. Центральную ее часть занимают уложенные рядами полупроводниковые ячейки, чрезвычайно чувствительные к механическим повреждениям. Чтобы полностью исключить контакт преобразователей с внешней средой, применяется специальная защита солнечных батарей. Ее основой являются прочные прозрачные покрытия, от свойств которых зависит производительность гелио модулей и срок их службы.

Стекло для солнечных батарей – виды и характеристики

Существует пять основных разновидностей стеклянного покрытия, отличающихся технологией изготовления, содержанием химических элементов-«присадок» и физико-техническими параметрами.

1. Листовое «float» стекло.

Применяется в наиболее дешевых модулях, изготовленных преимущественно малоизвестными китайскими фирмами. Отличительные черты:

• толщина и прочность выше, чем у классического оконного;
• присутствует антибликовая технология;
• качественная полировка;
• прозрачность в диапазоне 90-91%.

Такое покрытие солнечных батарей наименее эффективно и наиболее чувствительно к влиянию внешней среды. Из-за этого эксплуатационные характеристики «флоат» модификаций начинают быстро ухудшаться, в частности:

• снижается коэффициент светопропускания по причине механических микроповреждений полировки твердыми частицами песка и пыли;
• возникают перепады внутреннего напряжения под влиянием структурных изменений материала;
• уменьшается уровень поглощения электромагнитного фотонного потока.

Весь комплекс указанных проблем приводит к ускоренной деградации ячеек. В результате уже через 10-15 лет первоначальный КПД системы снижается на 20 и более процентов, что требует глубокой модернизации либо полной замены панелей.

2. Каленое стекло для солнечных батарей

Представляет собой более надежную защиту по нескольким причинам. Основная из них – специальная процедура термической закалки заготовок при температурах более 650°C. Вспомогательная причина – изменение химического состава стекловидной массы, за счет пониженного содержания оксида железа (Fe2O3) и повышенного – окислов свинца (PbO) и бария (B2О3).

Следствием этого являются следующие эксплуатационные характеристики:

• прочность, позволяющая сохранять целостность поверхности при ударном динамическом воздействии крупного града или сравнимых по размеру камешков на скоростях порядка 90-95 км/ч;
• аналогичный безопасный уровень статической нагрузки, примерно равный весу взрослого мужчины;
• более устойчивая кристаллическая решетка;
• прозрачность 92-93%.

Такое механически и химически модифицированное покрытие для панелей в солнечных электростанциях практически не поддается деформации и сохраняет все эксплуатационные качества на протяжении не менее 25 лет.

3. Антибликовое стекло для солнечных батарей

Защита фотоэлектрических ячеек листами данного класса не только сверхнадежна, но и отличается повышенной прозрачностью – 94-97%. Физически материал защитной поверхности представляет собой сложную кристаллическую структуру, полученную следующим путем:

• закаливание кремний-силикатной смеси по специальному графику повышения и понижения температур;
• первичная полировка;
• травление поверхности с процедурой вытеснения атомов кальция;
• напыление ионизированной калий кобальтовой антибликовой пленки по нанотехнологии NSTM (Nano Selective Transmission Modeling).

Для сравнения: аналогичная последней процедуре технология используется при изготовлении стекла наиболее престижных марок смартфонов. Результатом становится материал, чрезвычайно устойчивый ко всем типам механического, химического и биологического воздействия, и при этом максимально прозрачный.

4. «Sandwich» — двойное стекло для защиты солнечных батарей

Иначе такую технологию именуют «glass-glass», и сейчас она применяется во всех модулях высшей категории качества. Ее отличие от предыдущих вариаций состоит в использовании сразу двух типов покрытия.

Лицевая сторона панели защищается антибликовым листом, а тыльная, вместо стандартного металлического или полимерного основания – каленым высокопрочным стеклом.

Главное достоинство такой конструкции – устранение различного коэффициента теплового расширения на передней и задней поверхностях. Поскольку оба стеклянных листа имеют одинаковый состав, толщину и физические свойства, в центральной части панели отсутствует деформационное искажение.

На КПД это не влияет, но срок эффективной эксплуатации модулей «glass-glass» сразу возрастает на 25-30%.

5. Полимерная защита солнечных батарей

Последняя разновидность поверхностной защиты – пластичные полимерные покрытия. Они используются для гибких тонкопленочных панелей и обладают хорошими показателями прозрачности и прочности при кратно меньшей толщине, чем стеклянные аналоги.

Благодаря применению полимеров гибкие солнечные батареи последних поколений, при сравнимом номинальном КПД с «классикой»:

• в 12-15 раз тоньше;
• в 5-7 раз легче;
• в 1,5-2 раза эффективнее при высоких температурах.

Источник